Agents for Regulating NO
A késleltetett sebgyógyulás, amely nagyrészt az NO alacsony biohasznosulásának tulajdonítható, a lehetséges kezelések, beleértve az NO donorokat és a NOS génterápiát, előnyösek lehetnek (Luo és Chen, 2005). A nyirokér diszfunkció például a cukorbetegséggel, elhízással és magas koleszterinszinttel küzdő betegeknél probléma, és az NO alacsony biohasznosulása okozza (Scallan és mtsai., 2015). A bioaktív NO alacsony elérhetőségét az NO csökkent termelése vagy a NO reaktív oxigénfajok általi fokozott inaktiválása okozhatja (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Valamint az NO-terápiák segíthetnek az atópiás dermatitisz és a perifériás érbetegségek során fellépő sebgyógyulási komplikációkban (Martinez és mtsai., 2009). Az NO hiányát okozhatja a sérült vagy nem megfelelően működő endothelium. Ez a helyzet egyes kardiovaszkuláris problémák esetében, mint például az ateroszklerózis, szívelégtelenség, magas vérnyomás, artériás trombotikus rendellenességek, koszorúér-betegség és stroke (Carpenter és Schoenfisch, 2012).
Az NO-szint szabályozására törekedve több terápiás stratégiát is figyelembe kell venni. Az alimentumtól függően az NO-szint növelése vagy csökkentése előnyös lenne. Amint azt Garrya és munkatársai tárgyalták, az eNOS kiegészítése az iNOS gátlása mellett egy lehetséges kezelési út az NO felszabadulásának a lehető legjobb módon történő szabályozására a fejsérülések védelme és megelőzése érdekében (Garrya és munkatársai, 2015). Számos stratégia létezik az NO csökkentésére, ha a helyzet ezt indokolja, beleértve a szelektív és nem szelektív NOS-gátlókat. Néhány nem szelektív gátló úgy működik, hogy az argininnel verseng az enzim aktív helyéért, ezek közé tartozik az NG-nitro-l-arginin (l-NNA), az NG-monometil-l-arginin (l-NMMA) és az NG-nitro-l-arginin-metilészter (l-NAME) (Willmota és Batha, 2003).
A NO modulálásának másik összetett esete a rákos daganatokkal kapcsolatos. Nagy koncentrációban, a mikromoláris tartományban az NO hozzájárul a reaktív nitrogénfajokhoz. Ez a reaktív oxigénfajokkal együtt pusztítást végez a sejten belül, többek között károsítja a sejtfunkciókat és DNS-bázispár-deaminációt okoz, ami bizonyítottan kedvezően hat a tumor progressziójára és túlélésére (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Emellett a NOS-aktivitás emelkedett szintjét találták a rákos sejtekben, ahol a NO túlterjedése rossz klinikai kimenetelhez vezetett (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Másrészt az alacsony, pikomoláris tartományban lévő koncentrációk elősegítik az angiogenezist és antiapoptotikus hatásúak, amelyek szintén segítik a tumor növekedését és a tápanyagellátást (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Két lehetőség létezik a rák NO-alapú terápiáinak vizsgálatakor. Az egyik az NO koncentrációjának növelése a tumor helyén, hogy a rákos sejtek apoptózisát, vagyis nekrózisát indítsa el (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Néhány NO-donor tumorellenes előnyöket mutatott, beleértve a dietilén-triamin-NONOátot (3.2C ábra), a GTN-t, a nátrium-nitroprusszidot, a furoxán-alapú származékokat és az NO-t felszabadító aszpirint (Carpenter és Schoenfisch, 2012). A másik a NOS-gátlók alkalmazása hosszú távú szisztematikus adagolással a tumornál, ami a tumor növekedésének csökkenését okozza (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Ezt a folyamatot a tumor kiirtásáig kell folytatni, ha nem, akkor a magas vérnyomás mellékhatásai és a tumor újranövekedése a lehetőség (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Rákkezelésként az NO előnye, hogy a rákos sejtekre toxikus koncentrációk mellett az egészséges sejtek felé csökkent toxicitással rendelkezik (Carpenter és Schoenfisch, 2012).
3.2. ábra. A különböző nitrogén-oxid donorok általános szerkezete, beleértve (A) az S-nitrozotioleket, (B) a szervetlen nitrozovegyületeket és (C) a diazéndiolátokat (NONOátok). A (D) nitroglicerin, (E) NCX-4016, egy nitroaspirin és (F) SIN-1, egy szidnonimin specifikus szerkezete. (G) A NONOát savakkal katalizált disszociációjának reakciósémája két molekula nitrogén-monoxid képződéséhez (Packer és Cadenas, 2005).
Az NO-termelés növelését keresve több korlátozó tényező is hozzájárul az NO termeléséhez. Az NO hatékonyságának néhány természetes korlátozó tényezője közé tartozik az NO-szintáz elérhetősége, mivel az iNOS válasza a beindulást követően több órával késik. Míg a többi tényező közé tartozik az arginin elérhetősége, amelyet más folyamatokban használnak fel, és amely a NOS szubsztrátja, valamint az NO stabilitása. Rövid felezési ideje és nagy reaktivitása miatt az NO lebomolhat vagy elhasználódhat a szuperoxid-anionnal való reakció révén, mielőtt elérné a célpontjait.
