Е.Л. Буланова, О.М. Драпкина

Первый московский государственный медицинский университет им. И.М.Сеченова

Одним из наиболее важных медиаторов, функционально задействованных в различных биологических процессах, является оксид азота (NO). NO опосредованно вызывает расслабление мышечного слоя. Следствием этого является дилатация сосудов, бронхо-легочной системы, желудочно-кишечного тракта: пищевода, сфинктера Одди, анального сфинктера, желудка, тонкой и толстой кишки. Уменьшение степени выраженности сосудистой гипертензии ведет к улучшению органного кровотока. Высокие концентрации NO токсичны для клеток, ферментов, вызывают модификацию белков, повреждают нуклеиновые кислоты, ингибируют белки-ферменты дыхательной цепи митохондрий и цикла Кребса, снижают синтез АТФ. Небиволол модулирует высвобождение эндотелиоцитами NO.
Ключевые слова: оксид азота, небиволол, изоформы NO-синтазы.

Сведения об авторах:
Буланова Екатерина Львовна – к.м.н., доцент, Первый МГМУ имени И.М.Сеченова
Драпкина Оксана Михайловна – д.м.н., профессор, исполнительный директор Всероссийской образовательной Интернет Сессии, профессор кафедры пропедевтики внутренних болезней Первого МГМУ имени И.М.Сеченова, член правления Общероссийской общественной организации «Общество специалистов по сердечной недостаточности», член ВНОК, член Секции «Доказательная кардиология» ВНОК, член научного совета Национального Общества «Кардиоваскулярная профилактика и реабилитация», член Европейского общества кардиологов, Европейского общества атеросклероза, Европейского общества по профилактике и реабилитации, Европейского общества по изучению печени.

Nebivolol as Inducer of Nitric Oxide Synthesis

E.L. Bulanova,O.M. Drapkina

I.M. SechenovFirst Moscow State Medicine University

Nitric oxide (NO) belongs to the most important transmitters; it is involved functionally in different biological processes. NO indirectly causes relaxation of the smooth muscles and following dilatation of vessels, bronchi, gastrointestinal tract (including sphincter of Oddi, anal sphincter, stomach, small intestine and colon). Reduction in the grade of vascular tension leads to improving in organ blood flow. High levels of NO are toxic for cells, enzymes, so that may causedamages of proteins, nucleic acid, inhibitionof mitochondrial respiratory chain enzymes and Krebs cycle, resulting in ATP synthesis reduction. Nebivolol modulates endothelial release of NO.
Keywords: nitric oxide (NO), Nebivolol, NO-synthase isoforms.

===

Одним из наиболее важных медиаторов, функционально задействованных в различных биологических процессах, является оксид азота (NO). История изучения физиологического действия этой молекулы насчитывает не один десяток лет. В 1991 г. журнал Sciens присвоил NO название «Молекулы года». Фармаколог Ferid Murad в 1977 г. доказал, что нитроглицерин освобождает окись азота (NO), которая расслабляет гладкую мускулатуру клеток. В 1980 г. – Robert Furchgott открыл вещество, высвобождаемое эндотелием, снижающее сосудистый тонус – EDRF (эндотелий-зависимый релаксирующий фактор). В 1986 – Ignarro и Furchgott сообщают о том, что EDRF идентичен NO. В 1998 г. Нобелевская комиссия Каролинского медико-хирургического института в Стокгольме назвала лауреатами Нобелевской премии в области физиологии и медицины за открытие оксида азота трех американских ученых: Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro, Ferid Murad.

NO – это растворимый в воде и жирах бесцветный газ с коротким периодом жизни (Т1/2 – 2–30 с). За счет наличия непарного электрона эта молекула является реактивным радикалом, легко проникает через биологические мембраны, независимо от наличия рецепторов и вступает в реакции с другими веществами, управляя функциями других клеток [5, 16]. В клинической практике применяют исследование метаболитов оксида азота в крови и моче вследствие короткого периода жизни самой молекулы NO [1, 4].

В организме NO синтезируется в результате окислительной реакции, катализируемой ферментом NO-синтазой (NOS) из L-аргинина. NO оказывает как аутокринное, так и паракринное действие [6]. В настоящее время известны три изоформы NOS. NOS-1 – нейрональная (nNOS) или мозговая (bNOS); NOS-2 – индуцибельная (iNOS) или макрофагальная (mNOS); NOS-3 – эндотелиальная (eNOS). Локализуются NOS в различных типах клеток. Классификационное название NOS строго не отражает место ее локализации. К примеру активность еNOS может быть выше в нервной системе, чем в эндотелиоцитах. Другая классификация синтаз оксида азота подразделяет их на две формы: конститутивную (cNOS) и индуцибельную (iNOS) синтазы NO [13].

