.
.

Ожоги и оксид азота


Комплексное лечение ожоговых ран терагерцовыми волнами молекулярного спектра оксида азота

Ожоговый травматизм является важной медицинской и социальной проблемой. По данным отечественных авторов [1], общая летальность от ожогов в целом по России, колеблется  от 2,3 до 3,6%, при этом 85 – 90% - это люди трудоспособного возраста и дети. Ежегодно регистрируется около 600 тыс. случаев ожоговой травмы. Около 70% больных получают ограниченные по площади и неглубокие ожоги [2].

Традиционная терапия поверхностных ожогов направлена на снижение выраженности патологического процесса, быстрейшее восстановление микроциркуляции и стимуляцию репаративных процессов [3,4]. Ожоговая рана не является «стабильным» образованием, возможно ее углубление, связанное с расстройствами кровообращения и, в первую очередь, с капиллярным стазом, вызывающим сначала аноксию тканей, а затем их некроз [5]. Продолжительный стаз в сосочковом слое и вокруг придатков кожи может вести к гибели росткового слоя  эпидермиса и эпителиальных придатков кожи [5,6]. В таких условиях возможно существенное углубление    поражения слоев кожи. Оно может также произойти  и при нерациональном местном лечении вследствие бурного  развития воспаления.  При лечении ожогов IIIа степени основная задача заключается в том, чтобы избежать системного развития ишемии, гипоксии и создать оптимальные условия для раннего заживления ран [2], предупредить углубление некроза. Это достигается своевременным удалением омертвевших тканей  и целенаправленной санацией раневой поверхности. Для перевязок при ожогах IIIа степени используются повязки с антисептиками (фурацилин, хлоргексидин, йодопирон). По мере уменьшения экссудации на завершающем этапе лечения дермальных ожогов после отторжения некротических тканей переходят к мазевым повязкам (диоксидиновая мазь, диоксиколь, левосин, левомеколь и др.). Смену повязок проводят по мере промокания их гнойным отделяемым. Заживление происходит в течение трех недель [4].

Раны, возникшие вследствие глубоких ожогов (IIIб и IV степени) самостоятельно не эпителизируются, поэтому лечение направлено на возможно более быстрое удаление  омертвевших тканей и на подготовку ран к пластическому закрытию аутокожей [2,3,4,6]. В ранние сроки после получения травмы целесообразно добиваться высушивания ожогового струпа. На следующем этапе традиционно выполняется либо химическая некрэктомия посредством аппликации 40% мази салициловой кислоты, либо острая хирургическая некрэктомия. После этого осуществляется подготовка ран к аутодермопластике на раны, выполненные молодыми яркими однородными мелкозернистыми грануляциями. Отторжение некротических тканей при глубоких ожогах и формирование грануляций всегда сопровождается гнойно–воспалительными явлениями в ране. Развитие обильной патогенной микрофлоры в ране ведет к изъязвлению грануляций, извращает раневой процесс, затрудняет подготовку больного к аутодермопластике [5,6].

КВЧ-терапия достаточно широко вошла в медицинскую практику и доказала свою эффективность в лечении широкого ряда заболеваний, оказывая восстанавливающее действие на механизмы развития общепатологических процессов, лежащих в основе заболеваний [7,14,15,16,27,28,29].

На сегодняшний день установлено, что терапевтический эффект ЭМИ КВЧ проявляется в анальгезирующем, противовоспалительном, иммуномодулирующем, антистрессорном действии [11,12,13,14,15,16,17,27,28], а также в стабилизации системы гемостаза, улучшении реологических свойств крови, процесса микроциркуляции [8,18]. Изучен бактерицидный эффект миллиметровых волн. В экспериментах на лабораторных животных показано ускорение процесса регенерации гнойных ран, приживления кожного лоскута, достижения абактериального состояния ран под влиянием ЭМИ терагерцового диапазона. [19,20].

Лечебный эффект и возможность управления клеточным метаболизмом получены на частотах 41 – 240 ГГц и выше в процессе КВЧ-терапии и биомедицинских исследований [30]. В этом диапазоне существует очень частый спектр поглощения основных метаболитов, причем количество спектральных линий на каждые 10 ГГц увеличивается. В спектре одного из активных метаболитов - оксида азота (NO) в терагерцовом диапазоне от 100 ГГц до 300 ГГц содержится 8 линий поглощения в атмосферном воздухе [30].

Применение электромагнитного излучения (ЭМИ) терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота является естественным физиологическим регулятором эндогенного оксида азота в живом организме [7,8].

В настоящее время большой интерес вызывает изучение свойств оксида азота (NO) как универсального регулятора физиологических и метаболических процессов в отдельной клетке и организме в целом [9,10,21-26]. Оксид азота, функционируя как сигнальная молекула практически во всех органах и тканях человека и животных, благодаря высокой проникающей способности влияет на внутриклеточные процессы, не взаимодействуя с клеточными рецепторами, поскольку он способен диффундировать сквозь клеточную мембрану и взаимодействовать с мишенями непосредственно внутри клетки.

Эндогенный оксид азота существует и непрерывно синтезируется в органах, тканях и клетках ферментативным путем при участии NO-синтаз – ферментов, использующих  в качестве единственного субстрата аминокислоту L-аргинин [9].

Следует отметить, что на процесс заживления влияет также и экзогенный NO [10], содержащийся в атмосферном воздухе. Термодинамика и кинетика образования атмосферного NO достаточно изучена и связана не только с природными процессами преобразования газов атмосферы, но и с промышленными выбросами NO в атмосферу.

Ведущая роль по исследованию экзогенного оксида азота, использованию его свойств  в медицине принадлежит сотрудникам МНИОИ им. П.А.Герцена (директор – акад.РАМН В.И.Чиссов) во главе с профессором Кабисовым Р.К. Была установлена эффективность применения в клинической хирургической практике плазменных потоков, создаваемых микроплазмотроном. Анализ газового потока показал, что в газовой струе на «терапевтическом» расстоянии имеется высокая концентрация молекул NO – 400–500 мг/м3. Доказано, что экзогенный NO в составе газового потока является фактором выраженной стимуляции раневого заживления [31]. Предложенный метод использования экзогенного оксида азота был назван авторами экзогенной NO-терапией.

Так как фармакологическая регуляция синтеза NO в живом организме  может сопровождаться возникновением побочных эффектов, возникает необходимость изыскания  новых неинвазивных физических регуляторов оксида азота на основе естественного физиологического регулирования.

