Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1998 roku otrzymali Robert F. Furchgott,  Louis J. Ignarro i Ferid Murad, za odkrycia  związane z tlenkiem azotu jako regulatorem  w układzie krążenia.

Andrzej Sobkowiak

Tlenek azotu (NO) to bardzo prosty związek chemiczny. Uczyliśmy się o nim już w szkole podstawowej, wśród licznego rodzeństwa wyróżniał się prostotą wzoru. Później dowiedzieliśmy się, że jest to ważny produkt pośredni w produkcji kwasu azotowego. Następnie słyszeliśmy o nim przy okazji smogu i kwaśnych deszczów. Ropa naftowa zawiera bowiem związki azotu, które trudno z niej usunąć, dlatego przy spalaniu paliw płynnych tlenki azotu wydostają się do atmosfery. Czy zatem związek chemiczny o tak agresywnym rodowodzie może występować w naszym organizmie i jeszcze pełnić tam jakieś pożyteczne funkcje? Okazuje się, że tak. Stare powiedzenie Paracelsusa, że wielkość dawki czyni truciznę i w tym przypadku potwierdziło się.

NITROGLICERYNA I EDRF

Kariera tlenku azotu rozpoczęła się od nitrogliceryny, którą już od czasów Nobla stosowano jako lek w przypadku ataku serca, gdyż bardzo skutecznie łagodzi objawy zakłócenia jego akcji. Odkrycie nitrogliceryny jako leku było przypadkowe, zauważono bowiem, że pracownicy zatrudnieni przy jej produkcji mają niskie ciśnienie krwi. Przez wiele lat stosowano nitroglicerynę (i inne związki, podobnie jak ona zawierające grupę nitrową - nazywane nitrowazodilatorami) jako lek, nie znając mechanizmu jej działania. Dopiero pod koniec lat siedemdziesiątych jeden z tegorocznych laureatów, Ferid Murad wykazał, że ani nitrogliceryna, ani inne nitrowazodilatory nie powodują rozszerzania naczyń krwionośnych samoistnie, proces ten zachodzi podczas ich metabolicznej przemiany z wytworzeniem tlenku azotu.

Istnieje jeszcze inna niż środki nitrowe grupa leków, która również powoduje obniżenie ciśnienia krwi. Typowym ich przedstawicielem jest acetylocholina. Początkowo sądzono, że tego typu leki działają bezpośrednio na komórki mięśni gładkich układu naczyniowego powodując ich rozkurcz. W 1980 roku Robert F. Furchgott wykazał, że acetylocholina działa na receptory zlokalizowane w śródbłonku - cienkiej warstwie komórek umiejscowionej wewnątrz naczynia krwionośnego - i wówczas powstaje substancja, która przedostaje się do mięśni gładkich powodując ich rozluźnienie. Po usunięciu bowiem komórek śródbłonka nie obserwowano rozszerzenia światła naczyń krwionośnych. Substancję wytwarzaną w śródbłonku nazwano śródbłonkowym czynnikiem relaksującym - EDRF (endothelium-derived relaxing factor) i rozpoczęto intensywne prace mające na celu jej zidentyfikowanie.

CZĄSTECZKA ROKU

Problem ten wydawał się niemożliwy do rozwiązania, jednak prace prowadzone m.in. przez Furchgotta i Ignorro doprowadziły do odkrycia, że EDRF inicjuje powstawanie cyklicznego monofosforanu guanozyny cGMP, który był znany jako neurotransmiter. Wiadomo było, że tlenek azotu powstający w wyniku metabolicznej przemiany nitrogliceryny również stymuluje powstawanie cGMP. Tak więc te dwa kierunki badań - nad nitrogliceryną i EDRF - zazębiły się i wkrótce wykazano, że śródbłonkowy czynnik relaksujący to tlenek azotu. Gwiazda tlenku azotu rozbłysła. Spowodowało to istotną eksplozję badań nad tym prostym gazem. W 1997 roku rozpoczęto edycję specjalnego czasopisma "Nitric Oxide". Szybko ustalono, że tlenek azotu w organizmach ssaków jest biosyntetyzowany z tlenu i aminokwasu L-argininy, a jego rola nie ogranicza się jedynie do regulowania ciśnienia krwi.

Bardzo ważną rolę spełnia bowiem tlenek azotu również w systemie immunologicznym, białe ciałka krwi (makrofagi) mogą produkować go w dużych ilościach i tym samym niszczyć obce ciała, które wtargnęły do organizmu. Związane jest jednak z tym pewne niebezpieczeństwo. Duża ilość uwolnionego tlenku azotu może znacznie obniżyć ciśnienie krwi, powodując utratę przytomności. Inhibitory jego biosyntezy, które już są znane, zapobiegają temu procesowi. Immunologiczne działanie tlenku azotu nasuwa pytanie, czy może być on użyty do zahamowania wzrostu komórek rakowych?

Tlenek azotu wytwarzany jest także w komórkach nerwowych, uwolniony z nich szybko rozprzestrzenia się we wszystkich kierunkach pobudzając sąsiadujące neurony. Proces ten może sterować wieloma funkcjami, od zachowania do procesów jelitowo-żołądkowych. Ustalenie roli tlenku azotu jako neurotransmitera, obok jego wpływu na rozszerzanie naczyń krwionośnych, doprowadziło do odkrycia Viagry.

Lawina odkryć związanych z fizjologiczną rolą tlenku azotu spowodowała, że w 1992 roku został on ogłoszony Cząsteczką Roku przez "Science", prestiżowy, amerykański tygodnik naukowy. Nasuwa się tylko jedno pytanie. Dlaczego tak późno? Dlaczego tak późno odkryto tak wiele istotnych znanego regulatora biologicznego.

-------
Dr hab. inż. Andrzej Sobkowiak, prof. Politechniki Rzeszowskiej, chemik, pracuje na Wydziale Chemicznym Politechniki Rzeszowskiej.

Uwagi.