A NO inhalációs alkalmazása különösen hasznos szívproblémák esetén. Az NO és az oxigén koncentrációjának és parciális nyomásának változtatásával a kívánt kezelési tervek rendkívül specifikusak és kontrolláltak lehetnek (Bhatraju et al., 2015). Egy másik lehetőség a NOS enzimek felszabályozása, ami sztatinokkal érhető el (Willmota és Batha, 2003). Az érbetegségekben már alkalmazott sztatinok feltehetően poszttranszkripciós mechanizmusok révén növelik az endotél NOS (eNOS) expresszióját (Willmota és Batha, 2003). A keringési zavarok kezelésére az NO inhalálása nem a legjobb út, mivel az NO-t a hemoglobin gyorsan elkapja, ami megnehezíti a szintek állandó szinten tartását (Carpenter és Schoenfisch, 2012). A jobb terápiák olyan NO-donorokat foglalnak magukban, amelyek meghosszabbított NO-felszabadulást biztosítanak az NO terápiás szintjének maximalizálása és meghosszabbítása érdekében.
Az alultápláltság vagy az arginin hiánya és annak NOS-szubsztrátként betöltött szerepe esetén az argininszint növelése a diétán keresztül vagy a seb helyén előnyös lenne. Egyes klinikai vizsgálatok szívbetegségben szenvedő és magas koleszterinszintű betegeknél az endotélfunkció növekedését mutatták ki szájon át vagy intravénásan adott l-arginin segítségével (Willmota és Batha, 2003). Míg más vizsgálatok az NO trombocitaellenes tulajdonságaiból származó előnyöket mutattak ki orális vagy intravénás l-arginin segítségével (Willmota és Batha, 2003).
A NO szerepet játszik a sebgyógyulásban, és mint ilyen, a folyamat optimalizálását segítő eszközként tekinthetünk rá. A sebgyógyulási kaszkád közvetlenül a sérülés után kezdődik, és a véralvadás, a gyulladás, a sejtproliferáció, az elváltozás összehúzódása és az átalakulás lépcsőin keresztül halad a seb teljes gyógyulásáig, és az NO szerepet játszik egyes sebgyógyulási folyamatokon keresztül, valamint a szöveti homeosztázis mindennapi folyamatai során (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Az NO biztosítása a sérülés helyén segíti az NO által játszott szerepeket, beleértve az angiogenezis segítését, a kollagén lerakódásának növelését és a sejtproliferációt. Az iNOS aktivitást tükröző magas NO-szintekkel az NO antibakteriális hatású lehet a seben, miközben közvetlenül a sérülést követően segíti a sejtek azonnali szükségleteit. Különösen a sebkötszerek esetében, amelyek hagyományosan passzív kötszerek voltak, amelyek a seb külső elemektől való védelmét szolgálták, ezek a kötszerek az utóbbi években aktívabbá váltak, és szerepet játszanak a sebgyógyulásban (Carpenter és Schoenfisch, 2012). A NO-felszabadító polimerek és más donorok használatával a sebkötszer pontosan ezt tudja tenni. Például egy NO-t felszabadító hidrogél képes nedves környezetet fenntartani, miközben az oxigén számára átjárható marad, és a seb megkapja a kiegészítő NO előnyeit. Egy diabéteszes patkányokon végzett, az emberi cukorbetegek lábfekélyeit szimuláló vizsgálat néhány érdekes eredménye azt mutatta, hogy az NO-t felszabadító hidrogél javította a gyógyult seb granulációs és hegszöveti vastagságát, az egyetlen hátránya a hosszabb sebzárási idő (Carpenter és Schoenfisch, 2012).
A NO rövid felezési ideje és magas reakcióképessége miatt az okos alternatíva az alacsony molekulasúlyú NO-donor használata az NO helyi területeken történő ellenőrzött felszabadítása érdekében. Néhány szerves nitrátot már széles körben alkalmaznak orvosi javaslatokra. Az izoszorbid-mononitrátot és a gliceril-trinitrátot például angina pectoris, anális repedések, szívelégtelenség és pulmonális hipertónia kezelésére használják (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Ezekkel a kezelésekkel azonban a betegeknél fennáll a tolerancia kialakulásának és az esetleges hipotenziónak a kockázata, valamint a fejfájás mint lehetséges mellékhatás (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Ezekkel az alacsony molekulatömegű donorokkal kapcsolatos problémák közé tartozhat, hogy nem szabadítják fel az NO-t, vagy inaktiválódnak, mielőtt elérnék a célpontjukat, nem szabadítják fel tartósan az NO-t, és lehetséges toxicitás. Ezen hátrányok kiegyensúlyozására nagyobb molekulatömegű makromolekulákat lehet használni, amelyek hosszabb és folyamatosabb NO-szállítást biztosítanak a célhelyekre, a terápiás NO-szint érdekében (Carpenter és Schoenfisch, 2012). Ide tartoznak az olyan gyógyszerhordozók, mint a micellák, dendrimerek, polimerek és nanohordozók.