Strokovni œlanki - Professional Articles
Duĝikov oksid II: bioloĝki uœinki in uœinkovine, ki sproĝœajo NO
Nitric oxide II: biological activity and compounds that dissociate NO
Janez Mravljak, Barbara Byrne Habiœ, Slavko Peœar
POVZETEK: Duĝikov oksid kot kljuœni prenaĝalec v ĝtevilnih fizioloĝkih in patofizioloĝkih procesih, izraĉa veœino bioloĝkih uœinkov preko akti-vacije topne gvanilat ciklaze. Pri posameznih obolenjih je terapevtsko ugodno bodisi poveœanje njegove koncentracije, ali pa zaviranje njegove prekomerne tvorbe. Poleg organskih nitratov, ki so v terapiji ĉe vrsto let, preizkuĝajo nove NO-donorje z drugaœnim mehanizmom sproĝœanja in uœinki tudi na druge tarœne efektorske sisteme in tkiva.
Kljuœne besede: bioloĝki uœinki duĝikovega oksida, donorji NO.
ABSTRACT: Nitric oxide, as a key mediator in many physiological and pathophysiological processes, expresses most of its biological effects by activation of soluble guanylyl cyclase. In some illnesses it is therapeutically desirable to increase its concentration, in others to inhibit its excessive formation. Appart from organic nitrates that have been used in therapy for several years, new NO donors with different mechanisms of dissociation and selective effects in other target effector systems and tissues have more recently been tested
Key words: biological effects of nitric oxide, NO donors.
1 Uvod
V prvem delu preglednega prispevka o duĝikovem oksidu (1) smo predstavili kemiœne ter radikalske lastnosti duĝikovega oksida (NO) in pestrost kemiœnih reakcij NO v organizmu. Dejstvo je, da je NO nepogreĝljiv pri normalnem delovanju organizma in da je udeleĉen v mnogih patoloĝkih procesih. Velika reaktivnost NO zahteva nemoteno delovanje regulatornih mehanizmov, ki neprestano skrbijo za uravnavanje nastajanja tako nevarne snovi, kot je NO in tudi drugih dejavnikov, s katerimi lahko NO reagira. Œe sta hitrost nastajanja in koncentracija NO v doloœenem tkivu v sprejemljivih okvirih, potem lahko govorimo o koristnosti NO. Ker je prisotnost NO pomemben dejavnik in regulator biokemiœnih procesov, se je porodila ideja, da bi lahko od zunaj (z zdravili) vplivali na nastajanje NO v organizmu, œe je to nastajanje kakorkoli moteno, oziroma NO prekomerno nastaja. Zato so zanimive tako uœinkovine, ki bi pripomogle k poveœanju lokalne koncentracije NO, kot uœinkovine, ki bi lokalno in selektivno zavirale nastajanje NO.
Razvoj novih uœinkovin s selektivnimi vplivi na ravnovesje NO je ĝe v zaœetnih razvojnih stopnjah. Znane so ĉe ĝtevilne spojine vodnice in narejeni uœinkoviti derivati. Uœinkovine, ki se bodo na tem podroœju ĝe pojavile, bodo korenito posegle v obravnavo nekaterih obolenj, kjer smo danes ĝe brez uœinkovitih zdravil, najbrĉ pa se bodo uveljavile tudi na podroœju preventive. V tem prispevku bomo po kratkem
pregledu patoloĝkih stanj, kjer je udeleĉen NO, predstavili potencialne kandidate za uœinkovine, ki sproĝœajo NO v in vivo pogojih. V tretjem preglednem œlanku pa bomo podrobneje obravnavali selektivne inhibitorje NO sintaz kot potencialne zdravilne uœinkovine.
2 Nastajanje in uœinki NO v organizmu
Delovanje NO je tesno povezano z encimi, ki ga tvorijo (NO sintaze ali krajĝe NOS), s porazdelitvijo NOS po tkivih in njihovo aktivacijo. NO sintetizirajo: endotelijska (eNOS), nevronska (nNOS) in inducibilna (iNOS) NOS (1). Sprva so menili, da sta le eNOS in nNOS obiœajno prisotna in tkivno znaœilna (konstitutivna) encima, medtem ko se iNOS pojavlja samo v posebnih (patoloĝkih) razmerah (2). Danes vemo, da so v tkivih skoraj vedno prisotne in tudi potrebne vse tri oblike NOS, ki skupno prispevajo k celotni paleti uœinkov NO.
