Was ist Stickoxidsynthase?
Salpetersäure (NO) ist ein kleines Molekül mit einer doppelten kovalenten Bindung zwischen Stickstoff- und Sauerstoffatomen. Es wird im menschlichen Körper durch eine zweistufige Synthese aus der Aminosäure Arginin hergestellt, die durch das Enzym Stickoxidsynthase (NOS) katalysiert wird. NOS ist in drei Formen in verschiedenen Geweben vorhanden. Das hochreaktive NO wird als Stressantwort produziert und ist sowohl ein Zytotoxin als auch ein zytoprotektives Mittel.
Ein freies Radikal, Stickoxid, hat toxische Wirkungen auf Wirts- und Bakterienzellen. Seine Produktion in Epithelzellen wird durch die epitheliale Stickoxidsynthase (eNOS) gesteuert. Die Stickoxidsynthase ist in der Zellmembran auf der Zytoplasmaseite oder in den Membranen verschiedener Organellen gebunden. NO in Epithelzellen ist maßgeblich an der Kontrolle der Gefäßkontraktion und -erweiterung beteiligt. Die Verankerung von eNOS in der Zellmembran hilft der Zelle, die Aktivität von NO auf kleine Stellen zu beschränken.
Die induzierbare Stickoxidsynthase (iNOS) wird vom Körper eingesetzt, um das Wachstum von Zellen in Magenepithel-, Brust- und Hirntumoren zu hemmen. NO, das durch die Wirkung von iNOS erzeugt wird, deaktiviert den Energiestoffwechsel, indem es mit der Desoxyribonukleinsäure (DNA) der Zelle reagiert und letztendlich die Zelle tötet. Im Kampf um die Abtötung von Tumorzellen kann gutes Gewebe verletzt werden. Ebenso bekämpft mit eNOS synthetisiertes NO die Invasion von Bakterienzellen und tötet gleichzeitig wahllos umliegende Körperzellen ab. Beide Arten des Zelltods können zu einem toxischen Schock führen, der für Patienten mit geschwächtem Immunsystem eine ernste Komplikation darstellt.
In und um Nervenzellen wirkt NO als kurzfristiger Signalgeber und diffundiert leicht über die Membranen. Die neuronale Stickoxidsynthase (nNOS) wird kontinuierlich zu NO zurückgeführt, da das NO nur wenige Sekunden stabil ist, bevor es durch Wassermoleküle neutralisiert wird. Die Expression des Enzyms wird durch die Calciumionenkonzentration reguliert. Es wird angenommen, dass NO an der Umwandlung des Kurzzeitgedächtnisses in das Langzeitgedächtnis durch einen als Langzeitpotenzierung (LTP) bezeichneten Prozess beteiligt ist.
Inhibitoren der Stickoxidsynthase sind neuroprotektiv, da sie die Verfügbarkeit des freien Radikals NO verringern. Verbindungen in dieser Klasse umfassen hydrophiles Vitamin C und hydrophobes Vitamin E. Diese und andere Moleküle wurden in der Hoffnung untersucht, neurodegenerative Zustände wie die Parkinson-Krankheit zu verlangsamen. Seit 2010 wurden keine direkten Verbindungen nachgewiesen. Eine Befürchtung besteht darin, dass durch die Verringerung der Aktivität der Stickoxidsynthase Neuronen geschützt werden und Erinnerungen verloren gehen können.