Перспективным с точки зрения поставленной задачи является использование низкоинтенсивного электромагнитного излучения терагерцовой частоты (ЭМИ ТГЧ).

Вероятно, молекулярное возбуждение молекул NO, как находящихся в атмосферном воздухе, так и возникающих ферментативным путем в сохранившихся клетках раневой поверхности, электромагнитным излучением на частоте его вращательно-колебательных спектров поглощения и излучения существенно повышают его диффузионную и реакционную способность, что способствует улучшению микроциркуляции и санации раневой поверхности.

Из-за малой энергии ЭМИ миллиметровых волн не оказывает разрушающего действия на структуру клеток, не обладает побочным действием, хорошо переносится больными [11,16,27,28].

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния ЭМИ терагерцового диапазона на раневой процесс в комплексном лечении ожоговых ран для достижения в кратчайшие сроки самостоятельного заживления раны и в подготовке ожоговой раневой поверхности к аутодермопластике.

Объекты и методы исследования

Нами была использована комплексная терагерцовая спектрально – молекулярная  терапия для лечения 8 больных с поверхностными ожогами II – IIIа степени и 12 больных с глубокими ожогами. В группе сравнения было 10 больных с поверхностными ожогами и 10 пациентов с глубокими ожогами.

Для повышения эффективности воздействия на раневую поверхность экзогенного NO в ОАО ЦНИИИА (г.Саратов) разработан квазиоптический терагерцовый генератор спектров поглощения и излучения оксида азота, работающего на частоте 150,176-150,664 ГГц. В отличие от экзогенной NO-терапии, предложенной профессором Кабисовым Р.К.,  генератор обеспечивает молекулярное возбуждение атмосферного NO в потоке воздуха, проходящего через скрещенные магнитное и электрическое поля. При этом создаются условия максимального взаимодействия между СВЧ полем, атмосферным NO  и раневой поверхностью, т.к. дипольные молекулы NO в скрещенных полях движутся по циклоиде. Таким образом создаются условия максимальной диффузии  оксида азота в рану.

Сеансы облучения осуществляли на  частотах 150,176-150,664 ГГц, при     плотности потока мощности 0,02-0,03 мВт/см2. Использовали режим амплитудной модуляции. Расстояние между излучающей апертурой аппарата и раневой поверхностью равнялось 15 – 20 см. Продолжительность сеанса составляла 15 минут. Курс лечения предусматривал 7 – 10 ежедневных процедур. При отсутствии через 2 – 3 дня эффекта продолжительность сеанса увеличивали до 30 минут, при этом режим излучения изменяли на непрерывную генерацию.

При лечении поверхностных ожогов терагерцовую терапию назначали на 9 – 10 сутки с момента получения травмы после начала отторжения ожогового струпа.

При лечении глубоких ожогов применяли следующую схему лечения. Первый сеанс ТГЧ-терапии проводили после выполнения химической некрэктомии на 8 – 9 сутки с момента травмы. На следующие сутки после второго сеанса ТГЧ-терапии  при наличии  умеренного гнойного отделяемого проводили аутодермопластику на незрелые гранулирующие раны. В случае обильного гнойного отделяемого аутодермопластику выполняли после 4 – 6 сеанса. В контрольной группе аутодермопластика выполнялась в среднем через 21 день с момента травмы.

Результаты

Впервые установлено, что на фоне общепринятой терапии при применении терагерцовых молекулярных спектров излучения и поглощения NO отмечается благоприятное течение ожогового  раневого процесса. Так, при лечении поверхностных ожогов через 2 – 3 сеанса у всех больных появлялись островки активной эпителизации, а через 5 – 7 сеансов наступала полная эпителизация  ожоговой раны. В контрольной группе лишь к исходу второй недели заболевания наблюдали полное отторжение омертвевших тканей, а на 14 – 16 сутки появлялись островки эпителизации. Полная эпителизация ожоговой раны наступала только через 20 - 23 суток.

При комплексной ТГЧ-терапии глубоких ожогов после 4 – 6 сеансов отмечали значительное уменьшение экссудации, раневая поверхность была представлена молодой грануляционной тканью. После аутодермопластики проводили еще 4 – 5 ежедневных процедур. Приживление трансплантатов достигало 80 – 90%. В контрольной группе   наиболее полное приживление трансплантатов происходило при кожной пластике ярких гранулирующих ран в сроки от 18 до 26 суток с момента травмы.

После первого сеанса терагерцовой терапии микробная обсемененность ожогового отделяемого снизилась в сотни раз. После 2-3 сеанса практически у всех пациентов снижалась выраженность болевого синдрома, улучшалось общее самочувствие, нормализовался режим сна. После 5-7 сеанса раны в большинстве случаев характеризовались низкой микробной обсемененностью. Побочных явлений не выявили.

Представленные данные свидетельствуют о том, что при использовании метода комбинированной ТГЧ-терапии ожоговых ран наблюдаются:

           С целью иллюстрации вышеизложенного приводим выписки из историй болезни.

1. Больной П., 44 лет, история болезни №394, поступил в Саратовский Ожоговый Центр 17.05.2004 г. с диагнозом: Ожог кипятком II - III а,б степени бедер, левого предплечья  площадью 5% от поверхности тела через 4 суток с момента получения травмы. Площадь глубоких ожогов составила 3%. Больному назначили симптоматическую терапию, перевязки с растворами антисептиков, подсушивание ожоговых ран. 21.05 на раны бедер нанесли 40% салициловую мазь. 23.05 под внутривенной анестезией выполнили химическую некрэктомию. Рана была выполнена незрелыми грануляциями, характеризовалась умеренным гнойным отделяемым. Ожоги II степени на левом предплечье к этому моменту эпителизировались полностью.  Назначили 5 ежедневных сеансов КВЧ-терапии на раны бедер продолжительностью 15 минут на частотах  150,176 – 150,664 ГГц в режиме амплитудной модуляции. Начали антибактериальную терапию оксампицином по 1,0 х 4 раза в сутки. Результаты бактериологического исследования ожогового отделяемого от 24.05.2004 г.: микробная обсемененность раны составляла 104 КОЕ/мл. Выделена ассоциация гемолитического штамма S.aureus и негемолитического штамма S.epidermidis. После КВЧ – сеанса микробная обсемененность раны S.aureus снизилась в 1000 раз, S.epidermidis в 100 раз. 25.05.2004 года выполнили аутодермопластику на раны бедер площадью 3 % от поверхности тела. На перевязке 28.05.2004 г. приживление трансплантатов составило 90%, трансплантаты розовые, жизнеспособные. Результаты бактериологического исследования от 28.05.2004 г.: микробная обсемененность раны 5х102 КОЕ/мл при соотношении S.aureus/S.epidermidis=1/9. После ТГЧ-сеанса снижение микробной обсемененности S.aureus в 10 раз, S.epidermidis в 100 раз. Раны характеризовались низкой микробной обсемененностью. 4.06.2004 г. больной выписан из стационара с остаточными мозаичными ранами на бедрах S=6 см2 на амбулаторное долечивание у хирурга в поликлинике по месту жительства. Срок лечения составил 18 койко-дней.

