Agenți pentru reglarea NO
Cicatrizarea întârziată a rănilor, atribuită în mare parte biodisponibilității scăzute a NO, ar putea beneficia de posibile tratamente, inclusiv donatori de NO și terapia genică NOS (Luo și Chen, 2005). De exemplu, disfuncția vaselor limfatice este o problemă în cazul pacienților care se confruntă cu diabet, obezitate și niveluri ridicate de colesterol și este cauzată de o biodisponibilitate scăzută a NO (Scallan et al., 2015). Disponibilitatea scăzută a NO bioactiv ar putea fi cauzată de o producție deficitară de NO sau de o creștere a inactivării NO de către speciile reactive de oxigen (Carpenter și Schoenfisch, 2012). De asemenea, terapiile cu NO ar putea ajuta în cazul complicațiilor legate de vindecarea rănilor care apar în cazul dermatitei atopice și al bolilor vasculare periferice (Martinez et al., 2009). O deficiență de NO poate fi cauzată de un endoteliu lezat sau care nu funcționează corespunzător. Acesta este cazul unor probleme cardiovasculare, cum ar fi ateroscleroza, insuficiența cardiacă, hipertensiunea arterială, tulburările trombotice arteriale, boala coronariană și accidentul vascular cerebral (Carpenter și Schoenfisch, 2012).
Există mai multe strategii terapeutice care trebuie luate în considerare atunci când se încearcă să se controleze nivelurile de NO. În funcție de aliment, creșterea sau scăderea nivelurilor de NO ar fi benefică. După cum au discutat Garrya și colab., suplimentarea eNOS în timp ce se inhibă iNOS este o posibilă cale de tratament pentru a controla eliberarea de NO în cel mai bun mod posibil pentru a proteja și a preveni leziunile craniene (Garrya și colab., 2015). Există mai multe strategii de scădere a NO, dacă situația o justifică, inclusiv inhibitori selectivi și neselectivi ai NOS. Unii inhibitori neselectivi acționează prin competiția cu arginina pentru situsul activ al enzimei, aceștia incluzând NG-nitro-l-arginină (l-NNA), NG-monometil-l-arginină (l-NMMA) și esterul metilic al NG-nitro-l-argininei (l-NAME) (Willmota și Batha, 2003).
Un alt caz complex de modulare a NO este cel al tumorilor canceroase. Cu concentrații mari, în regiunea micromolară, NO contribuie la speciile reactive de azot. Aceasta, împreună cu speciile reactive de oxigen fac ravagii în interiorul celulei, incluzând afectarea funcțiilor celulare și provocând dezaminarea perechilor de baze ale ADN, care s-a dovedit a fi benefică pentru progresia și supraviețuirea tumorii (Carpenter și Schoenfisch, 2012). De asemenea, niveluri ridicate ale activității NOS au fost găsite în celulele canceroase, unde supraexprimarea NO a dus la rezultate clinice slabe (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Pe de altă parte, concentrațiile scăzute, în regiunea picomolară, promovează angiogeneza și sunt antiapoptotice, ceea ce ajută, de asemenea, la creșterea tumorală și la furnizarea de nutrienți (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Există două opțiuni atunci când se analizează terapiile bazate pe NO pentru cancer. Una dintre ele este creșterea concentrațiilor de NO la locul tumorii pentru a iniția apoptoza, sau necroza, celulelor canceroase (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Unii donatori de NO au demonstrat beneficii antitumorale, inclusiv NONOatul de dietilenetriamină (Fig. 3.2C), GTN, nitroprusiatul de sodiu, derivații pe bază de furoxan și aspirina care eliberează NO (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Cealaltă constă în utilizarea inhibitorilor NOS prin administrare sistematică pe termen lung la nivelul tumorii care determină o scădere a creșterii tumorale (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Acest proces trebuie continuat până la eradicarea tumorii, în caz contrar, efectele secundare ale hipertensiunii și reapariția tumorii sunt posibilități (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Ca tratament împotriva cancerului, NO are avantajul unei toxicități reduse față de celulele sănătoase la concentrațiile toxice pentru celulele canceroase (Carpenter și Schoenfisch, 2012).
Figura 3.2. Structurile generale ale diverșilor donatori de oxid de azot, inclusiv (A) S-nitrozotioli, (B) compuși anorganici nitrozați și (C) diazeniumdiolați (NONOați). Structurile specifice ale (D) nitroglicerinei, (E) NCX-4016, o nitroaspirină, și (F) SIN-1, o sindnonimină. (G) Schema reacției de disociere catalizată de acid a unui NONOat pentru a forma două molecule de oxid nitric (Packer și Cadenas, 2005).
Când se urmărește creșterea producției de NO, există mai mulți factori limitativi care contribuie la producția de NO. Unii factori limitativi naturali pentru eficacitatea NO includ disponibilitatea NO sintezei, deoarece răspunsul iNOS este întârziat cu câteva ore după inițiere. În timp ce ceilalți factori includ disponibilitatea argininei, care este utilizată în alte procese și este substratul NOS, și stabilitatea NO. Cu un timp de înjumătățire scurt și o mare reactivitate, NO se poate degrada sau poate fi consumat prin reacția cu anionul superoxid înainte de a ajunge la situsurile sale țintă.
