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1 MONOSSIDO DI AZOTO (NO) (ossido nitrico) E un gas. E coinvolto come messaggero in molti processi biologici INIZIALMENTE IDENTIFICATO COME EDRF (Endotelium Derived Release Factor) N O Dilatazione vasi sanguigni (abbassamento della pressione sanguigna) Inibizione aggregazione piastrinica Contrazione muscolatura liscia Risposta infiammatoria ed immune Neurotrasmissione PREMIO NOBEL PER LA MEDICINA NEL 1998 A LOUIS IGNARRO, FERID MURAD E ROBERT FURCHGOTT PER I LORO STUDI SUL RUOLO FISIOLOGICO DELL NO

2 CARATTERISTICHE CHIMICHE DEL MONOSSIDO DI AZOTO (NO ) E un gas: attraversa liberamente le membrane. Non ha bisogno di recettori specifici sulla superficie delle cellule bersaglio. La sua concentrazione è circa nm. E un radicale: possiede un elettrone non impegnato nella formazione di legami. E una specie chimica molto reattiva ed instabile: emivita molto breve (1-5 sec). Agisce a a livello locale. La sua ossidazione produce nitrati (NO 3- ) e nitriti (NO 2- ).

3 BIOSINTESI DEL MONOSSIDO DI AZOTO NORMOSSIA Via metabolica dipendente da NO sintasi (NOS) IPOSSIA Via metabolica indipendente da NO sintasi (NOS)

4 OSSIDO NITRICO SINTASI L NO Viene sintetizzato a partire da arginina in una reazione di ossidazione (a 5 elettroni) catalizzata dall enzima ossido nitrico sintasi (NOS) NOS=monossigenasi

5 LA NOS UTILIZZA MOLTI COFATTORI E GRUPPI PROSTETICI PER SINTETIZZARE NO Cofattori principali (comuni a tutte le isoforme): NADPH = fonte di elettroni O 2 = fonte di atomi di ossigeno Gruppi prostetici principali: FAD e FMN (flavine) = trasportano elettroni nell enzima dal NADPH al gruppo eme dove avviene la catalisi (dominio reduttasico) Eme = sito attivo per la ossidoriduzione (dominio ossigenasico) H 4 B (TETRAIDROBIOPTERINA)= attivazione dell ossigeno (dominio ossigenasico)

6 LE NOS POSSONO ESSERE COSTITUTIVE O INDUCIBILI Gli enzimi costitutivi - nnos (I) ed enos (III) producono quantità fisiologiche di NO (livello basale) per breve tempo: -modulano il tono vascolare -contribuiscono alla regolazione della pressione sanguigna -sono coinvolti nella aggregazione piastrinica -agiscono come neuromediatori Sono regolati da Calcio che si lega alla NOS tramite la proteina CALMODULINA Gli enzimi inducibili - inos (II) - - sono indotti da Endotossine (lipopolisaccaride), dall interferone g, dal fattore di necrosi tumorale (TNF a), da IL-1 - producono notevoli quantità di NO per periodi sensibilmente lunghi sono coinvolti nella risposta infiammatoria Sono Calcio/Calmodulina-indipendenti

7 L NO PUO ESSERE PRODOTTO DAL NITRITO (+ IN IPOSSIA) TESSUTI: deossimioglobina/xantina ossidasi STOMACO: produzione non-enzimatica a ph acido SANGUE: deossiemoglobina

8 IL NITRITO DERIVA SIA DALLA DIETA CHE DALL NO PRODOTTO DALLA NOS IN PRESENZA DI OSSIGENO

9 EFFETTI FISIOLOGICI NELL OSSIDO NITRICO Sistema muscolare: miorilassante (liscio) Sistema circolatorio: vasodilatatore; coinvolto scambi gassosi Hb-cellule Sistema nervoso: molecola segnale (neurotrasmettitore) -memoria a lungo termine Sistema immunitario: agente battericida; inibitore replicazione virale Sistema digestivo: media dilatazione stomaco IN ALCUNE CONDIZIONI PATOLOGICHE SI PRODUCE TROPPO NO

10 SISTEMA MUSCOLARE LISCIO: NO E VASODILATAZIONE SINTETIZZATO DALLA ISOFORMA ENDOTELIALE DELLA NOS IN RISPOSTA ALLA STIMOLAZIONE ORMONALE O DA CITOCHINE

11 L NO OTTIENE IL SUO EFFETTO ATTIVANDO LA GUANILATO CICLASI CHE PRODUCE GMP ciclico LA GUANILATO CICLASI SOLUBILE (sgc) E PRESENTE IN MOLTI TESSUTI DEI MAMMIFERI (POLMONE, FEGATO, CERVELLO, MUSCOLO) QUESTO ENZIMA CITOPLASMATICO CATALIZZA LA REAZIONE: GTP -> cgmp + PPi

12 EFFETTO DELL AUMENTO DI cgmp L AUMENTO DI cgmp ATTIVA: CHINASI cgmp DIPENDENTE fosforila recettore INS-P3 (meno Calcio = minore contrazione) FOSFODIESTERASI cgmp DIPENDENTE CANALI IONICI (Ca) cgmp DIPENDENTI

