Stickstoffmonoxid

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein hochdiffusibles, kurzlebiges, endogen gebildetes bioaktives Molekül. Es kommt in Neuronen sowie in Endothel- und Immunzellen vor. Stickstoffmonoxid wird unter Katalyse des Enzyms Stickstoffmonoxid-Synthase (NOS) gebildet. Die NOS (NO-Synthetase) katalysiert die Reaktion von L-Arginin zu Stickstoffmonoxid und LCitrullin.

Das Stickstoffmonoxid, oder NO, ist ein zentraler Regulator des Gefäßsystems, ein unkonventioneller Transmitter oder Neuromodulator (nitrerge Neurone), der nach Stimulation mit Acetylcholin zur Gefäßrelaxation führt.

Freigesetzt wird NO aus L-Arginin durch NO-Synthetasen (NOS), von denen bisher drei Isoformen beschrieben sind:

• die neuronale NOS (nNOS). Die Expression erfolgt konstitutiv in nitrergen Nervenzellen 
• die endotheliale NOS (eNOS). Die Expression der eNOS erfolgt in vaskulären Endothelzellen
• die induzierbare NOS (iNOS). Ihre Expression wird im Rahmen von Entzündungsprozessen in inflammatorischen Zellen induziert.

Der Angriffspunkt von NO liegt im Intrazellularrum der Erfolgszellen. NO spielt sowohl im ZNS als auch in der Pereripherie eine Rolle.  NO verhindert direkt die Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten.
 

Mehrere Besonderheiten unterscheiden NO von anderen Neurotransmittern. Bei NO handelt es sich, im Gegensatz zu anderen Transmittern, um ein anorganisches Molekül, das zudem gasförmig und somit vollkommen membrangängig ist. NO wird nicht in Vesikeln gespeichert.

Neuronal produziertes NO ist extrem kurzlebig. Das anorganische Molekül diffundiert leicht durch biologische Membranen und kann im neuronalen System Strecken von bis zu 200 µm überwinden.

Der Rezeptor für NO ist kein Zellmembranprotein, sondern eine lösliche Guanylatzyklase (GCS). Hierbei  handelt es sich um ein zytoplasmatisches Enzym, das die Synthese von GTP zu cGMP katalysiert, das wiederum als intrazellulärer 2nd-Messenger fungiert. cGMP aktiviert die cGMP-abhängige Proteinkinase G (PKG), die versch. Proteinsubstrate phosphoryliert und so eine Relaxation der glatten Muskulatur hervorruft.    

Im Zentralnervensystem ist NO an der langfristigen Modulation synaptischer Transmissionen beteiligt, im peripheren Nervensystem dient es als atypischer Neurotransmitter (atypisch weil das Zielmolekül  kein Membranrezeptor, sondern ein intrazelluläres Enzym ist).

NO kommt normalerweise in Form eines Radikals vor, und wirkt als solches hochgradig zytotoxisch und bakteriostatisch. Dies erklärt die Notwendigkeit einer schnellen Elimination von NO. In biologischen Flüssigkeiten wird Stickstoffmonoxid innerhalb weniger Sekunden zu Nitrit und Nitrat oxidiert. Da diese anorganischen Moleküle etwa 1000-fach weniger wirksam sind als NO ist davon auszugehen, dass die Oxidation der Inaktivierung des NO dient.

Gesichert ist, dass NO aus nitrergen Neuronen für die Gefäßerweiterung in den Penisschwellkörpern und damit für die Erektion sorgt. Weiterhin sind nitrerge Neurone im autonomen Darmsystem für die relaxierende Komponente der peristaltischen Welle verantwortlich.   

S.a. unter Nitrovasodilatatoren

1. Graefe KH et al. Anatomische und physiologische Grundlagen . In: Graefe KH et al. (Eds) Pharmakologie und Toxikologie. Georg Thieme Verlag Stuttgart S.163-164
2. Neumann HA (2014) Das Gerinnungssystem. ABW-Wissenschaftsverlag GmbH Berlin