Ugotovili so, da infuzija L-arginina (substrat za NOS) (2) povzroœi hiter padec sistoliœnega in diastoliœnega tlaka tako pri zdravih prostovoljcih kot pri bolnikih s hipertenzijo. Opisani so tudi ugodni uœinki L-arginina pri terapiji intraokularnega tlaka in pri ishemiji retine; v kombinaciji z antioksidanti pa naj bi ugodno vplival na potek zdravljenja ateroskleroze. Ideja, da bi bilo dodajanje L-arginina k hrani smiselno za zniĉevanje krvnega pritiska in po balonski angioplastiki, ker bi se
Janez Mravljak, mag. farm., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aĝkerœeva 7, 1000 Ljubljana
Barbara B. Byrne Habiœ, mag. farm., Zavod za farmacijo in preizkuĝanje zdravil, Ptujska 21, 1000 Ljubljana
prof. dr. Slavko Peœar, mag. farm., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo, Aĝkerœeva 7, 1000 Ljubljana in Inĝtitut Joĉef Stefan, Jamova 39, 1000 Ljubljana
farm vestn 2005; 56 11
Strokovni œlanki - Professional Articles
L-Arglnln
-NO-
od cGMP neodvisni ucinki
Ionski kanali              Protelnske klnaze
Fosfodlesteraze
Slika 1: Nastanek in bioloĝki uœinki NO preko aktivacije topne gvanilat ciklaze (GC). GTP = gvanozin trifosfat; cGMP = cikliœni gvanozin monofosfat; GMP = gvanozin monofosfat; ATP = adenozin trifosfat; ADP = adenozin difosfat.
Figure 1: Formation and biological effects of NO cased by activation of soluble guanylyl cyclase (GC). GTP = guanosine triphosphate; cGMP = cyclic guanosine monophosphate; GMP = guanosine monophosphate; ATP = adenosine triphosphate; ADP = adenosine diphosphate.
ATP             ADP
Fosforlllran protein
Biološki ucinki
preko NO zmanjĝala reaktivnost trombocitov, s œimer bi prepreœili restenozo, ĉal nima neposredne uporabnosti, ker L-arginin ni le substrat za NOS, ampak vpliva na izloœanje hormonov, na posamezne funkcije imunskega sistema in na celjenje ran, ki je neodvisno od NO.
NO, ki ga sintetizira eNOS, ima uœinke predvsem v kardiovaskularnem sistemu, kjer sprosti gladke miĝice v stenah ĉil, zavira adhezijo trombocitov in levkocitov, zavira razmnoĉevanje gladko-miĝiœnih celic, vpliva na angiogenezo in na izraĉanje ĉilno-endotelijskeg rastnega faktorja (3, 4, 5). Nastali NO najprej aktivira v citosolu topno gvanilat ciklazo (tGC), ki zaœne proizvajati cikliœni gvanozin monofosfat (cGMP), ta pa preko kaskade reakcij povzroœi padec koncentracije znotrajceliœnega Ca2+ in s tem povezano relaksacijo miozinskih vlaken (slika 1) (6). Del teh uœinkov so potrdili na ĉivalskih modelih, ko so z inhibicijo eNOS povzroœili vazokonstrikcijo (in poslediœno hipertenzijo) ter pospeĝeno aterosklerozo zaradi aktivacije trombocitov.
Tudi NO, ki ga tvori nNOS v perifernem ĉivœevju, povzroœa relaksacijo gladkih miĝic tako v stenah ĉil kot v sfinktrih prebavil, v ĉolœniku in mehurju, v gobastem tkivu ter v dihalnih poteh. Ker NO deluje v isti kaskadni vrsti kot sildenafil (slika 1), ima vplive tudi na erektilno funkcijo. Tudi v skeletnih miĝicah so dokazali prisotnost nNOS, vendar je vloga NO v tem okolju manj raziskana. Z uporabo inhibitorjev sklepajo na moĉno vlogo NO pri regulaciji kontrakcije, pri privzemu glukoze zaradi napora in pri kontroli tonusa arteriol znotraj miĝic.
Vloga NO, ki ga proizvaja nNOS v centralnem ĉivœnem sistemu (CĈS), je drugaœna od do sedaj opisanih. Dokazali so, da NO sodeluje pri vedenju, ravnoteĉju, koordinaciji gibov in pri procesih pomnjenja. Del ĉivœnega sistema, kjer se NO pojavlja kot mediator, so poimenovali “nitrenergiœno” ĉivœevje (7). Raziskave delovanja tega dela ĉivœevja so na zaœetku in verjetno se bo izkazalo, da je uravnava krvnega tlaka moœno odvisna od noradrenergiœno pogojene vazokonstrikcije in nitrenergiœno pogojene dilatacije ter da njuno neravnovesje prispeva k nastanku hipertenzije.
Ugotovili so, da imata dejavni nNOS in eNOS v nekaterih organih razliœne in vœasih celo nasprotujoœe si uœinke, œeprav oba encima proizvajata NO (3). Tako ima NO iz nNOS pozitiven inotropni uœinek, verjetno posredno preko aktivacije sproĝœanja Ca2+ iz sarkoplazmatskega retikuluma, medtem ko NO, ki ga proizvaja eNOS, zmanjĝuje aktivnost srca tako, da zavira z a-adrenoceptorji izzvano
kontraktilnost preko uœinkov na L-tip Ca2+ kanalov. Ker je v obeh primerih NO produkt delovanja NOS in ker NO preko aktivacije tGC povzroœi nastajanje cGMP, je zelo verjetna razlaga za razliœnost uœinkov razliœna prostorska porazdelitev eNOS in nNOS ter razliœnost efektornega sistema, ki ga aktivira cGMP. Ker ima NO omejeno ĉivljenjsko dobo, bo NO iz eNOS ali nNOS aktiviral le sebi bliĉnje tarœne sisteme, kar pomeni, da razporeditev in aktivacija posameznega tipa NOS po tkivu lahko povzroœi aktivacijo razliœnih tarœnih sistemov in s tem razliœne konœne uœinke.
