Dušikov oksid je molekula koju stanice koriste kako bi komunicirale jedne s drugima i obavljale prijenos signala u cijelom tijelu.
Dušikov oksid je pored ostalih važan u sljedećim staničnim aktivnostima:
- prijenosu informacija između živčanih stanica u mozgu
- pomaže imunološkom sustavu u borbi protiv bakterija i obrani protiv tumora
- povećanju izdržljivosti i snage mišića
Njegovo otkriće dovelo je do liječenja koje svake godine spasi od smrti tisuće novorođenčadi kojima nedostaje kisika zbog srčanih mana.
Kasnije je istraživanje sposobnosti plina da opušta krvne žile dovelo do razvoja najpoznatije svjetske male plave tablete Viagre koja se koristi za liječenje erektilne disfunkcije.
Godine 1992., stručni časopis Science nazvao je dušikov oksid “molekulom godine”. Šest godina kasnije, farmakolog s Kalifornijskog sveučilišta u Los Angelesu Louis J. Ignarro podijelio je Nobelovu nagradu za medicinu s Feridom Muradom i Robertom F. Furchgottom za otkriće uloge dušikovog oksida kao “signalne molekule u kardiovaskularnom sustavu”.
Ali izgleda da to nije sve. Dušikov oksid (bezbojan plin bez mirisa koji se udiše kroz masku) sada se testira kao eksperimentalni lijek za covid-19.
Također bi se mogao pokazati korisnim u zaštiti zdravstvenih radnika, koji su u prvim redovima borbe protiv pandemije.
U bolnicama u Bostonu, Alabami, Louisiani, Švedskoj i Austriji znanstvenici su pokrenuli kliničko ispitivanje kako bi vidjeli učinke udisanja dušikovog oksida kod pacijenata s blagim do umjerenim simptomima covida-19.
Ispitivanjem će se utvrditi može li taj plin smanjiti broj pacijenata koji završe na respiratoru.
Oko 30 minuta dva ili tri puta dnevno sudionici studije udisati će visoku dozu dušikovog oksida kroz masku. Kontrolna skupina neće udisati dušikov oksid.
U Italiji je taj plin korišten u puno težim okolnostima i izgleda da je dramatično povećao razinu kisika u krvi oboljelih od covida-19, rekao je dr. Lorenzo Berra iz Opće bolnice u Massachusettsu koji vodi novo ispitivanje.
Međutim, bit će potrebna rigoroznija testiranja kako bi se utvrdilo koliko dušikov oksid pomaže.
Dušikov oksid i njegove funkcije
Radikal dušikovog oksida (NO) važan je unutar – i izvanstanični glasnik. Njegovo otkriće, kao i saznanje o njegovom metabolizmu, jedno je od najvećih dostignuća fiziologije i biokemije u zadnjem desetljeću. Intenzivnim istraživanjima tijekom zadnjih godina uspjelo se dobrim dijelom razjasniti metabolizam NO kao i njegove mnogobrojne funkcije u organizmu. Dušikov oksid stvara se pod utjecajem agonista i fizikalnih stimulansa u raznim tkivima iz L-arginina katalitičkim djelovanjem konstitutivne ili inducibilne NO-sintaze. Tako stvoreni NO važan je medijator homeostatskih procesa i mehanizama obrane organizma od mikroorganizama.Prikazana je uloga NO u regulaciji tonusa krvnih žila i krvnog tlaka, sprečavanju agregacije trombocita te kao neurotransmitera u regulaciji gastrointestinalne, respiratorne i genitourinarne funkcije, kao i uloga u nespecifičnoj imunosti zbog njegovog citotoksičnog djelovanja na mikroorganizme i tumorske stanice.
Na kraju se razmatraju mogućnosti liječenja raznih patoloških stanja aktiviranjem ili inhibiranjem stvaranja NO.
Radikal dušikovog oksida (NO) važan je unutar- i izvanstanični glasnik. Njegovo otkriće, kao i saznanje o njegovom nastajanju iz Larginina u organizmu, jedno je od najvećih dostignuća fiziologije i biokemije u zadnjih 10 do 15 godina…
…Velike količine NO stvorene indukcijom NO-sintaze u makrofagima djeluju citostatski na parazite, bakterije, gljivice, protozoe i helminte pa čak i na stanice tumora. To citostatsko djelovanje posljedica je interakcije NO s proteinski vezanim željezom u ribonukleotid-reduktazi koja je važan enzim u sintezi DNA, zatim enzimima važnim za transport elektrona u mitohondrijima te interakciji sa cis-akonitazom, enzimom iz Krebsovog ciklusa limunske kiseline.
Osim toga se NO veže i s peroksidom nastalim u makrofagima u peroksinitrit koji također djeluje citotoksički.
Uloga dušikovog oksida u organizmu i kliničko značenje
Ako se sad vratimo na ulogu i djelovanje koje ima NO i razmotrimo kliničko značenje koje iz toga proizlazi vidjet ćemo da promjene u stvaranju NO dovode do raznih patoloških stanja u kardiovaskularnom, plućnom i živčanom sustavu kao i u imunitetu.