2. Больной Б., 48 лет, история болезни № 389, поступил в Саратовский Ожоговый Центр  14.05.2004 в 01 ч. 15 мин. с диагнозом: Ожог пламенем II – III а,б степени шеи, груди, кистей площадью 10% от поверхности тела через 1 час с момента получения травмы. Площадь глубоких ожогов составила 7%, раны локализовались на шее, туловище. С целью превентивной терапии ожогового шока больному назначили инфузионную терапию в объеме 1200 мл, а также  симптоматическую, антибактериальную терапию оксампицином 1,0 х 4 раза в сутки, местное лечение ран с растворами антисептиков, подсушивание ожоговых ран. 22.05.2004 г. на рану шеи, туловища площадью 7 % от поверхности тела, представленную сухим ожоговым струпом, нанесли 40% мазь салициловой кислоты. 24.05.2004 г. под внутривенной анестезией выполнили химическую некрэктомию. Раны характеризовались обильным гнойным отделяемым. Назначили 10 ежедневных сеансов ТГЧ-терапии на раны шеи, туловища продолжительностью 20 минут на частотах 150,176 – 150,664 ГГц в режиме амплитудной модуляции. Результаты бактериологического исследования отделяемого ожоговой раны от 24.05.2004 г.: микробная обсемененность раны составляла  105  КОЕ/мл. Выделена ассоциация гемолитического штамма S.aureus и негемолитического штамма S.epidermidis, оба штамма высокочувствительны к цефтриаксону. После КВЧ-сеанса отмечалось снижение микробной обсемененности S.aureus в 1000 раз, S.epidermidis в 100раз. Больному проводились ежедневные перевязки с растворами антисептиков, назначен цефтриаксон в дозе 2,0 г в сутки. 31.05.2004 г. отмечалось умеренное гнойное отделяемое ожоговой раны, рана была представлена ярко-розовыми мелкозернистыми грануляциями. Результаты бактериологического исследования отделяемого ожоговой раны от 31.05.2004 г.: исходная микробная обсемененность раны равна 104 КОЕ/мл, после ТГЧ-сеанса – стократное снижение. Микрофлора была представлена  S.aureus. 1.06.2004 г. больному выполнена аутодермопластика площадью 7% от поверхности тела. На перевязке 4.06.2004 г. приживление трансплантатов составило 85%, трансплантаты жизнеспособны. Результаты бактериологического исследования от 4.06.2004 г.: исходная микробная обсемененность ожоговой раны составляла  103 КОЕ/мл, после сеанса КВЧ-терапии – стократное снижение (штамм S.aureus). Больной выписан из стационара 9.06.2004 г. с полностью эпителизированными ожоговыми ранами. Срок лечения составил 26 койко-дней.

            3. Больная Б., 58 лет, история болезни № 334, поступила в Саратовский Ожоговый Центр 5.04.2004 года с диагнозом: Ожог пламенем II-III а степени обоих предплечий, кистей площадью 7% от поверхности тела через 6 часов с момента получения травмы. В  течение первых 9 дней больная получала традиционную медикаментозную терапию. На 9-е сутки после частичного удаления тонкого ожогового струпа  назначили 7 ежедневных сеансов ТГЧ-терапии на предплечья, кисти продолжительностью 15 минут на частотах 150,176 – 150,664 ГГц в режиме амплитудной модуляции. После 2 сеанса отмечено появление первых островков активной эпителизации на обоих предплечьях. 21.04.2004 г. на фоне проводимой терапии ожоговая рана эпителизирована полностью. Больная в удовлетворительном состоянии выписана из стационара. Продолжительность госпитализации составила 16 койко-дней.

4. Больной Н., 47 лет, история болезни № 361, поступил в Саратовский Ожоговый Центр 28.04.2004 г.  с диагнозом: Ожог кипятком II – IIIа,б степени нижних конечностей площадью 8% от поверхности тела. Площадь глубоких ожогов составила 4%. Больному назначена антибактериальная, симптоматическая терапия, местное лечение ожоговых ран растворами антисептиков, подсушивание ран. 6.05.2004 г. на сухой ожоговый струп обоих голеней наложена 40% салициловая мазь. 8.05.2004 выполнена химическая некрэктомия. Рана характеризовалась обильным гнойным отделяемым. Больному продолжена антибактериальная (оксампицин 1,0 х 4 р/день, гентамицин 80 мг х 3 р/день), симптоматическая терапия, местное лечение ран ежедневными перевязками с растворами антисептиков, водорастворимыми мазями. 19.05.2004 г. раны выполнены розовыми, мелкозернистыми грануляциями. 20.05.2004 года под внутривенной анестезией выполнена аутодермопластика. 24.05.2004 на перевязке отмечен частичный лизис трансплантатов. На перевязке 31.05.2004 г. в верхней трети обеих голеней остаточные мозаичные раны площадью 0,5% от поверхности тела. 1.06.2004 выполнена операция аутодермопластика. 4.06.2004 г. на перевязке трансплантаты жизнеспособны. 9.06.2004 г. больной в удовлетворительном состоянии выписан из стационара. Ожоговые раны эпителизированы полностью. Срок пребывания в стационаре составил 42 койко-дня.

5. Больная Б., 59 лет, история болезни № 402, поступила в Саратовский Ожоговый Центр 20.05.2004 г. через двое суток с момента получения травмы с диагнозом: Ожог кипятком I – II – IIIа степени левой нижней конечности, правого бедра площадью 8 % от поверхности тела. Больной назначена антибактериальная, симптоматическая терапия, местное лечение ожоговых ран. На 9-е сутки начата поэтапная некрэктомия тонкого ожогового струпа. Ожоговая рана характеризовалась умеренным гнойным отделяемым. 4.06.2004 г. появились единичные островки активной эпителизации. 11.06.2004 ожоговая рана эпителизировалась полностью. Больная в удовлетворительном состоянии выписана из стационара. Срок пребывания в стационаре составил 22 койко-дня.