К конститутивной cNOS относят две изоформы (NOS-1 и NOS-3), они постоянно экспрессируются в клетке и связаны с плазматической мембраной. Конститутивные изоформы NO-синтазы выполняют преимущественно физиологическую функцию. NO, образующийся под влиянием cNOS, синтезируется в небольшом количестве и на короткий период времени, действуя как переносчик в ряде физиологических ответов. Механизм действия cNOS состоит в следующем. Кальций под влиянием определенных стимулов (ацетилхолин, гистамин, глутамат и др.) проникает в клетку, где связывается в единый комплекс с кальмодулином в цитозоле. Комплекс кальций-кальмодулин выступает как кофактор и активирует NOS. Низкая концентрация кальция инактивирует cNOS.

Индуцибельная iNOS представлена макрофагальной (mNOS) синтазой. Индуцибельная NOS находится в цитозоле и экспрессируется под влиянием цитокинов и бактериальных полисахаридов. Фермент проявляет активность через некоторое время после внешнего воздействия на клетку (как правило, через 4–8 ч), продуцирует NO в сотни и тысячи раз больше, чем конститутивные изоформы фермента. Действие фермента iNOS таким образом не является физиологическим (патологическая синтаза NO), так как высокие дозы NO токсичны для клеток. Активность iNOS не зависит от уровня кальция-кальмодулина, поскольку, кальмодулин постоянно и прочно связан с ферментом, являясь его субъединицей, в этом главное отличие типов синтаз. В настоящее время показано, что не только макрофаги, но многие другие клетки способны при определенных внешних воздействиях, в основном в условиях патологии, синтезировать iNOS. При взаимодействии NO с радикалом кислорода (О2-) образуется мощный токсичный прооксидант – пероксинитрит (ОNOO-), разрушающий NO. NO и ОNOO-, повреждая ДНК, являются одной из причин развития апоптоза [18]. Токсический эффект NO проявляется и в ингибировании железосодержащих ферментов, ферментов митохондрий, что также ведет к снижению синтеза АТФ, а также ферментов, участвующих в репликации ДНК [7–9]. Таким образом, в патологических условиях при декомпенсации хронических процессов, под влиянием провоспалительных цитокинов, эндотоксинов активируется iNOS, снижается активность eNOS.

Метаболизируется оксид азота несколькими путями. При реакции с гемоглобином в просвете кровеносного сосуда NO необратимо инактивируется. При взаимодействии с супероксид-анионом, радикалом кислорода происходит окисление NO в нитрит NO2- и нитрат NO3- – стабильные комплексы, не имеющие вазодилатирующей активности при низких концентрациях. При контакте с кислородом NO превращается в высокотоксичное соединение NO2 – двуокись азота.

Как избыток, так и дефицит оксида азота неблагоприятен для организма. Высокие концентрации токсичны для клеток, ферментов, вызывают модификацию белков, повреждают нуклеиновые кислоты, ингибируют белки–ферменты дыхательной цепи митохондрий и цикла Кребса, снижают синтез АТФ, что ведет к некрозу или апоптозу [3, 10, 12, 14].

Взаимодействуя с различными молекулами, NO участвует в различных функциональных процессах в организме. Одной из наиболее исследованных функций является расслабление гладкомышечных клеток. Ряд веществ: (ацетилхолин, гистамин, брадикинин, серотонин, адениновые нуклеотиды и некоторых другие) получил название «эндотелий зависимые вазодилататоры», так как для их действия необходимым условием является целостность эндотелия сосудов. В физиологических условиях стимуляция эндотелия этими веществами приводит к синтезу NO, который, диффундируя к гладкомышечным клеткам, стимулирует клеточный фермент гуанилатциклазу, приводя к образованию циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ). В мышечной ткани внутренних органов образующийся цГМФ снижает уровень свободного кальция и активирует киназу легкой цепи миозина, вызывая расслабление мышечного слоя. Следствием этого является дилатация желудочно-кишечного тракта: пищевода, сфинктера Одди, анального сфинктера, желудка, тонкой и толстой кишки; бронхо-легочной системы. Немаловажной функцией является расслабление среднего слоя сосудистой стенки. Уменьшение степени выраженности сосудистой гипертензии ведет к улучшению органной перфузии. Таким образом, NO можно назвать локальным тканевым гормоном, поддерживающим вазодилатацию на необходимом уровне, регулирующим гемодинамику и артериальное давление. В условиях увеличения тока крови и напряжения сосудистой стенки NO также может активировать Na+–K+ насос клеточной мембраны, улучшая процессы поляризации и клеточного метаболизма.