Zanimiva je ugotovitev, da je nNOS udeleĉena tudi v patofizioloĝkih procesih, medtem, kot za eNOS ni takih dokazov. Ugotovitve so pomembne za naœrtovanje zaviralcev za posamezen tip NOS in za naœrtovanje indikacijskega podroœja uporabe. Opravljene raziskave kaĉejo, da utegne biti zaviranje nNOS terapevtsko uporabnejĝe kot zaviranje eNOS.
Ker je zmanjĝano nastajanje NO lahko vzrok mnogim gastrointestinalnim, urogenitalnim, erektilnim in respiratornim motnjam, so zanimive tudi snovi, ki v telesu lahko sproĝœajo NO. Te uœinkovine (NO donorji) lahko oponaĝajo uœinke nitrenergiœnega sistema in jih ĉe uporabljajo pri zdravljenju ahalazije ezofagusa (nesposobnost sprostitve gastroezofagealnega sfinktra pri poĉiranju). Raziskujejo tudi njihovo morebitno uporabnost pri zdravljenju neustreznega delovanja drugih GIT sfinktrov. Tako ĉe uporabljajo gliceriltrinitrat (GTN, nitroglicerin) pri zdravljenju ĉolœnih kolik, amilnitrit pa so ĉe leta 1882 uspeĝno uporabili za relaksacijo materniœnega miĝiœja in s tem olajĝali porod posteljice; vendar te uœinke v ginekologiji in porodniœarstvu ne uporabljajo pogosto. Z dajanjem GTN so uspeli zmanjĝati krœe maternice pri noseœnicah, ki jim je grozil prezgodnji porod, brez stranskih uœinkov na kardiovaskularne parametre matere ali ploda, kar dodatno dokazuje pomembno vpletenost NO v fizioloĝke procese in uporabnost NO donorjev.
Tretja NOS, ki sintetizira NO, je inducibilna NOS (iNOS), opisana prviœ v makrofagih kot kljuœni encim pri izraĉanju njihove citotoksiœnosti. Ta izoformna oblika praviloma ni izraĉena v normalno aktivnih celicah; do indukcije pride v deleœih se celicah kot odziv na draĉljaj z bakterijskimi endotoksini ali citokini vnetja (8, 9). Ko je iNOS izraĉena, tvori velike koliœine NO, njena aktivnost pa za razliko od eNOS in nNOS, ni odvisna od intracelularne koncentracije Ca2+. Kopiœijo se
12 farm vestn 2005; 56
Duĝikov oksid II: bioloĝki uœinki in uœinkovine, ki sproĝœajo NO
dokazi, da obstajajo vrstno-, tkivno- in celiœno-specifiœni pogoji za nduktivno izraĉanje iNOS. Dejavnost iNOS je pomembna pri odstranjevanju ali obrambi pred protozoji, bakterijami, glivicami, virusi in rakavimi celicami ter pri uravnavanju tvorbe citokinov.
Zanimivo je, da se iNOS izraĉa tudi v celicah, ki niso neposredno udeleĉene pri obrambi organizma in v odsotnosti mikroorganizmov. V teh primerih je lahko nekontrolirana aktivnost iNOS ĝkodljiva, kot je ĝkodljiva prekomerna tvorba NO pri odzivu na infekcijo. Ĝtudije na miĝih z okvarjenim genom za iNOS so pokazale ĝe druge fizioloĝke vloge iNOS, od katerih je zanimiva osteoklastna resorpcija kosti Prisotnost in aktivnost iNOS je nadalje pomembna pri celjenju koĉnih ran in œrevesne sluznice ter pri zaĝœiti srca pred letalno ishemijo Obstajajo dokazi, da je iNOS udeleĉena tako pri nastanku vnetja, kot pri odstranjevanju njegovih posledic, zato je trditev, da sta eNOS in nNOS fizioloĝki izoformni obliki, iNOS pa je udeleĉena samo v patologiji, pretirana in zavajajoœa.