Заключение

Предложен новый метод – терагерцовая терапия ожоговых ран воздействием эндогенного и экзогенного NO, возбуждаемого электромагнитным излучением на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота.  Показано более эффективное воздействие терагерцовых электромагнитных волн на ожоговые раны  по сравнению с больными, у которых не был применен указанный метод.

Показано, что ЭМИ ТГЧ является фактором, под влиянием которого осуществляется воздействие экзогенного атмосферного NO, а также синтез эндогенного оксида азота в различных биологических средах и клетках организма, а также регуляция биохимических реакций, способствующих взаимодействию оксида азота с продуктами метаболических процессов [7,8]. Предложенный метод ТГЧ-терапии дает возможность осуществить местное лечение, воздействуя непосредственно на раневую поверхность. Это позволяет создать оптимальное локальное воздействие и избежать нежелательных общих эффектов.

Положительный эффект комбинированной терагерцовой терапии на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота поверхностных и глубоких ожоговых ран может быть обусловлен как повышением реакционной способности экзогенного атмосферного оксида азота, так и усилением синтеза эндогенного NO сохранившимися клетками ожоговой раневой поверхности за счет повышения в них активности NO-синтазы [21,22,24,25].

Механизм  комбинированного действия  NO на раневой процесс заключается в вазодилатации и нормализации микроциркуляторных нарушений [8,23,24,26], улучшении сосудистой трофики и тканевого обмена; прямом бактерицидном влиянии; усилении фагоцитоза бактерий нейтрофилами и макрофагами;  ингибиции свободных кислородных радикалов, прямым воздействием на пролиферацию фибробластов [10].

Представленные данные позволяют надеяться что использование ТГЧ-терапии на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота  займет достойное место в комплексном лечении ожоговых ран.

Оксид азота: общие сведения, влияние на человека и окружающую среду


Оксид азота – химическое соединение группы окисей азота, в котором азот присутствует во II степени окисления. Он имеет один непарный радикальный электрон, следовательно, является нестабильным, имеет высокую реакционную способность и обладает свойствами свободного радикала.

Оксид азота или окись азота, а также известный как монооксид азота представляет собой молекулу с химической формулой NO. Это свободные радикалы, которые является важным промежуточным продуктом химических реакций.

В организмах млекопитающих и человека оксид азота является важной составляющей клеточных сигнальных молекул, участвующих во многих физиологических и патологических процессах. Это мощный вазодилататор с коротким, в несколько секунд, периодом полураспада в крови.

В конце 80-х годов было доказано, что особые ферментные системы организмов способны синтезировать газ оксида азота. Это происходит в результате окисления гуанидиновой группы аминокислоты L-аргинина с одновременным синтезом цитруллина.

Получение оксида азота

В лабораторных условиях получение оксида азота возможно путем проведения реакции разбавленной азотной кислоты с медью или восстановлением азотистой кислоты в виде нитрита натрия или нитрита калия.

Основным природным источником оксида азота являются электрические разряды молний в грозу. Оксид азота является побочным продуктом, возникающим при сгорании веществ в автомобильных двигателях и топлива на электростанциях.

Также получение оксида азота возможно из свободных элементов, для этого необходимо при температуре 1200-1300°C провести соединение азота с кислородом.

Применение оксида азота

Оксид азота используется в медицине для расширения кровеносных сосудов при ишемической болезни сердца путем уменьшения нагрузки на сердце.

Оксид азота используется при неотложной помощи для содействия капиллярному расширению легких для лечения первичной легочной гипертензии у новорожденных, связанной с врожденными дефектами. Терапия оксидом азота значительно повышает качество жизни и, в некоторых случаях, спасает жизнь детей с риском развития заболевания сосудов легких.

Оксид азота также вводится в виде спасительной терапии у больных с острой правожелудочковой недостаточностью, которая является вторичной по отношению к легочной эмболии.

В пищевой промышленности оксид азота известен под названием пищевая добавка Е942 и используется в качестве пропеллента и упаковочного газа.

Свойства оксида азота

Оксид азота – это бесцветный газ с температурой плавления -163,6°С и температурой кипения -151,7°С. Молекулярная формула оксида азота – NO, молярная масса – 30.01 грамм/моль, плотность – 1,3402 г дм, растворимость в воде – 74 см3/дм3, показатель преломления – 1.0002697.

Польза оксида азота

Оксид азота широко применяется в традиционной медицине при различных заболеваниях и оказывает положительное влияние на:

  • Систему кровообращения – регуляторные свойства оксида азота оказывают влияние на циркуляцию крови по всему телу, увеличивают диаметр кровеносных сосудов и предотвращают образование тромбов. Он помогает эндотелиальным клеткам контролировать кровеносные сосуды. Оксид азота также повышает уровень кислорода внутри тела, понижает уровень артериального давления и помогает в оптимальном режиме функционировать сердцу;
  • Иммунную систему – иммунные клетки в организме человека синтезируют оксид азота, чтобы уничтожать бактерии и вирусы, способные вызывать инфекции. Известно также свойство оксида азота предотвращать появление доброкачественных и злокачественных опухолей в клетках организма;
  • Уровень выносливости — оксид азота повышает уровень выносливости мышечных клеток, что позволяет выдерживать более тяжелые нагрузки и с легкостью вести более активную деятельность;
  • Повышение реакции нервных клеток – оксид азота действует как внутриклеточный посредник между различными клетками в организме, в том числе, нервными клетками. При достаточном содержании оксида азота в организме связь между нервными клетками становится быстрее, что приводит к быстроте реакции на внешние раздражители, увеличению фокуса и бдительности;
  • Повышение сексуальной энергии – применение оксида азота стимулирует, бодрит и усиливает сексуальные механизмы реагирования в организме. Сенсорные и психические стимуляции, вызываемые нервными клетками под действием оксида азота, приводят к расслаблению мышц и притоку крови к пенису, благодаря чему происходит эрекция. Таким же образом процесс протекает и в женском организме, под действием оксида азота приток крови увеличивается в тканях влагалища;
  • Облегчение боли – оксид азота обеспечивает долгосрочное облегчение от боли, связанной с артритом и воспалением суставов. Он способен активировать противовоспалительные механизмы в клетках организма, и способствует уменьшению воспаления;
  • Увеличение мышечной массы – добавки содержащие оксид азота расширяют кровеносные каналы, улучшают кровообращение и увеличивают мышечную массу. При увеличении потока крови увеличивается количество питательных веществ в мышцах, что приводит к увеличению их размера;
  • Внутриклеточные связи – оксид азота улучшает процесс связи между различными клетками в организме, в том числе, между нервными клетками и клетками мозга. Применение добавок содержащих оксид азота приводит к улучшению памяти, повышению уровня концентрации и способности к обучению.