Одним из важнейших и наиболее изученных органов-мишеней для NO является сердечно-сосудистая система, где NO становится одним из регуляторных факторов, осуществляя, в частности, кардиопротективную функцию: обеспечение повышенных запросов организма в локальной перфузии в условиях ишемии [1, 4]. NO синтезируется в коронарном эндотелии, эндокарде, кардиомиоцитах. NO, повышая внутриклеточную концентрацию цГМФ, увеличивает релаксацию желудочков и диастолическую растяжимость, улучшая контрактильную функцию миокарда. В экспериментальных условиях было установлено, что NO обладает выраженным влиянием на сердце и гемодинамику, вызывая уменьшение частоты сердечных сокращений, ударного объема крови, увеличение длительности интервала PQ и периода изгнания крови. Возможно, NO, образующийся в кардиомиоцитах, осуществляет b-адренергическое отрицательное инотропное и хронотропное действие [11, 15]. Также NO, синтезируемый в эндотелии сосудов, участвует в регуляции их тонуса в качестве антагониста адренергической нервной системы.

В ряде случаев повышение уровня NO может выполнять защитную функцию: у больных с умеренной гиперхолестеринемией и атерогенным стенозом внутренней сонной артерии повышение уровня оксида азота в крови предотвращает фатальные события [2].

Таким образом, NO обладает значительным регуляторным действием на сердечно-сосудистую систему. В экстремальных условиях динамика уровня NO является показателем, отражающим возможности организма обеспечивать адекватную региональную перфузию. Снижение уровня метаболитов NO у больных ишемической болезнью сердца свидетельствует об истощении компенсаторных вазодилатирующих возможностей организма и является плохим прогностическим признаком при длительно существующей ишемии. Результаты многочисленных исследований обосновывают необходимость применения нитратов при лечении различных форм ИБС у больных со сниженным уровнем метаболитов NO [1, 4].

Учитывая вышеперечисленные эффекты NO, представляют интерес препараты, являющиеся его донаторами или потенцирующие высвобождение NO эндотелием. К таким препаратам, в частности, относится представитель группы b-адреноблокаторов (БАБ) небиволол (НебилетR, бинелол и др.). Это липофильный b1-адреноблокатор, отличающийся очень высокой степенью кардиоселективности (индекс блокирования b1/b2 рецепторов составляет 293, что 10–20 раз превышает аналогичный индекс подавляющего большинства других БАБ). Не являясь донатором NO, препарат модулирует его высвобождение эндотелиоцитами [17]. Небиволол состоит из двух энантиомеров: SRRR (D-небиволол) и RSSS (L-небиволол), которые обладают различным фармакологическим действием. D-небиволол является конкурентным высокоселективным блокатором b1-адренорецепторов. L-небиволол оказывает сосудорасширяющее действие за счет модуляции высвобождения NO из эндотелия сосудов. Препарат относят к b-блокаторам III поколения в связи с наличием у него вазодилатирующих и ангиопротективных свойств. Небиволол – пролонгированный препарат, принимаемый один раз в сутки независимо от приема пищи, мягко и длительно снижает ЧСС и АД в покое и при физической нагрузке. Уменьшая конечное диастолическое давление левого желудочка, препарат улучшает диастолическую функцию сердца (снижает давление наполнения, удлиняет диастолу), снижает общее периферическое сосудистое сопротивление, улучшает коронарный кровоток. Снижая ЧСС, преднагрузку и постнагрузку, подавляя влияние на миокард циркулирующих катехоламинов, небиволол опосредованно снижает потребность миокарда в кислороде, уменьшает количество и тяжесть приступов стенокардии, повышает переносимость физической нагрузки. Как и другие бета-блокаторы, небиволол обладает кардиопротективным эффектом: в ответ на отрицательное ино- и хронотропное действие улучшается сократимость участков миокарда, находящихся в гибернирующем состоянии; также он оказывает антиаритмическое действие, подавляя патологический автоматизм сердца и замедляя атриовентрикулярную проводимость. В многоцентровом международном рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемым исследовании SENIORS проводили сравнение небиволола с плацебо у лиц пожилого возраста (70 лет) с сердечной недостаточностью на фоне стандартной терапии. Результаты исследования доказали положительный эффект небиволола при лечении кардиологических пациентов: показана высокая эффективность и хороший профиль безопасности небиволола у больных с артериальной гипертензией, ИБС, хронической сердечной недостаточностью [17].