2.1   Vloga NO v nekaterih patoloĝkih stanjih
Za okvirno predstavitev razĝirjenosti NO v organizmu in njegove vpletenosti v ĝtevilne biokemiœne procese bomo na kratko prestavil nekatera stanja, kjer je vpletenost NO dokazana in kjer obstaja moĉnost, da bi se z vplivi na njegovo koncentracijo lahko doseglo tudi zdravilne uœinke. Œeprav je do celovitega razumevanja biokemiœnih procesov z udeleĉbo NO ĝe daleœ, pa so raziskave in razvoj novih uœinkovin s selektivnimi vplivi na posamezne tipe NOS, aktualne ĉe danes. Uporabna zdravilna uœinkovina z vplivom na NOS bo morala zadostiti vsaj dvema pogojema: morala bo selektivno delovati na doloœen tip NOS in, kar bo veliko teĉje, morala bo delovati le v doloœenem tkivu. Slednja zahteva bo verjetno pomemben omejitven dejavnik pri uvajanju uœinkovin v terapevtsko uporabo
Septiœni ĝok
NO, ki ga sintetizira iNOS pri septiœnem ĝoku v velikih koliœinah povzroœi obseĉno, na vazokonstriktorje odporno vazodilatacijo in poveœano permeabilnost, kar je resna motnja v delovanju organizma (3). Nadalje endotoksini inducirajo NO sintezo v miokardu, endokardu in venah, kar dodatno prispeva k disfunkciji srca in manjĝemu tonusu ĉil. Ko so pri ljudeh prviœ (1991) uporabili inhibitorje NOS (N-monometil-L-arginin ali L-NMMA,) za zdravljenje simptomov septiœnega ĝoka, so ugotovili ugodno hemodinamsko stabilizacijo pacientov. Poleg omenjenih uœinkov NO pa spomnimo ĝe na radikalske reakcije samega NO, ki smo jih ĉe predstavili (1) in povzroœijo neposredno okvaro tkiva.
Vnetje
NO, ki ga tvori eNOS v zaœetku vnetnega procesa, verjetno deluje v smeri zmanjĝanja in omejitve vnetja z zaviranjem aktivacije levkocitov in agregacije trombocitov ter z vazodilatacijo. Nasprotno pa NO, ki ga tvori iNOS, prispeva h kroniœnemu vnetju, zato bi bila uporaba selektivnih zaviralcev iNOS (in hkrati antioksidantov), primerna za zdravljenje kroniœnih vnetnih procesov (3). Na ĉivalskih modelih so ĉe uspeli zmanjĝati poĝkodbe tkiva pri akutnem vnetju, pri artritisu ter drugih vnetnih stanjih, vendar daljĝe jemanje NOS inhibitorjev zmanjĝa aktivnost osteoklastov in kostno maso, kar lahko privede do
stanja podobnega osteoporozi. Druga vnetna stanja, pri katerih prihaja do poveœanega nastajanja NO so psoriaza, astma in kroniœno vnetje prebavnega trakta (Crohnova bolezen), kjer pa so raziskave vpletenosti NO ĝe na zaœetku
Moĉganska kap
NO, ki se sproĝœa pri moĉganski kapi zaradi hipoksije in metabolnih sprememb, ki hipoksijo spremljajo, ima tako koristen, kot ĝkodljiv uœinek (3). V zgodnjem obdobju kapi, NO iz nNOS poveœa nastajanje poĝkodb, medtem ko NO iz eNOS, deluje protektivno zarad vazodilatacije. Neselektivni zaviralci NOS v tem primeru niso uporabni in lahko poĝkodbe zaradi kapi ĝe poveœajo, verjetno zarad vazokonstrikcije. Poskusi na miĝih kaĉejo, da bi bili selektivni nNOS zaviralci lahko terapevtsko uporabni pri zmanjĝanju posledic moĉganske kapi. Vloge iNOS pri kapi ĝe niso uspeli v celot ovrednotiti, dosedanje raziskave pa kaĉejo, da bo verjetno tudi nhibicija iNOS zaĉelena. Vsekakor pa bo tudi v tem primeru potrebno poskrbeti za zaustavitev radikalskih reakcij, v katere se vpleta NO in ki vodijo v poĝkodbe tkiva.
Diabetes
Diabetes, odvisen od insulina, je avtoimunska bolezen, ki vodi do propada celic p v pankreasu zaradi delovanja citokinov posredno in neposredno na te celice. Eden izmed predlaganih toksiœnih mehanizmov njihovega delovanja je indukcija iNOS znotraj same p celice. NO zmanjĝa sposobnost celice za proizvodnjo in izloœanje insulina in povzroœi propad celice. Tudi makrofagi, ki infiltrirajo celice Langerhansovih otoœkov v zaœetku razvoja diabetesa, izloœajo citokine (npr. IL-1P), ki povzroœijo izraĉanje iNOS v makrofagih Selektivni zaviralci iNOS so na ĉivalih prepreœili razvoj sladkorne bolezni po dajanju streptozotocina in bodo morda uœinkoviti tudi pri prepreœevanju propada pankreasnih celic pri œloveku in s tem nastanka sladkorne bolezni
Pri diabetesu so opazili zmanjĝano nastajanje NO v endoteliju, s œemer so povezani znani simptomi: periferna vazokonstrikcija, zmanjĝano praznjenje ĉelodca, motena peristaltika in impotenca. Na podganah z diabetesom so dokazati zmanjĝano aktivnost NOS in s tem povezano zmanjĝano relaksacijo duodenuma. Razlogi za zmanjĝano aktivnost NOS ĝe niso v celoti prouœeni (10).