В дополнение ко всему оксид азота является богатым источником необходимых питательных веществ, таких как b-ситостерин, урсоловая кислота, гликозиды, растительные стерины, а также цинк, кальций, калий, железо и витамины А и С для организма.

Вред оксида азота

Применение оксида азота у большинства людей не вызывает побочных эффектов, однако, в случаях передозировки он приводит к диарее, слабости, тошноте, головной боли, учащению пульса и сердцебиения, задержкам воды, усталости, раздражениям на коже и сухости во рту.

Также побочными эффектами применения оксида азота являются проблемы с дыханием, сильная аллергия или сыпь, крапивница, зуд, одышка, опасные для жизни осложнения астмы, внезапный озноб, потливость, тремор, рвота и обмороки. В некоторых случаях применение оксида азота приводит к вспышкам герпеса, расширению сосудов и кровотечениям.

Влияние оксида азота на организм человека

Для человеческого организма оксиды азота еще более вредны, чем угарный газ. Общий характер воздействия меняется в зависимости от содержания различных оксидов азота: NO2, N2O3, N2O4. Наибольшую опасность представляет NO2. Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушения функций легких и бронхов.

Воздействию оксидов азота в большей степени дети и взрослые, страдающие сердечно — сосудистыми заболеваниями. В воздухе оксиды азота в зависимости от концентрации вызывают: раздражения слизистых оболочек носа и глаз С = 0,001 об. % , начало кислородного голодания С = 0,001 об. % , отек легких С = 0,008 об. %.

При контакте диоксида азота с влажной поверхностью (слизистые оболочки глаз, носа, бронхов) образуются азотная и азотистая кислоты, раздражающие слизистые оболочки и поражающие альвеолярную ткань легких. При высоких концентрациях оксидов азота (0,004 — 0,008 %) возникают астматические проявления и отек легких. Вдыхая воздух, содержащий оксиды азота в высоких концентрациях, человек не имеет неприятных ощущений и не предполагает отрицательных последствий.

При длительном воздействии оксидов азота в концентрациях, превышающих норму, люди заболевают хроническим бронхитом, воспалением слизистой желудочно-кишечного тракта, страдают сердечной слабостью, а также нервными расстройствами. NO2 тяжелее воздуха, поэтому собирается в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом обслуживании транспортных средств.

Оксиды азота ответственны за возникновение смога и кислотных дождей. Смог вызывает затруднение дыхания, кашель у детей и способствует развитию болезней органов дыхания. Особенно страдают от смога астматики и дети.

Ощущение запаха и незначительного раздражения во рту отмечается при концентрации NO2 порядка 0,0002 мг/л. Вредное воздействие оказывают оксиды азота и на нервную систему человека. Содержание в атмосферном воздухе оксидов азота свыше 0,28 мг/м3 приводит к повреждению некоторых видов растений вызывает затруднение дыхания, кашель у детей и способствует развитию болезней органов дыхания.

Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метагемоглобин, что приводит к нарушению сердечной деятельности.

Оксиды азота оказывают отрицательное воздействие и на растительность, образуя на листовых пластинах растворы азотной и азотистой кислот. Этим же свойством обусловлено влияние оксидов азота на строительные материалы и металлические конструкции. Кроме того, они участвуют в фотохимической реакции образования смога. В уходящих газах дизелей концентрации СО и NOx могут достигать 0,5 % (по объему).

Влияние оксида азота на окружающую среду

Оксид азота является естественным компонентом атмосферы. Однако интенсивное использование искусственных азотных удобрений и сжигание ископаемого топлива в двигателях внутреннего сгорания составляет большую часть антропогенных выбросов оксида азота. На него приходится около 6% глобального потепления. Если общее ежегодное выделение оксидов азота в мире оценивалось в 1967 г. в 53 млн. т, то уже в 1995 г. оно составило 130 млн. т.

Парниковая активность закиси азота в 298 раз выше, чем у углекислого газа. Все оксиды азота физиологически активны, относятся к третьему классу опасности. Оксид азота N2O обладает наркозным эффектом. Оксид азота NO — сильный яд, оказывающий влияние на центральную нервную систему, а также вызывающий поражение крови за счёт связывания гемоглобина. Относительно высокой токсичностью (при концентрации выше 0,05 мг/л) обладает и оксид азота NO2. Он раздражает дыхательные пути и угнетает аэробное окисление в легочной ткани, что приводит к развитию токсического отёка легких. Для болеющих астмой и аналогичных больных повышается риск отрицательных легочных эффектов при содержании диоксида азота значительно меньшем, чем тот, на который не наблюдается реакция у здоровых людей. Оксиды азота могут отрицательно влиять на здоровье сами по себе и в комбинации с другими загрязняющими веществами.

Оксиды азота занимают второе место после диоксида серы по вкладу в увеличение кислотности осадков. В дополнение к косвенному воздействию (кислотный дождь), длительное воздействие диоксида азота в концентрации 470-1880 мкг/м3 может подавлять рост некоторых растений (например, томатов). Значимость атмосферных эффектов оксидов азота связана с ухудшением видимости. Диоксид азота играет важную роль в образовании фотохимического смога.


Читайте также:

Оцените статью:

[Всего голосов: 4    Средний: 4.5/5]

пульмонолог — о лечении COVID-19 оксидом азота и гелием — РТ на русском

Метод лечения тяжелобольных пациентов с COVID-19 ингаляциями гелия и оксида азота может эффективно сочетаться с искусственной вентиляцией лёгких. Об этом в беседе с RT рассказал профессор РНИМУ им. Пирогова, врач-пульмонолог Александр Карабиненко. Специалист частично поддержал высказанное ранее заведующим кафедрой Российского национального исследовательского медицинского университета имени Пирогова, председателем Российского респираторного общества Александром Чучалиным мнение о целесообразности лечения COVID-19 с помощью газовых смесей. Вместе с тем Карабиненко отметил, что этот метод технологически сложный и потребует серьёзных ресурсов, специальной аппаратуры и квалифицированных специалистов. Также врач подчеркнул, что применение гелия и оксида азота имеет ряд противопоказаний.