Ovdje ćemo navesti neke primjere.
U endotelu arterija stvara se više NO nego u endotelu vena pa je relaksacija arterije bolja nego relaksacija vene. To je uzrok da se venozni bypass brže zatvara nego ako je učinjen iz arterije.
Koronarne arterije kod ljudi s hipertenzijom i aterosklerozom slabije se relaksiraju i osjetljivije su na vazokonstriktore. Zato ti bolesnici imaju poteškoće po hladnom i vlažnom vremenu. Kod tih bolesnika kao i kod pušača i osoba s hiperkolesterolemijom je vazodilatacija u koronarnoj cirkulaciji izazvana shear stresom ili agonistom oslabljena, ali se popravlja davanjem arginina, jer se time intenzivira endogeno stvaranje NO.
U pokusima na životinjama može se tretiranjem s inhibitorom Nosintaze izazvati hipertonija, dok se davanjem arginina sprečava razvoj hipertonije, a arginin smanjuje i kod ljudi sistolički i dijastolički tlak. Čak i inhibitori ACE (angiotenzin-konvertirajući enzim) koji snizuju krvni tlak ne djeluju tako samo zbog inhibicije enzima, nego također i zato jer potenciraju djelovanje bradikinina koji stimulira sintezu i otpuštanje NO.
Dušikov oksid je smanjen u pulmonalnim arterijama bolesnika s kroničnim bolestima pluća, a inhaliranjem NO popravlja se pulmonalna hipertenzija i sprečava respiratorni distresni sindrom, jer NO širi vaskulaturu pluća.
Obratno, suvišno stvaranje NO u endotelu i glatkim mišićima u stijenkama žila, ako se citokinima ili endotoksinom inducira izoforma NO-sintaze neovisna o kalciju, izaziva vazodilataciju i slabi odgovor na vazokonstriktore. To se dešava u septičkom šoku ili hipotoniji kod bolesnika s karcinomom koji su na terapiji citokinima. Pokušalo se u takvim slučajevima, uz standardnu terapiju, davati NG-monometilarginin i time popraviti hipotoniju. Međutim, tu je važna doza inhibitora, jer previsoka doza izaziva jaku vazokonstrikciju i oštećenje organa. Zato se pomišlja da bi se moglo potpuno inhibirati endogeno stvaranje NO i davati medikamentozne vazodilatatore i tako regulirati vaskularnu homeostazu.
Endotoksin inducira NO-sintazu i u miokardu i endokardu pa može izazvati kardijalnu disfunkciju i kardiomiopatiju. Iz svega toga proizlazi da NO u srcu i žilama ima fiziološku ulogu kad se stvara djelovanjem konstitutivne NO-sintaze, ali da može izazvati patološke promjene, jaku vazodilataciju i oštećenje tkiva, ako se stvara u velikim količinama i dulje vremena djelovanjem inducibilne NO-sintaze.
Hiperdinamski stadij ciroze jetre prati vazodilatacija i slabi odgovor na vazokonstriktore. U cirkulaciji su visoke koncentracije endotoksina i stvara se suvišni NO, a u serumu se nalaze povećane koncentracije nitrita i nitrata. To je osobito slučaj u hepatorenalnom sindromu.
Sintaza dušikovog oksida nalazi se u različitim količinama u svim dijelovima mozga, a sve je više dokaza da NO ima ulogu u stvaranju memorije. Iza stimuliranja specifičnog receptora, NO se otpušta iz postsinaptičkog živca i djeluje presinaptički na jedan ili više živaca.
To uzrokuje daljnje otpuštanje glutamata, i kao rezultat pojačano stvaranje memorije. U prilog tome ide činjenica da inhibicija Nosintaze otežava učenje. Pojačano otpuštanje glutamata dovodi se u vezu i s konvulzijama, a kako NO djeluje na otpuštanje glutamata, misli se da prejako stvaranje NO u CNS-u možda dovodi do cerebralne ishemije i epilepsije, a povezuje se i s patogenezom multiple skleroze, Alzheimerove i Parkinsonove bolesti te demencijom u sindromu stečene imunodeficijencije.
U pokusima na štakorima našlo se da NO djeluje u gastrointestinalnom sustavu izazivajući dilataciju želuca da se adaptira na povećani intragastrični tlak. Također djeluje na relaksaciju cirkularnog sigmo-idnog mišića kolona i nutarnjeg analnog sfinkter mišića.
Kod djece s piloričnom stenozom histokemijski se moglo pokazati manjak Nosintaze u tkivu pilorusa. Iz svega toga proizlazi da u gastrointestinalnom sustavu, kao i u kardiovaskularnom sustavu, tonus i dilatacija ovise o djelovanju NO, i da je to ključno za fiziološku funkciju tih organa.
Dušikov oksid utječe i na relaksaciju korpus kavernosuma i time na erekciju penisa, dok ju inhibitori NO-sintaze sprečavaju. Nadalje, NO pridonosi neadrenergičnoj, nekolinergičnoj vazodilataciji i relaksaciji trahealnog mišića.
