Lexikon der Biologie

Stickstoffmonoxid



Die Stickstoffmonoxid-Synthasen (auch Stickoxid-Synthasen oder NO-Synthasen, NOS) sind eine Familie von Enzymen, welche (ATP-unabhängig, daher keine Synthetasen) die Bildung von Stickstoffmonoxid (NOA) katalysieren (vgl. Abb. 3). Es werden 3 Klassen von NOS unterschieden (vgl. Tab.), benannt nach dem Zell- bzw. Gewebetyp, aus dem sie zur näheren Charakterisierung erstmalig isoliert worden sind: neuronale NOS (nNOS; NOS I), Makrophagen-NOS (macNOS, NOS II), auch induzierbare oder immunologische NOS (iNOS) genannt, und die endotheliale NOS (eNOS, NOS III). Die 3 NOS-Isoformen haben eine ähnliche Domänenstruktur und sind mit der Cytochrom-P450-Reductase (Cytochrom-P450-System) näher verwandt. Von allen NOS-Isoformen sind jeweils alternative Spleißformen bekannt (alternatives Spleißen, spleißen). – Das regionale und zelltypspezifische Auftreten der einzelnen NOS-Isoformen hat je nach der Rolle, die das NO in diesen Strukturen spielt, physiologisch wie pathophysiologisch eine sehr unterschiedliche Bedeutung. Studien an Knockout-Mäusen haben im Falle der nNOS-Defizienz bislang (offenbar als Folge von Kompensationsvorgängen) nur geringfügige Auswirkungen gezeigt, u.a. erhöhte Aggressivität, verändertes Fortpflanzungsverhalten sowie, als Folge des Funktionsverlustes „nitrerger“ Neurone im gastroenteralen Nervensystem, einen verengten Sphincter pylori und mithin einen auffällig geblähten Magen. Zugleich verringerte sich das Infarktvolumen bei experimenteller Ligatur von Hirngefäßen, was als Zeichen der Mitwirkung der nNOS bei neurodegenerativen Prozessen gedeutet wird. – Alle NOS-Formen weisen Phosphorylierungsstellen (Phosphorylierung) auf, deren physiologische Bedeutung für die Regulation der NOS-Aktivität noch unklar ist. Experimentell ist NOS u.a. durch Derivate des Substrats Arginin hemmbar, z.B. Nitroarginin oder Nitroarginin-Methylester, aber auch durch 7-Nitroindazol, Aminoguanidin und Thioharnstoffderivate. Der Entwicklung NOS-Isoform-spezifischer Inhibitoren wird bei der Verfolgung von neuartigen Therapieansätzen große Bedeutung beigemessen. – NO-Synthase-positive Neurone wurden auch in einer Vielzahl terrestrischer und mariner Weichtiere nachgewiesen. Die immunhistochemische Lokalisation von NOS und die enzymhistochemische Detektion der sog. NADPH-Diaphorase in Ganglien und peripheren Nerven von Tintenschnecken (Kopffüßer) weisen auf eine NO-Bildung und Freisetzung in diesen Strukturen hin. Im Zentralnervensystem dieser Tiere konnte NOS in den niederen motorischen Zentren, einschließlich der inferioren und superioren Loben (sog. Freßzentren), in einigen höheren motorischen Zentren, im Lernzentrum (vertikaler, subvertikaler und superiorer frontaler Lobus) und im visuellen System nachgewiesen werden. Immunopositiv waren auch das olfaktorische System und das Epithel der Saugnäpfe. Stickstoffmonoxid-Mechanismen spielen bei der Koordinierung von Lernvorgängen (Lernen) eine wesentliche Rolle. Durch den Einsatz des NOS-Inhibitors L-NAME (NG-Nitro-L-Arginin-Methyl-Ester) konnten spezifische Verhaltensmuster selektiv blockiert werden.

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