Ингаляции гелия и оксида азота могут применяться для лечения коронавирусной инфекции нового типа у тяжелобольных пациентов, однако этот метод технологически сложен и имеет противопоказания. Об этом в интервью RT заявил заслуженный врач России, профессор РНИМУ им. Пирогова, врач-пульмонолог Александр Карабиненко.

Так он прокомментировал слова академика РАН, директора НИИ пульмонологии ФМБА Александра Чучалина о целесообразности лечения COVID-19 с помощью газовых смесей — гелия и окиси азота. Такую точку зрения Чучалин высказал в ходе онлайн-совещания по противодействию COVID-19, которое провёл президент России Владимир Путин.

  • Онлайн-совещание по противодействию COVID-19
  • © Sputnik/Alexei Druzhinin/Kremlin via REUTERS

Также академик Чучалин рассказал, что в НИИ им. Склифосовского уже получены положительные результаты лечения пациентов такой смесью — оксид азота улучшает микроциркуляцию крови и предотвращает тромбообразование, а нагретый гелий убивает вирусы.

Также по теме

«Начнём лечить на ранней стадии»: российский диагност — о компьютерной томографии и других методах определения COVID-19

Компьютерная томография становится главным инструментом диагностики COVID-19, так как точность этого метода составляет 97—98%. Об этом...

Для использования газовых смесей разработан российский аппарат «Тианокс», который, по информации специалиста, начнут выпускать серийно по госзаказу.

По словам Александра Карабиненко, лечение газовыми смесями действительно может быть весьма эффективным для тяжелобольных коронавирусной инфекцией, особенно вместе с применением аппаратов искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ).

«Оба метода, как ИВЛ, так и лечение гелиевыми смесями с оксидом азота, эффективны при тяжёлой дыхательной недостаточности»,— подтвердил профессор Карабиненко.

Однако, по мнению специалиста, предложенная методика имеет ряд ограничений. «Этот метод лечения известен давно, его активно применяют последние 20 лет. Однако получение таких газовых смесей — дело непростое. Их заказывают заранее, изготавливают на специальных предприятиях», — отметил собеседник RT.

«Нужна особая аппаратура и специалисты, обученные методике. К тому же есть противопоказания. Нельзя просто так дать дышать человеку инертным газом», — объяснил Карабиненко.

Специалист добавил, что быстро обеспечить всю страну оборудованием для таких ингаляций непросто — даже в обычных столичных стационарах его пока нет. По словам пульмонолога, система здравоохранения испытывает повышенную нагрузку, в связи с этим специалист отметил, что обеспечение больниц приборами для ингаляций будет «материально накладно для медицины».

Биологическая роль эндогенного моноксида азота — Википедия

Эндогенный газ оксид азота (II) играет множество различных ролей в биологических организмах.

Фермент синтаза оксида азота (NOS) синтезирует метастабильный свободный радикал оксид азота (II) (NO). Существует три изоформы белка этого фермента — эндотелиальная форма (eNOS, или NOS-3), нейрональная форма (nNOS, или NOS-1), и индуцируемая форма (iNOS, или NOS-2). Каждая из них выполняет свои физиологические функции. Нейрональная изоформа (NOS-1, nNOS) и эндотелиальная изоформа (NOS-3, eNOS) являются кальций-зависимыми и способны образовывать сравнительно небольшие количества оксида азота в качестве сигнальной молекулы (газотрансмиттера).

Индуцируемая изоформа синтазы оксида азота (iNOS, или NOS-2) является кальций-независимой и способна образовывать большие количества оксида азота, которые могут проявлять цитотоксическую, бактерицидную, противогрибковую и антипротозойную активность.

Синтаза оксида азота окисляет гуанидиновую группу L-аргинина в ходе процесса, который приводит к расходованию пяти электронов и образованию оксида азота (II) и эквимолярных количеств L-цитруллина. Этот процесс включает окисление НАДФ-H+ и восстановление молекулярного кислорода. Это превращение происходит в каталитическом сайте фермента, расположенном вблизи специфического участка связывания L-аргинина.[1]

Оксид азота (II) является важнейшим регулятором и медиатором во множестве процессов в нервной, иммунной и сердечно-сосудистой системах. Регулируемые им процессы включают в себя, в частности, расслабление гладких мышц стенок сосудов, что приводит к вазодилатации и увеличению кровотока.[2]

Оксид азота (II) также является важным нейромедиатором, его действие ассоциируется с активацией нейронов и с различными физиологическими функциями, такими, как обучение избегающему поведению. Оксид азота (II) также частично опосредует цитотоксичность макрофагов против микроорганизмов и злокачественных клеток. Помимо опосредования оксидом азота нормальных физиологических функций, нарушения обмена оксида азота (II) играют роль в патогенезе столь различных патологических состояний, как сепсис и септический шок, артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, инсульт, сердечная недостаточность, сахарный диабет, нейродегенеративные заболевания.[3]

Другие источники NO[править | править код]

Экзогенные источники оксида азота (II), как в виде содержащегося в норме в атмосфере в малых количествах оксида азота (II), так и в виде доноров оксида азота, поступающих с пищей, и его прекурсоров (нитратов и нитритов) также играют важную роль в его нормальном метаболизме. Важное значение они имеют и в клинической практике, особенно при заболеваниях, при которых организм не в состоянии синтезировать достаточное количество эндогенного оксида азота для обеспечения физиологических потребностей в адекватной вазодилатации (например, при ишемической болезни сердца, сердечной недостаточности, лёгочной гипертензии, гипертонической болезни, сахарном диабете, атеросклерозе сосудов, эректильной дисфункции). Поэтому учёные постоянно исследуют различные методы более эффективной доставки оксида азота (II) к страдающим от его недостатка и недостаточной вазодилатации органам, такие, как новые доноры и прекурсоры NO (в частности новые варианты нитратов и нитритов), NO-высвобождающие устройства, улучшение биодоступности, всасываемости и других фармакологических свойств лекарственных форм уже существующих доноров и прекурсоров NO.[4] Важно отметить, что некоторые эндогенные и экзогенные соединения, помимо L-аргинина, являющегося прекурсором NO в «обычном» пути биосинтеза, могут служить донорами или прекурсорами NO или даже сами, непосредственно, вызывать NO-подобные физиологические реакции в организме. Важными примерами таких соединений являются S-нитрозотиолы, некоторые органические и неорганические нитраты и нитриты, нитрозилированные комплексные соединения переходных металлов, в особенности комплексы динитрозил-железа, а в условиях гипоксии также ионы нитрита (NO2).[5][6] Помимо этого, некоторые другие эндогенные газообразные соединения, такие, как эндогенный угарный газ, эндогенный сероводород и эндогенный оксид серы (IV), могут выступать в роли своеобразных NO-миметиков, слабых NO-агонистов, особенно при низких концентрациях NO, вызывая аналогичные NO физиологические изменения, в частности вазодилатацию. При этом некоторые из них (например угарный газ) при более высоких концентрациях NO могут оказывать противоположное, антагонистическое действие на сосудистый тонус, конкурируя с NO за связывание с гуанилатциклазой и ограничивая тем самым силу NO-ответа.