Таким образом, оксид азота является одним из наиболее важных биологических медиаторов, регулирующих множество как физиологических, так и патологических процессов, в том числе и такой важной функции, как адаптация к изменению внешних и внутренних воздействий на организм.

Поиск и внедрение новых препаратов, влияющих на синтез и высвобождение NO, поможет решить вопросы функциональной регуляции жизненно-важных систем организма фармакологическими методами и улучшит качество жизни пациентов с патологией сердечно-сосудистой системы.

Литература

1. Буланова Е.Л. Дисс. на соискание ученой степени кмн
2. Голиков П.П., Леменев В.Л., Ахметов В.В. и др. Характер взаимосвязи оксида азота с ангиотензинпревращающим ферментом и малоновым диальдегидом у больных с атерогенным стенозом внутренней сонной артерии. Клин. медицина. 2004; 7: 15–19.
3. Груздева О.В. Способность липопротеинов низкой плотности к окислению и продукция кислорода и оксида азота мононуклеарными лейкоцитами больных инсулиннезависимым сахарным диабетом. Бюлл. экспер. биологии и медицины. 2001; Прил. 1:. 21–22.
4. Ивашкин В.Т., Драпкина О.М. Клиническое значение оксида азота и белков теплового шока. М.: Гэотар-Медиа, 2001; 88.
5. Ивашкин В.Т., Драпкина О.М. Оксид азота в регуляции активности функциональных систем. Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. 2000; Х: 4: 16–21.
6. Ковальчук Л.В., Хараева З.Ф. Роль оксида азота в иммунопатогенезе стафилококковых инфекций. Иммунология. 2003; 3: 186–188.
7. Малышев И.Ю. Введение в биохимию оксида азота. Роль оксида азота в регуляции основных систем организма. Росс, журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 1997; 1: 49–55.
8. Манухина Е.Б., Дауни Х.Ф., Маллет Р.Т., Малышев И.Ю. Защитные и повреждающие эффекты периодической гипоксии: роль оксида азота. Вестник Росс. АМН. 2007; 2: 25–33.
9. Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К., Реутов В.П. Оксид азота и NO–синтазы в организме млекопитающих при различных функциональных состояниях. Биохимия. 2000; 65: 4: 485–503.
10. Метельская В.А., Туманова Н.Г. Скриннинг–метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови. Клин., лаборат. диагн. 2005; 6: 15–18.
11. Насырова А.Г. Оксид азота в механизмах регуляции насосной функции сердца крыс. Дисс. на соискание уч. ст. к.м.н. Казань. 2004; 131.
12. Alison B. Nitric oxide regulation of free radical and enzymemediated lipid and lipoprotein oxidation. Ateriosclerosis, Thrombosis and Vase. Biol. 2000; 20: 7: 1707–1715.
13. Andrew P.J., Mayer B. Enzymatic function of nitric oxide synthases. Cardiovasc. Res. 1999; 43: 521–531.
14. Andrews N.P., Husain M., Dakak N., Quyyumi A.A. Platelet inhibitory effect of nitric oxide in the human coronary circulation: impact of endothelial dysfunction. J.Am.Coll.Cardiol. 2001; 37: 2: 510–516.
15. Brutsaert D.L. Cardiac endothelial-myocardial signaling: its role in cardiac growth, contractile performance, and rhythmicity. Physiol. Rev. 2003; 83: 1: 59–115.
16. Eu J.P., Sun J., Xu L., Stamler J.S., Meissner G. The skeletal muscle calcium release channel: coupled 02 sensor and NO signaling functions. Cell. 2000; 102: 499–509.
17. Tendera M. Epidemiology, treatment and quidelines for the treatment of heart failure in Europe. Eur Heart J. 2005; 7: 5–10.
18. Winn R.K., Harlan J.M. The role of endothelial cell apoptosis in inflammatory and immune diseases. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2005; 3: 8: 1815–1824.