Migrena
Pri pacientih z migreno gliceriltrinitrat (GTN) sproĉi napad, ki je enak spontanemu napadu (11). Z L-NMMA napad zmanjĝamo, vendar uœinek ne gre preko vazokonstrikcije, saj se pretok v cerebralni arterij ne spremeni. Do sedaj znana vloga NO in vpletenost serotonina pri migreni sta osnova za predpostavko, da migrenski napad sproĉi v kljuœnih predelih moĉganskega ĉilja serotonin, ki preko 5-HT2B/2C receptorja povzroœi sproĝœanje NO iz endotelija ali nitrenergiœnega ĉivœevja, ta pa vpliva na cerebrovaskularno perfuzijo. NO povzroœ vazodilatacijo in aktivacijo ĉivœnih konœiœev, da se sproĉi vnetju podoben proces, znaœilen za migreno.
Pulmonalna hipertenzija
nhalacijska terapija novorojencev in odraslih z NO je morda presenetljiva uporaba NO, spriœo relativno velike reaktivnosti/toksiœnosti  NO (12).  Z uporabo  lokalno nizke koncentracije
farm vestn 2005; 56
Strokovni œlanki - Professional Articles
NO (<80 ppm) v zmesi zraka za vdihavanje, ublaĉimo njegove morebitne neugodne sistemske uœinke. Vazodilatoren uœinek je omejen na arterije, ki so ĝe do neke mere ventilirane. Ker so na voljo uœinkoviti sistemi spremljanja dejanskega odmerka NO, ki ga dobi bolnik, so zmanjĝali moĉnost predoziranja, vendar problemi povratne inhibicije NOS zaradi dajanja eksogenega NO in podaljĝan œas strjevanja krvi (13) , ĝe niso reĝeni.
Agregacija trombocitov in ateroskleroza (5)
Lastnost organskih nitratov, da zmanjĝajo agregacijo trombocitov se zaradi hipotenzivnega uœinka kliniœno ne izkoriĝœa. Za to indikacijo je zanimiv S-nitrozoglutation (slika 2), stabilen nitrozotiol in donor NO, ki agregacijo moœno inhibira, a hkrati le minimalno zniĉa krvni tlak. Uporablja se v primerih, ko terapija z acetilsalicilno kislino in heparinom pri transluminalni koronarni angioplastiki ni uspeĝna. Ker NO prepreœuje adhezijo levkocitov tudi na venule, inhibira mitozo in proliferacijo gladkega miĝiœja ĉil in drugih celic, je verjetno, da bodo med bodoœimi donorji NO tudi uporabna zdravila proti aterosklerozi (3).
Celjenje ran
NO in donorji NO imajo ugodnem vpliv na celjenje ran (14, 15), vendar vloga NO pri tem procesu ĝe ni v celoti pojasnjena. Tudi pri diabetikih NO deluje ugodno, ker je pri njih zmanjĝana endogena sinteza NO (10). Poroœajo o inhibitornem uœinku NO na sintezo kolagena v rani pri topikalni aplikaciji natrijevega nitroprusida in arginina. Kompetitiven zaviralec NOS, metilni ester N-nitro-L-arginin pa je poveœal koncentracijo kolagena v ranjenem tkivu (16).
Protitumorna terapija
Imunoterapija tumorjev z interleukinom-2 (zdravljenje renalnih tumorjev) in terapija s faktorjem tumorske nekroze (TNFa) vodi do indukcije NOS in poslediœne hipotenzije (17). Z zaviranjem nastajanja NO (L-NMMA) so uspeli prepreœiti hipotenzijo, kar moœno poveœa uœinkovitost terapije. Predvidevajo, da bi lahko ĝe poveœali uœinkovitost z dajanjem viĝjih odmerkov interleukina-2 in TNFa soœasno z L-NMMA, ki bi nevtraliziral stranski uœinek hipotenzije.
3 Donorji NO in njihova moĉna terapevtska uporabnost
Poleg NO (plin), ki ga dodajajo novorojencem v zrak za inhaliranje (12), se v terapiji ĉe dolgo uporabljajo uœinkovine, ki v in vivo pogojih sproĝœajo NO. Med njimi je nitroglicerin (gliceriltrinitrat, GTN, slika 2) ena najstarejĝih (11,18,19) saj se v terapiji uporablja ĉe veœ kot stoletje. Organski nitrati (slika 2) se uporabljajo pri stabilni in nestabilni angini pektoris, koronarnem vazospazmu, srœni kapi in pri kroniœni kongestivni bolezni srca. Delovanje nitratov pri angini pektoris je posledica vazodilatacije v venah, kar zmanjĝa priliv krvi v srce in s tem ventrikularni volumen ter pritisk. V nekoliko veœjih odmerkih organski nitrati dilatirajo tudi arterije in zmanjĝajo upor v odvodnicah iz srca, kar spet zmanjĝa potrebo po kisiku v srœni muskulaturi. Kadar je angina pektoris posledica vazospazma koronarnih arterij, organski nitrati poleg omenjene zmanjĝane porabe kisika srca, dilatirajo ĝe stisnjene koronarke (20, 21). Poleg te uporabe, so nitrati uœinkoviti pri izboljĝanju prekrvavitve uterusa pri noseœnicah, ki jim grozi preeklampsija povezana z zmanjĝano produkcijo NO.