Диаграмма участия NO в регуляции сосудистого тонуса

Оксид азота (II) критически важен для регуляции нормального сосудистого тонуса, как медиатор вазодилатации (расширения сосудов). Выработка оксида азота (II) усиливается при воздействии различных факторов, таких, как гипоксия, повреждение тканей (в частности, повреждение эндотелия сосудов) и др. Через ряд промежуточных стадий это приводит к изменению активности сократительных белков гладкомышечной клетки. Конечным результатом этого является расслабление гладкомышечной клетки, вазодилатация и усиление кровотока.[2] Вазодилатирующее действие оксида азота на почечные клубочки играет ключевую роль в почечной регуляции содержания внеклеточной жидкости в организме и в поддержании адекватной скорости клубочковой фильтрации, что, в свою очередь, важно для регуляции общего объёма циркулирующей крови (ОЦК), скорости системного кровотока и уровня артериального давления.[7] Вазодилатирующее действие оксида азота также важно для обеспечения эрекции полового члена.

Индукция биосинтеза[править | править код]

Схема биосинтеза NO

Различные факторы, выделяемые тромбоцитами, в частности некоторые простагландины, механическое повреждение эндотелия сосудов, гипоксия, воздействие таких сосудорасширяющих эндогенных веществ, как ацетилхолин, аденозин, гистамин, ряд цитокинов, стимуляция β-адренорецепторов или 5-HT1A-рецепторов стенок сосудов приводят к увеличению активности эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) и к повышению биосинтеза оксида азота (II). Таким образом, сосудорасширяющее действие ацетилхолина, гистамина, аденозина, простагландинов реализуется отчасти через повышение биосинтеза NO (хотя это не единственный механизм их сосудорасширяющего действия). И напротив, стимуляция α-адренорецепторов или 5-HT2-рецепторов стенок сосудов приводит к снижению биосинтеза NO, что является одним из механизмов вызываемой катехоламинами и серотонином вазоконстрикции, хотя, опять-таки, не единственным.

Эндотелиальная синтаза оксида азота синтезирует оксид азота (II) из терминального гуанидинового азота L-аргинина, при этом в качестве побочного продукта реакции образуется L-цитруллин. Образование оксида азота (II) эндотелиальной синтазой оксида азота требует участия тетрагидробиоптерина, НАДФ, кальция и кальмодулина и ряда других кофакторов.

Внутриклеточный сигнальный каскад[править | править код]

Оксид азота (II), высокореактивный свободный радикал, диффундирует сквозь клеточные мембраны гладкомышечных клеток кровеносных сосудов и взаимодействует с простетической группой гема растворимой гуанилатциклазы, нитрозилируя её и приводя к разрыву связи железа гема с проксимальным валином и изменению конфигурации фермента, что приводит к его активации. Активация гуанилатциклазы приводит к повышению образования в клетке вторичного посредника — циклического ГМФ (цГМФ) — (3’,5’-гуанозин-монофосфата) из ГТФ (гуанозинтрифосфата). Помимо этого, оксид азота (II) также нитрозилирует группы гема других важных железосодержащих ферментов, в частности цитохромов и цитохромоксидаз, что приводит к угнетению их активности, замедлению скорости окислительного метаболизма в митохондриях и снижению потребления кислорода гладкомышечной клеткой (что важно в условиях гипоксии). Накопившийся в клетке цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу G и ряд других цГМФ-зависимых белков и ферментов. Протеинкиназа G, в свою очередь, фосфорилирует ряд важных внутриклеточных белков, которые регулируют концентрацию внутриклеточного кальция и активность калиевых каналов. Это приводит к усилению обратного захвата кальция из цитоплазмы во внутриклеточные хранилища в митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме, снижению уровня кальция цитоплазмы и чувствительности клетки к кальциевым сигналам (десенситизации клетки к кальцию) и к открытию кальций-зависимых калиевых ионных каналов и входу ионов калия в клетку. А входящий ток ионов калия приводит к гиперполяризации клетки и снижению её биоэлектрической активности. А снижение концентрации внутриклеточного кальция приводит к деактивации кальций-зависимых киназ актина и миозина, вследствие чего миозин не может сократиться, а актиновые микрофиламенты не могут реорганизоваться. Конечным результатом действия является расслабление гладкомышечных клеток, вазодилатация и усиление кровотока, ликвидация тканевой гипоксии, снижение повышенного артериального давления.[8]

Вазодилатирующий эффект оксида азота (II) играет роль в обеспечении наступления и в дальнейшем в поддержании эрекции полового члена в процессе мастурбации или полового акта. Расширение кровеносных сосудов, снабжающих пещеристые тела полового члена при одновременной блокаде венозного оттока вызывает переполнение пещеристых тел кровью, их полнокровие и, как следствие, возникновение эрекции. Силденафил (Виагра) и его аналоги усиливают эрекцию за счёт того, что блокируют изофермент фосфодиэстеразы-5 (PDE-5), присутствующий в основном в гладкомышечных клетках сосудов полового члена и превращающий цГМФ обратно в ГТФ (это превращение приводит к снижению активности протеинкиназы G, прекращению NO-опосредованного сигнала, повышению концентрации внутриклеточного кальция и снижению концентрации калия, фосфорилированию актина и миозина, сокращению гладкомышечных клеток и в итоге к вазоконстрикции, снижению кровотока и прекращению эрекции). Таким образом, силденафил повышает концентрацию цГМФ в гладкомышечных клетках сосудов полового члена за счёт блокады разрушения цГМФ и усиливает NO-опосредованный сигнал, усиливая тем самым вазодилатацию, приток крови к половому члену и в конечном итоге силу и продолжительность эрекции.

Значительные количества PDE-5 находятся также в гладкомышечных клетках сосудов лёгких, поэтому ещё одно применение силденафила и других ингибиторов фосфодиэстеразы-5 — это лечение лёгочной гипертензии и высотной болезни.

