Reaktywne formy azotu

Reaktywne formy azotu (RFA) – grupa związków azotu cechujących się dużą reaktywnością chemiczną związaną z posiadaniem niesparowanych elektronów. W warunkach fizjologicznych pełnią rolę w obronie organizmu przez mikrobami. Do reaktywnych form azotu zalicza się tlenek azotu (NO) oraz jego pochodne, powstające w wyniku przemian metabolicznych: kation nitrozylowy (NO⁺), anion nitrozylowy (NO⁻) i nadtlenoazotyn (ONOO⁻). Nadmiar RFA uszkadza komórki, powodując stres nitrozacyjny, zjawisko analogiczne do stresu oksydacyjnego wywoływanego przez reaktywne formy tlenu (RFT, ROS).

Powstawanie

Synteza tlenku azotu zachodzi głównie przy udziale indukowalnej syntazy tlenku azotu typu 2 (NOS2), której ekspresję wykazują pierwotnie makrofagi pod wpływem działania cytokin oraz endotoksyn bakteryjnych takich jak lipopolisacharyd (LPS).

Tlenek azotu może ulegać reakcjom redukcji do anionu nitroksylowego (NO⁻) lub, w obecności silnego utleniacza jak •OH, utlenianiu do kationu nitrozoniowego (NO⁺). NO⁺ może nitrozylować białka i DNA. NO może także wchodzić w reakcję z anionorodnikiem ponadtlenkowym (•O₂⁻), tworząc nadtlenoazotyn (ONOO⁻):

• NO + •O₂⁻ → ONOO⁻

Proces ten ma wpływ na fizjologię organizmu, ponieważ tlenek azotu jest aktywnym biologicznie związkiem zaangażowanym m.in. w regulację napięcia mięśniówki gładkiej i co za tym idzie, ciśnienia krwi, regulację agregacji trombocytów oraz sygnalizację komórek naczyń krwionośnych. Nadtlenoazotyn może reagować z innymi związkami tworząc kolejne reaktywne formy azotu takie jak dwutlenek azotu (•NO₂) i tritlenek diazotu (N₂O₃) oraz inne wolne rodniki. Do najważniejszych reakcji z udziałem RFA należą:

• ONOO⁻ + H⁺ → ONOOH → •NO₂ + •OH
• ONOO⁻ + CO₂ → ONOOCO₂⁻
• ONOOCO₂⁻ → •NO₂ + O=C(O•)O⁻
• •NO + •NO₂ ↔ N₂O₃

Działanie

Nadtlenoazotyn powoduje nitrozylację reszt cysteiny i tyrozyny, co wpływa na strukturę i funkcję białek i może powodować zaburzenie aktywności katalitycznej białek, organizacji cytoszkieletu oraz sygnalizacji komórkowej. ONOO⁻ ma ponadto zdolność do reagowania z wielonasyconymi resztami kwasów tłuszczowych w lipidach, co może zmieniać płynność błony. ONOO⁻ może też reagować z białkami zawierającymi w swojej strukturze metale przejściowe, zatem ma zdolność do modyfikowania funkcji takich białek jak hemoglobina, mioglobina, akonitaza i cytochrom c. Modyfikacja zachodzi poprzez utlenianie Fe²⁺ do Fe³⁺.

Tlenek azotu w postaci rodnikowej (•NO) ma wpływ na enzymatyczne procesy sygnalizacyjne, m.in. modyfikuje aktywność kinaz MAP. Rodnik dwutlenku azotu natomiast reaguje ze związkami nienasyconymi, m.in. z wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi.

Bibliografia

• Dröge W (2002). „Free radicals in the physiological control of cell function”. Physiological Reviews 82 (1), 47–95.
• Lugowski M, Saczko J, Kulbacka J, Banas T (2011). „Reaktywne formy tlenu i azotu”. Pol Merk Lek XXXI, 185, 313-17.
• Rutkowski R, Pancewicz S, Rutkowski K, Rutkowska J. „Znaczenie reaktywnych form tlenu i azotu w patomechanizmie procesu zapalnego”. Pol Merk Lek XXIII, 134, 131-36.
• Stepnik M (2001). „Molekularne aspekty działania tlenku azotu”. Medycyna Pracy, 52, 5, 375-81.
• Puzanowska-Tarasiewicz H, Kuzmicka L, Tarasiewicz M (2009). „Reaktywne formy azotu i tlenu”. Pol Merk Lek XXVII, 160, 338-40.