S-nltrozoglutatlon                                       SPM5185
Slika 2: Organski nitrati: gliceriltrinitrat, izosorbid dinitrat in pentaeritri-tol tetranitrat, molsidomin in FK 409, S-nitrozoglutation in SPM 5185.
Figure 2: Organic nitrates: glyceryltrinitrate, isosorbide dinitrate, pen-taerythritol tetranitrate, molsidomine and FK 409, S-nitrosoglutathione and SPM 5185.
Klasiœni donorji NO so estri duĝikove(V) kisline in poliola, npr.: GTN, izosorbid dinitrat, izosorbidmononitrat, pentaeritritol tetranitrat (slika 2), anorganske nitrozo spojine (natrijev nitroprusid), S-nitrozotioli (S-nitrozo-N-acetil-D,L-penicilamin, S-nitrozoglutation), diazodiolati (NONO-ati in alkil-NONO-ati), oksimi (FK 409), hidroksilamini in druge spojine (18,19). Novejĝi NO donor je sidnonimin (molsidomin, SIN-1 = linsidomin) (slika 2).
Delovanje organskih nitratov so pojasnili ĝele z odkritjem NO in z ugotovitvijo, da nitrati v nizu pretvorb v telesu, lahko sproĝœajo NO (slika 3). Pri tem sodelujeta glutation-S-transferaza in citokrom P450, pri neencimski poti pa so pomembni v citosolu prisotni tioli. Po obeh
Slika 3: Poti nastanka NO iz razliœnih vrst NO donorjev: RONO2 = organski nitrat; RSNO2 = tionitrat; RONO = organski nitrit; RSNO = S-nitrozotiol; NaNP = natrijev nitroprusid; GC = gvanilat ciklaza; SIN = metabolit molsidomina (22)
Figure 3: Pathways of NO formation from different classes of NO donors: RONO2 = organic nitrate; RSNO2 = thionitrate; RONO = organic nitrite; RSNO = S-nitrosothiol; NaNP = sodium nitroprusside; GC = guanylate cyclase; SIN = metabolite of molsidomine (22)
farm vestn 2005; 56
Duĝikov oksid II: bioloĝki uœinki in uœinkovine, ki sproĝœajo NO
RO   N02    RO   NO nitrati          nitriti
oksimi
R4           O
1,2-diazet-1,2-dioksidi
Slika 4: Kemiœne strukture, ki v in vivo pogojih sproĝœajo NO (15). Figure 4: Groups, which can dissociate NO in vivo (15).
poteh naj bi nastal nestabilen tionitrat ali nitrozotiol kot intermediat. Natrijev nitroprusid spontano sproĝœa NO po doslej ĝe neznanem mehanizmu, molsidomin pa se v jetrih pretvori v metabolit SIN-1, ki po hidrolizi sproĝœa NO po reakciji s kisikom, pri œimer nastane tudi superoksidni anion (22).
Na izoliranih organih so pokazali, da SPM 5185 [N-nitratopivaloil-S-(N’-acetilalanil)-cistein] (slika 2) dilatira vene in arterije tudi v primeru, ko so z dolgotrajnim dajanjem GTN povzroœili toleranco (23).
Poleg natrijevega nitroprusida, (Na2[Fe(CN)5NO], anorganski donor NO), in estrov duĝikove (V) kisline, poznamo ĝe ĝtevilne druge duĝikove spojine, ki lahko v in vivo pogojih sproĝœajo NO, neodvisno od aktivnosti NOS (18, 19). Nabor struktur, ki imajo moĉnost sproĝœanja NO je na sliki 4, vendar bo pot od tu do morebitnih uœinkovin ĝe dolga, ker bo potrebno v molekule z donorskim delom vgraditi ĝe selektivnost in ustrezne transportne lastnosti.
3.1 Modificirane nesteroidne protivnetne uœinkovine (NSAD) kot donorji NO
NSAD, ki z inhibicijo ciklooksigenaze-1 (COX-1) in ciklooksigenaze-2 (COX-2) (24) zavirajo sintezo prostaglandinov, hkrati zmanjĝajo tudi prekrvavljenost prebavne sluznice in adhezijo nevtrofilcev, kar vodi v patoloĝke poĝkodbe sluznice prebavnega sistema (GIT). Ko so ugotovili vlogo NO pri zaĝœiti mukozne plasti sluznice GIT, se je porodila ideja, da bi v molekulo NSAD uvedli NO donorsko skupino in tako zmanjĝali njihovo toksiœnost. Uœinki NO v GIT so namreœ podobni uœinkom prostaglandinov, poleg tega pa NO zavre izraĉanje iNOS, katere sinteza je pri vnetju in poĝkodbah poveœana (25). Na ĉivalskih modelih so veœ tednov preizkuĝali derivate flubiprofena, ketoprofena, diklofenaka in naproksena (slika 5), ki so bili spremenjeni tako, da je bila molekula hkrati inhibitor ciklooksigenaze in NO donor. Nove uœinkovine so estri znanih NSAD z dioli, ki imajo drugo hidroksilno skupino zaestreno z duĝikovo(V) kislino. Uœinkovine inhibirajo COX-1 in COX-2, podobno kot matiœne spojine, vendar brez neugodnih stranskih uœinkov na sluznico. Kliniœna testiranja teh uœinkovin ĉe potekajo (26,27).