13 SISTEMA NERVOSO: L NO E UN NEUROTRASMETTITORE SINTETIZZATO DALLA ISOFORMA NEURONALE DELLA NOS IN RISPOSTA ALLA STIMOLAZIONE DA PARTE DEL GLUTAMMATO Neurone post-sinaptico deve inviare un messaggio retroattivo al Neurone pre-sinaptico NO messaggero retrogrado

14 SISTEMA IMMUNITARIO I MACROFAGI UTILIZZANO L NO PER UCCIDERE AGENTI PATOGENI IN CONDIZIONI FISIOLOGICHE I MACROFAGI VENGONO A CONTATTO CON UN AGENTE PATOGENO, LO INGLOBANO PER FAGOCITOSI E PRODUCONO QUANTITA ELEVATE DI NO DALLA mnos. L NO SVOLGE AZIONE CITOTOSSICA DI DIFESA. LA SETTICEMIA (INFEZIONE BATTERICA EMATICA) SI VERIFICA IN SEGUITO A OPERAZIONI CHIRURGICHE, IMMUNODEPRESSIONE, DIABETE, CIRROSI EPATICA. PROVOCA VASODILATAZIONE, DANNI CARDIOVASCOLARI E FEBBRE ED IN SITUAZIONI ESTREME SHOCK SETTICO E MORTE. NELLA SETTICEMIA SI HA RILASCIO ECCESSIVO DI NO PER STIMOLAZIONE DELLA NOS INDUCIBILE DAI LIPOLISACCARIDI DELLA PARETE BATTERICA E DALLE ELEVATE QUANTITA DI CITOCHINE CIRCOLANTI.

15 IN ALCUNE CONDIZIONI PATOLOGICHE SI PRODUCE TROPPO NO MOLTI EFFETTI CITOTOSSICI SONO LEGATI ALLA INATTIVAZIONE DI IMPORTANTI METALLOPROTEINE CON QUALI GRUPPI CHIMICI REAGISCE? FERRO : gruppo eme ferroso (Fe 2+ ) Es. Emoglobina, Guanilato ciclasi CENTRI FERRO-ZOLFO con cisteine libere Es. Aconitasi GRUPPI SH: sia proteici che in tioli a basso PM Es. Glutatione RAME: Es. Citocromo ossidasi OSSIGENO: sia ossigeno molecolare che altre specie reattive come anione superossido

16 L NO IN ECCESSO FORMA INOLTRE ALTRI COMPOSTI CITOTOSSICI I PRINCIPALI DERIVATI TOSSICI DELL NO SONO: COMPOSTI DERIVANTI DALLA REAZIONE CON METABOLITI TOSSICI DELL OSSIGENO MOLECOLARE, spec. ANIONE SUPEROSSIDO (O 2- ) PEROSSINITRITO (ONOO - ) = POTENTE AGENTE OSSIDANTE COMPOSTI AZOTATI PIU OSSIDATI : NITRATI (NO 3- ) e NITRITI (NO 2- )

17 MODULAZIONE FARMACOLOGICA DEI LIVELLI DI OSSIDO NITRICO Disponibilità di ossido nitrico può essere modulata da vari fattori: - variazione attività della NO sintasi - maggiore inattivazione dell NO - alterata biodisponibilità dell NO Settori di applicazione dei farmaci che producono NO -Patologie cardiovascolari (angina, infarto..) -Processi infiammatori -Protezione mucose gastrointestinali

18 L EFFETTO TERAPEUTICO DEL NITRATO/NITRITO SULLE PATOLOGIE CARDIACHE E NOTO DAL MEDIOEVO Manoscritto buddista medievale

19 GLI EFFETTI TERAPEUTICI DEL NITRITO DIPENDONO DALLA PRODUZIONE DI PICCOLE QUANTITA DI NO Vasodilatatore -Ipertensione/Infarto/angina Citoprotettivo Puo essere usato per prevenire: -Danni da ischemia/riperfusione -Ulcere gastriche da farmaci -Trapianti

20 (spasmo improvviso o aterosclerosi avanzata) Formulazioni: Inalazione Iniezione Compresse sublinguali Cerotti transdermici Compresse a rilascio lento

21 Effetti secondari: Mal di testa Nausea Ipotensione Irrequietezza

22 NO è citoprotettivo perché blocca la catena respiratoria mitocondriale e quindi la produzione di dannose Specie Reattive dell Ossigeno (ROS)

23 FARMACI ANTINFIAMMATORI NON STEROIDEI tipo aspirina Azione su COX-1(generale) e COX-2(selettiva) (COX= ciclossigenasi) Azione antitrombotica solo COX-1 (piastrine) Effetti negativi su mucosa gastrica (apoptosi) NCX4016 ALTERNATIVE: NO-ASPIRINA Effetti positivi: minore tossicità gastrointestinale (NO=citoprotettivo)

24 ALTRI FARMACI CHE INTERFERISCONO CON IL METABOLISMO DELL OSSIDO NITRICO Composti che bloccano i canali del calcio (miorilassanti) -> aumentano NO ACE inibitori (ACE=angiotensin converting enzyme): inibiscono l enzima che degrada la bradichinina e forma angiotensina-ii Bradichinina stimola enos-> aumentano NO Statine (inibitori HMG-CoA reduttasi) -> stimolano enos -> aumentano NO Inibitori fosfodiesterasi (PDE-5, sildenafil) -> aumentano la emivita del cgmp bloccandone la degradazione -> potenziano effetto NO NB. Attenzione alla interazione con effetti cardiaci

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