Sve do sada iznijeto pokazuje da u tijelu postoji rašireni sustav živaca koji trebaju NO kao neurotransmitor, pa poremećaji u sintezi NO izazivaju različite poremećaje u organima koje ti živci inerviraju uključivši i impotenciju. Dosadašnja istraživanja također pokazuju da se argininom ili inhibitorima NO-sintaze može utjecati na nedovoljno ili pretjerano stvaranje NO, pa se nadati da će se u tom smislu razviti i terapija.
Već smo spomenuli da makrofagi stvaraju NO i da o tome ovisi citotoksičnost tih stanica prema bakterijama i stanicama tumora. To je u stvari primarni mehanizam obrane protiv tumora i mikroorganizama. Već se prije više od 100 godina znalo da se rezistencija prema karcinomu može povećati bakterijskim proizvodima. Danas to povezujemo s aktivacijom makrofaga i djelovanjem inducirane NO-sintaze.
Prema tome bi nespecifični imunitet koji zavisi o NO zavisio o stanicama u kojima se nalazi inducibilna NO-sintaza.
Dušikov oksid ima ulogu i u akutnoj i kroničnoj upali. Ako se štakore tretiralo s inhibitorima NO-sintaze, to je reduciralo stupanj upale, a arginin je upalu pogoršavao. Kod bolesnika s ulceroznim kolitisom u kolonu se pojačava sinteza NO, a eksperimentalno izazvani kronični ileitis se poboljšava ako se tretira inhibitorima NO-sintaze. Također se našlo daje koncentracija nitrita u krvnoj plazmi i sinovijalnoj tekućini povišena u bolesnika s reumatoidnim artritisom i osteoartritisom.
Izvor NO u ovim upalnim procesima još je nejasan, jer NO može potjecati iz krvnih žila, neutrofila i makrofaga. Prekomjerno stvaranje NO može oštetiti tkivo, jer kao što je citotoksičan za invazivne mikroorganizme, tako može biti i za stanice koje ga proizvode i susjedne stanice. Međutim, NO zbog vazodilatacije koju izaziva, može djelovati i protektivno i štititi od povrede. Zato u upalnim reakcijama NO ima višestruku ulogu, od pojačanja vazodilatacije i nastanka edema, kroz modulaciju senzorskih krajeva živaca i aktivnosti leukocita do citotoksičnosti za tkivo.
Kako možemo povećati dušikov oksid u našem tijelu
Najčešći način je kroz vježbanje. Kada dižete utege, vaši mišići trebaju više kisika koji se isporučuje putem krvi, a dušikov oksid opušta i širi krvne žile, omogućujući veći protok krvi i bolju opskrbu kisikom. Sustav krvnih žila i dušikovog oksida postaje manje efikasan zbog slobodnih radikala, neaktivnosti i loše prehrane što uzrokuje propadanje naših vena i arterija. Sportaši i mladi ljudi imaju optimalnu funkciju ovog sustava.
Drugi način za povećanje dušikovog oksida je kroz prehranu.
Konzumiranjem aminokiselina L-arginina i L-citrulina. Arginin izravno stvara dušikov oksid i citrulin unutar stanice. Citrulin se onda reciklira natrag u arginin što stvara još više dušikovog oksida. Enzimi koji pretvaraju arginin u citrulin i citrulin u arginin trebaju funkcionirati optimalno za učinkovitu proizvodnju dušikovog oksida. Konzumiranje zdrave hrane i antioksidanata, poput voća, češnjaka, soje, vitamina C i E, Co-Q10 i alfa lipoične kiseline, omogućuju veću proizvodnju dušikovog oksida.
Dušikov oksid traje samo nekoliko sekundi u tijelu, tako da što više antioksidanasa uzimamo, duže će trajati.
Dušikov oksid za sportaše
Povećanje dušikovog oksida je postalo novo tajno oružje za sportaše. Sportaši znaju da uzimanje dodataka s L-argininom i L-citrulinom povećava protok krvi i kisika u skeletnim mišićima i time se povećava snaga i izdržljivost.
Također se olakšava uklanjanje mliječne kiseline što smanjuje umor i ubrzava vrijeme oporavka. Budući da se razine arginina iscrpljuju tijekom vježbanja, cijeli sustav arginin-dušikov oksid – citrulin, može izgubiti učinkovitost, uzrokujući manje razine dušikovog oksida i veće razine laktata.
Odgovarajući dodatak prehrani može pomoći oporavku ovog sustava i omogućiti bolje treninge i brži oporavak od treninga.
Dušikov monoksid, svestran plin koji može pospješiti prokrvljenost tijela, također prenosi i živčane signale te regulira imunološki sustav, očito obavlja još dosad neotkrivenih bioloških podviga – produljuje život organizma i jača ga protiv stresa iz okoline, pokazuje novo istraživanje.
Studija otkriva da vrsta gliste koju zovemo Caenorhabditis Elegans (ili informalno „crv“), koja se često koristi u laboratorijskim istraživanjima starenja, živi znatno dulje kada se hrani bakterijama koje proizvode dušikov monoksid.