Slika 5: Naproksen (a) in (+)-4-(nitrooksi)butil 2-(6-metoksi-2-naftil)propanoat (b, NO naproksen)
Figure 5: Naproxene (a) and (+)-4-(nitrooxy)butyl 2-(6-methoxy-2-naphthyl)propanoate (b, NO-Naproxene)
NO ugodno vpliva na kontraktilno in metaboliœne funkcije v ishemiœnem srcu ter sodeluje pri nastanku prostanoidov. Po infarktu nastaja NO v srœni miĝici zaradi aktivnosti iNOS v makrofagih v pogojih ishemije. Ker je vrh aktivnosti iNOS dva dni po zaœetku infarkta, se je pojavila ideja o “novem Aspirinu” z donorsko NO stransko verigo (slika 6). Sproĝœanje NO je pomembno pri ishemiji, kjer vpliva na vazodilatacijo koronark in izboljĝa funkcijo srca, tako da zmanjĝa kontraktilnost, kar pomeni varœevanje z energijo poĝkodovanega srca. “NO-Aspirini” bi bili tako posebej koristni v prvi fazi infarkta, ko se NO ĝe ne sproĝœa iz poĝkodovanih celic (28).
3.2 Razvoj selektivnih donorjev NO
Z razkrivanjem pomembne in nenadomestljive vloge NO v fizioloĝkih in patofizioloĝkih procesih se odpirajo moĉnosti za nove uœinkovine, ki bi selektivno poveœale koncentracije NO v doloœenih ciljnih tkivih (22). Za doseganje selektivnosti uœinkov v ĉeljenih tkivih ĉe danes pri naœrtovanju skuĝajo izrabiti znane porazdelitve encimov, ĝe zlasti
COOH
OAc
Aspirin
NCX4016
NCX4215
Slika 6: Strukture Aspirina in “NO Aspirinov”: NCX 4215 in NCX 4016
Figure 6: Structures of Aspirin and “NO-Aspirins”: NCX 4215 and NCX 4016
farm vestn 2005; 56 15
Strokovni œlanki - Professional Articles
tistih, ki lahko sodelujejo pri pretvorbi predzdravila v obliko, ki sproĝœa NO. Slika 7 prikazuje nastanek NO iz V-PYRRP/NO v jetrih zaradi kemijskih pretvorb predzdravila z jetrnimi encimi.
Selektivni donorji NO se bodo pojavili kot zdravila ali kot predzdravila, ko bo zadovoljivo reĝen problem sproĝœanja NO v doloœenem organu ali tkivu. Reĝitev tega problema je lahko œisto tehnoloĝka z ustreznimi dostavnimi sistemi, farmacevtsko-kemiœna z usteznimi predzdavili ali kombinirana. Takoj, ko bodo reĝeni omenjeni problemi, lahko priœakujemo veœje spremembe v zdravljenju mnogih obolenj.
5 Sklep
Poleg znanih donorjev duĝikovega oksida, ki jih ĉe vrsto let uspeĝno uporabljamo v terapiji in katerih delovanje so pojasnili z odkritjem vloge NO v telesu, raziskovalci iĝœejo in preizkuĝajo nove zdravilne uœinkovine, z drugaœnimi mehanizmi sproĝœanja NO, ki bi lahko delovale na ĉeljena tarœna mesta. Obetaven pristop je razvoj uœinkovin z dvojnim uœinkom, ko izhjamo iz znane uœinkovine, na katero uvedemo farmakoforno skupino, ki v in vivo pogojih sproĝœa NO.
Danes niso veœ problem spojine, ki pod doloœenimi pogoji lahko sproĝœajo NO ampak je problem sproĝœanje NO samo v doloœenem ciljnem organu ali tkivu. Reĝitev tega teĉkega problema je velik izziv za raziskovalce novih tkivno selektivnih donorjev NO. Kljub veliki koliœini informacij o sestavi in delovanju naĝega organizma je do odkritja tkivno specifiœnega in za zdravljenje uporabnega donorja NO ĝe daleœ.
crtokrom P450  /     \        q-
^—- ^Ni;
N   C
2NO
pH=7,4      37°C
+ ,0            HOCH.CHO
~N \\ N   OH
Slika 7: Predviden nastanek NO iz V-PYRRO/NO v prisotnosti jetrnih encimov
Figure 7: Anticipated NO formation from V-PYRRO/NO caused by liver enzymes
6 Literatura
1.    Byrne Habiœ B, Mravljak J, Peœar S. Duĝikov oksid I: lastnosti, kemiœna reaktivnost in nastajanje NO v organizmu. Farm Vestn 2004; 55: 283-291.
2.    Moncada S, Higgs E A. Molecular Mechanisms and Therapeutic Strategies Related to Nitric Oxide. FASEB J 1995; 9: 1319-1330.