Utilizarea NO prin inhalare este utilă în special pentru problemele cardiace. Prin variația concentrației și a presiunilor parțiale de NO și oxigen, planurile de tratament dorite au posibilitatea de a fi foarte specifice și controlate (Bhatraju et al., 2015). O altă opțiune este de a regla în sus enzimele NOS, ceea ce se poate face cu ajutorul statinelor (Willmota și Batha, 2003). Utilizate deja în bolile vasculare, se crede că statinele cresc expresia NOS endotelială (eNOS) prin mecanisme posttranscripționale (Willmota și Batha, 2003). Pentru tratarea disfuncțiilor circulatorii, inhalarea de NO nu este cea mai bună cale, deoarece NO este rapid eliminat de hemoglobină, ceea ce face dificilă menținerea constantă a nivelurilor (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Terapii mai bune implică donatori de NO care asigură o eliberare prelungită de NO pentru a maximiza și a prelungi nivelurile terapeutice de NO.
Când este vorba de malnutriție sau de lipsa de arginină și de rolul acesteia ca substrat NOS, creșterea nivelurilor de arginină prin intermediul dietei sau la locul unei răni ar fi benefică. Unele studii clinice au arătat o creștere a funcției endoteliale la pacienții cu boli de inimă și colesterol ridicat, cu ajutorul l-argininei orale sau intravenoase (Willmota și Batha, 2003). În timp ce alte studii au arătat beneficiile aduse de proprietățile antiplachetare ale NO prin intermediul l-argininei orale sau intravenoase (Willmota și Batha, 2003).
NO joacă un rol în vindecarea rănilor și, ca atare, poate fi privit ca un mijloc de a ajuta la optimizarea procesului. Cascada de vindecare a rănilor începe imediat după rănire și trece prin etapele de coagulare a sângelui, inflamație, proliferare celulară, contracție a leziunii și remodelare până la vindecarea completă a rănii, NO jucând un rol prin unele procese de vindecare a rănilor, precum și prin procesele zilnice de homeostazie tisulară (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Furnizarea de NO la locul leziunii ajută rolurile pe care NO le joacă, inclusiv ajutând la angiogeneză, crescând depunerea de colagen și proliferarea celulară. Cu niveluri ridicate de NO, care reflectă activitatea iNOS, NO poate fi antibacterian la nivelul unei răni, ajutând în același timp la nevoile imediate ale celulelor imediat după rănire. În special în cazul pansamentelor pentru răni, care au fost în mod tradițional pansamente pasive, menite să protejeze rana de elementele exterioare, aceste pansamente au devenit mai active în ultimii ani, jucând un rol în vindecarea rănilor (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Utilizând polimeri care eliberează NO și alți donatori, un pansament pentru plăgi poate face exact acest lucru. De exemplu, un hidrogel care eliberează NO poate menține un mediu umed, rămânând în același timp permeabil la oxigen, iar rana primește beneficiul unui supliment de NO. Unele rezultate interesante ale unui studiu care a utilizat șobolani diabetici, simulând ulcerele piciorului de care suferă diabeticii umani, au constatat că un hidrogel care eliberează NO a îmbunătățit grosimea țesutului de granulație și a țesutului cicatrizat al plăgii vindecate, singurul dezavantaj fiind un timp mai lung de închidere a plăgii (Carpenter și Schoenfisch, 2012).
Cu timpul de înjumătățire scurt și reactivitatea ridicată a NO, alternativa inteligentă este de a utiliza un donor de NO cu greutate moleculară mică pentru a asigura eliberarea controlată de NO în zone localizate. Unii nitrați organici sunt deja utilizați pe scară largă pentru propuneri medicale. De exemplu, mononitratul de izosorbidă și trinitratul de gliceril sunt utilizate pentru a trata angina pectorală, fisurile anale, insuficiența cardiacă și hipertensiunea pulmonară (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Cu toate acestea, în cazul acestor tratamente, pacienții riscă să dezvolte o toleranță și o posibilă hipotensiune, precum și o durere de cap ca posibil efect secundar (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Unele probleme legate de acești donatori cu greutate moleculară mică pot include faptul că nu eliberează NO sau se inactivează înainte de a ajunge la locul țintă, nu eliberează NO într-un mod susținut și o posibilă toxicitate. Pentru a ajuta la echilibrarea acestor dezavantaje, pot fi utilizate macromolecule cu greutate moleculară mai mare pentru a asigura o eliberare mai lungă și mai continuă a NO la situsurile țintă, pentru un nivel terapeutic de NO (Carpenter și Schoenfisch, 2012). Aceasta include purtători de medicamente, cum ar fi miceliile, dendrimerii, polimerii și nanocarrierii
.