Stickstoffmonoxid (NO): Wirkung und Abbau

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein körpereigenes gasförmiges und vielseitiges Signalmolekül, das im Nervensystem neurotransmitter-ähnlich wirkt. Es wirkt gefäßerweiternd, unterstützt die Immunabwehr und spielt eine Rolle bei Lern- und Gedächtnisprozessen. Gebildet wird NO durch NO-Synthasen, die es aus der Aminosäure Arginin freisetzen. Im Herz-Kreislauf-System trägt es zur Vasodilatation bei und wird therapeutisch unter anderem bei Angina pectoris und Herzinsuffizienz eingesetzt. Der folgende Artikel beleuchtet die Wirkungen, Funktionen sowie den Abbau von Stickstoffmonoxid.

Stickstoffmonoxid (NO) – Definition

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein gasförmiges Molekül und ein Botenstoff, der sowohl endogen im Körper als auch exogen zugeführt werden kann. Es wirkt als intra- oder extrazelluläres Signalmolekül und fördert die Gefäßerweiterung (Vasodilatation).

Stickstoffmonoxid (NO) – Wirkung und Funktion

Stickstoffmonoxid (NO) hat Wirkungen an Gefäßen, kardiovaskuläre Effekte und wirkt zudem in verschiedenen Organen als Botenstoff, unter anderem im Nervensystem und Immunsystem. Es erreicht den Wirkort schnell durch Diffusion.Endogen wird NO enzymatisch aus der Aminosäure L-Arginin durch NO-Synthasen gebildet. Exogen kann NO über Nitrate, wie zum Beispiel Glyceroltrinitrat, oder über Substanzen wie Molsidomin zugeführt werden, wobei Nitrate im Körper zunächst zu Nitrit reduziert werden, das dann zu NO weiterverarbeitet wird.

Wirkungen an Gefäßen

NO aktiviert die Guanylatzyklase, was zur Bildung von cGMP führt. Dadurch sinkt die intrazelluläre Calciumkonzentration, die glatte Muskulatur entspannt sich und die Gefäße weiten sich.

Kardiovaskulär wirkt Stickstoffmonoxid auf:

• Venen: Es bewirkt eine venöse Vasodilatation und damit eine Vorlastsenkung, indem sich das Blut in den Kapazitätsgefäßen sammelt und es so zu einer geringeren Füllung des Herzens kommt
• Arterien: Durch eine Nachlastsenkung kommt es zu einem reduzierten Auswurfwiderstand des Herzens
• Koronargefäße:  NO verbessert die Myokardperfusion, indem es eine Dilatation der Koronargefäße bewirkt
• Brustenge: Bei vasospastischer Angina kann NO den Gefäßspasmus aufheben
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Zudem wirkt NO durch die Vasodilatation neben dem Herzen auch lokal-chemisch an der Durchblutung der Skelettmuskulatur.

NO wird nicht direkt freigesetzt. Stimuli wie ATP, Endothelin-1, Histamin oder parasympathische Signale über Acetylcholin aktivieren Endothelzellen, was über Calcium-Calmodulin-Komplexe die NO-Synthase aus L-Arginin aktiviert. Dabei entsteht neben NO auch Citrullin, das in den Harnstoffzyklus einfließt.

Wirkungen im Nerven- und Immunsystem

Im Nervensystem agiert NO als Signalmolekül und hat spezifische Eigenschaften. So ist es an der synaptischen Plastizität beteiligt und wirkt an der Langzeitpotenzierung mit. Das heißt es ist beteiligt an Mechanismen wie Lernen und Gedächtnis.

Im Nervensystem ist insbesondere die neuronale NO-Synthase (nNOS) bedeutend. Sie wird häufig durch Calcium-Einstrom ausgelöst, zum Beispiel über NMDA-Rezeptoren im zentralen Nervensystem.

NO wirkt im Nervensystem lokal (synaptisch) als auch über eine größere Diffusionsdistanz und beeinflusst benachbarte Neuronen und auch Nicht-Neuronen in der Nähe. Zudem ist Stickstoffmonoxid bei der Thermoregulation, Schlaf, Essverhalten, sensorische Verarbeitung und zirkadianen Rhythmen bedeutend.

Im Immunsystem spielt NO eine Rolle bei der unspezifischen Immunabwehr. Makrophagen, neutrophile und eosinophile Granulozyten können NO produzieren, indem iNOS aktiviert wird. So wirkt es an der Schädigung phagozytierter Erreger mit. Außerdem kann Stickstoffmonoxid Entzündungen dämpfen, indem es Zytokine herunterreguliert oder T-Zell- und B-Zell-Antworten beeinflusst.

Stickstoffmonoxid (NO) – Abbau

NO ist ein kurzlebiges Molekül mit einer sehr kurzen Halbwertszeit. Es wird im Körper schnell inaktiviert, unter anderem durch Reaktionen mit Hämproteinen oder durch Oxidation zu Stickstoffoxiden und Nitraten. Außerdem kann NO mit Superoxid reagieren und dabei das hochreaktive Peroxynitrit bilden, das biologisch aktiv ist und zur zellulären Signalmodulation beiträgt. Nitrate und Molsidomin, welches NO nicht-enzymatisch freisetzt, werden zur Behandlung der Angina pectoris und Herzinsuffizienz eingesetzt und NO wird auch in Form von Inhalationen zur Behandlung von Atemwegserkrankungen eingesetzt.