3.    Vallance P, Leiper J. Blocking NO synthesis: how, where and why?. Drug Discov Today 2002; 1: 939-950.
4.    Morbidelli L, Donnini S, Ziche M. Role of Nitric Oxide in the Modulation of Angiogenesis. Curr Pharm Design 2003; 9 (7): 521-530.
5.    Cooke J P, Dzau V J. NITRIC OXIDE SYNTHASE: Role in the Genesis of Vascular Disease. Annu Rev Med 1997; 48: 489-509.
6.    Voet D, Voet J G. NO and Possibly CO Are Biological Messengers. In: Biochemistry. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1995: 1290-1291.
7.    Toda N, Okamura T. The Pharmacology of Nitric Oxide in the Peripheral Nervous System of Blood Vessels. Pharmacol Rev 2003; 55(2): 271-324.
8.    Kröncke K D, Fehsel K, Kolb-Bachofen V. Inducible nitric oxide synthase in human diseases. Clin Exp Immunol 1998; 113: 147-156.
9.    Rao K M K. Molecular mechanisms regulating iNOS expression in various cell types. J Toxicol Env Heal B 2000; 3(1): 27-58.
10.  Schafer M R, Tantry U et al. Diabetes-impaired healing and reduced wound nitric oxide synthesis: a possible pathophysiological correlation. Surgery 1997; 121 (5): 513-9.
11.  Behrends S. Drugs that Activate Specific Nitric Oxide Sensitive Guanylyl Cyclase Isoforms Independent of Nitric Oxide Release. Curr Med Chem 2003; 10: 291-301.
12.  Hurford W E, Steudel W, Zapol W M. Clinical Therapy with Inhaled Nitric Oxide in Respiratory Diseases. In: Ignarro L J. Nitric Oxide, Biology and Pathobiology. Academic press, 2000: 932-947.
13.  Kerwin J F, Lancaster J R, Feldman P L. Nitric Oxide: A New Paradigm for Second Messengers. J Med Chem 1995; 38: 4343-4362.
14.  Muscara M N, McKnight W, Asfaha S et al. Wound colagen deposition in rats: effects of an NO-NSAID and a selective COX-2 inhibitor. Br J Pharmacol 2000; 129 (4): 681-6.
15.  Schafer M R, Fuchs N, Proksch B et al. Tacrolimus impairs wound healing: a possible role of decreased nitric oxide synthesis. Transplantation 1998; 65 (6): 813-8.
16.  Shukla A, Rasik A M, Shankar R. Nitric oxide inhibits wound collagen synthesis. Mol Cell Biochem 1999; 200 (1-2): 27-33.
17.  Hobbs A J, Higgs A, Moncada S. Inhibition of Nitric Oxide Synthase as a Potential Therapeutic Target. Annu Rev Pharmacol Toxicol 1999; 39:191-220.
18.  Granik V G, Ryabova S Y, Grigoriev N B. Exogenous nitric oxide donors and inhibitors of its formation (the chemical aspects). Russ Chem Rev 1997; 66: 717-731.
19.  Granik V G, Grigor’ev N B. Exogenous donors of nitric oxide (a chemical aspect). Russ Chem Bull 2002; 51: 1375-1422.
20.  Zazinger J, Feelisch M, Bassenge E. Novel organic nitrates are potent dilators of large coronary arteries with reduced development of tolerance during long-term infusion in dogs: role of the sulfhydril moiety. J Cardiovasc Pharmacol 1994; 23: 772-778.
21.  Kelly R A, Smith T W. Nitric Oxide and Nitrovasodilators: Similarities, Differences and Interactions. Am J Cardiol 1996; 77: 2C-7C.
22.  Feelisch M. Biotransformation to nitric oxide of organic nitrates in comparison to other nitrovasodilators. Eur Heart J 1993; 14 (Supplement I): 123-132.
23.  Arnet U, Yang Z, Siebenmann R et al. Development of nitrate tolerance in human arteries and veins: comparison of nitroglycerin and SPM 5185. J Cardiovasc Pharmacol 1995; 26: 401-406.
24.  Peœar S. Inhibitorji ciklooksigenaze-2 kot antirevmatiki. Farm Vestn 2004; 55: 119-123.
25.  Wolfe M M. Future Trends in the Development of Safer Nonsteroidal Anti-inflamatory Drugs. Am J Med 1998; 105 (5A): 44S-52S.
26.  Wallace J L. Nonsteroidal Anti-inflamatory Drugs and Gastroenteropathy: The second Hundred Years. Gastroenterology 1997; 112: 1000-1016.
27.  Wallace J L, Pittman Q J, Cirino G. Nitric oxide-releasing NSAIDs: a novel class of GI-sparing antiinflamatory Drugs. Agents Actions Suppl 1995; 46: 121-99.
28.  Bing R J, Yamamoto T, Yamamoto M et al. New look at myocardial infarction: toward a better aspirin. Cardiovasc Res 1999; 43: 25-31.
16 farm vestn 2005; 56