Макрофаги и некоторые другие клетки иммунной системы производят большие количества оксида азота (II) с целью убийства вторгающихся в организм патогенных микроорганизмов, таких, как бактерии, грибки, простейшие, а также с целью уничтожения образующихся в самом организме злокачественных клеток. Ответственной за это является другая изоформа синтазы оксида азота, так называемая индуцируемая синтаза оксида азота (iNOS).

Механизмы повреждения клеток бактерий, грибков, простейших и злокачественных опухолей оксидом азота (II) включают в себя реакцию с супероксидом или пероксидом водорода с образованием высокотоксичного сильного окислителя пероксинитрита, генерацию свободных радикалов, окислительное нитрозилирование металлосодержащих белков (в частности ферментов), особенно железосодержащих или гемосодержащих, S-нитрозилирование остатков серосодержащих аминокислот в различных белках, образование нитрозотиолов и нитрозаминов и как следствие повреждение белков и ДНК. В ответ на это многие микроорганизмы эволюционно развили механизмы устойчивости к оксиду азота (II).

Механизм бактерицидного и антипротозойного действия метронидазола и других производных нитроимидазола на анаэробных и микроаэрофильных микроорганизмов (например, Helicobacter pylori) и на простейших, таких, как амёба, лямблия, заключается в том, что в процессе метаболизма соединения в бактериальной клетке или клетке простейшего образуется свободный оксид азота (II). Аэробные микроорганизмы природно устойчивы к нитроимидазолам потому, что в них NO в процессе метаболизма нитроимидазолов не образуется, а также потому, что образовавшийся в бактериальной клетке или поступивший извне в результате активности иммунных клеток NO быстро окисляется до относительно безвредных нитратов. Тот же механизм повышения образования в клетках свободного NO лежит в основе известного свойства высоких доз метронидазола (в ~10 раз превышающих обычно применяемые при лечении анаэробных инфекций) выступать радиосенсибилизатором и повышать чувствительность клеток злокачественных опухолей к лучевой терапии. Отчасти этот механизм (образование свободного NO) играет роль и в механизме бактерицидного действия производных нитрофурана, таких, как фурацилин, фуразолидон, хотя для них этот механизм не является основным.

В некоторых обстоятельствах повышение образования свободного NO в результате иммунных реакций, воспаления или инфекции может иметь вредные последствия. Тяжёлый молниеносный сепсис, тяжёлая пневмония или другая подобная тяжёлая инфекция приводят к очень сильному повышению образования оксида азота (II), что приводит к чрезмерной вазодилатации и резкому падению артериального давления, то есть к развитию гипотензии, коллапсу, бактериально-токсическому шоку и ухудшению кровоснабжения жизненно важных органов (мозг, печень, почки, сердце) с возможным развитием полиорганной недостаточности. Кроме того, чрезмерно повышенная продукция NO повреждает не только патогенные микроорганизмы, но и клетки организма хозяина, что может приводить к чрезмерной интенсивности воспаления или к чрезмерному расширению зоны некроза при гнойных процессах.

Оксид азота (II) также является нейромедиатором, то есть участвует в передаче сигнала между нейронами. Это является частью его функции как газотрансмиттера и участника системы окислительно-восстановительных сигналов. В отличие от большинства других нейромедиаторов, которые способны переносить информацию в химических синапсах только в одном направлении — от пресинаптического нейрона к постсинаптическому при посредстве специализированных трансмембранных клеточных рецепторов, оксид азота (II), очень маленькая, незаряженная, одинаково хорошо растворимая и в воде, и в липидах молекула, не нуждается в специализированных трансмембранных рецепторах, поскольку может легко и свободно диффундировать и проникать в клетки сквозь биологические мембраны, и может переносить информацию в обе стороны. Более того, оксид азота (II) благодаря своей высокой растворимости и проникающей способности может переносить информацию не только между двумя непосредственно соединёнными синапсом клетками, но между несколькими и даже целыми группами близко расположенных нервных клеток одновременно. В то же время высокая химическая реакционная способность NO и его очень короткое время полужизни в свободном состоянии способствуют тому, что его действие ограничено достаточно узкой группой близко расположенных нервных клеток в определённом небольшом радиусе, без необходимости существования в клетках механизмов специфического энзиматического расщепления (как в случае моноаминов — моноаминоксидазой или в случае ацетилхолина — холинэстеразой) или механизмов специфического обратного захвата для прекращения потерявшего актуальность сигнала. Оксид азота (II) легко вступает в реакции с другими свободными радикалами, липидами и белками, и его действие, таким образом, прекращается самостоятельно.

Сигнальный каскад оксид азота (II) — гуанилатциклаза — цГМФ — протеинкиназа G — обмен кальция и калия в клетке — вовлечён в механизмы обучения и памяти, поскольку облегчает поддержание долговременных потенциалов.[9][10]

Роль в регуляции тонуса гладкомышечных органов[править | править код]

Кроме того, оксид азота (II) является также важным неадренергическим и нехолинергическим медиатором в желудочно-кишечном тракте, органах дыхания и других гладкомышечных органах. В частности, он вызывает бронходилатацию, снимает бронхоспазм и способствует улучшению газообмена при физической нагрузке, гипоксии и в других ситуациях, когда требуется повышенное потребление кислорода. Он также оказывает спазмолитическое действие на гладкие мышцы желудочно-кишечного тракта (способствует их расслаблению). В желудке это, в частности, способствует расслаблению его фундального отдела и повышению его ёмкости и способности удерживать большее количество пищи и жидкости.

Сильное спазмолитическое действие оксида азота (II) на гладкие мышцы внутренних органов (а не только кровеносных сосудов) является причиной нередкой эффективности нитратов типа нитроглицерина и нитросорбида не только при стенокардии, но и при почечной, печёночной, кишечной колике, приступах бронхиальной астмы, повышенном тонусе матки и угрозе выкидыша или преждевременных родов, и причиной для их off-label применения при этих острых состояниях.

Спазмолитическое действие оксида азота (II) на гладкую мышцу внутреннего сфинктера заднего прохода служит основанием для местного применения нитроглицериновой мази при трещинах заднего прохода.

Нитраты и нитриты пищи также являются важным источником биосинтеза оксида азота (II) у млекопитающих. Зелёные листовые овощи и кулинарная зелень (приправа), такие, например, как салат, шпинат, щавель, зелёные побеги лука, чеснока, зелень петрушки, укропа, кинзы, сельдерея, а также некоторые корнеплоды, такие, как свёкла, особенно богаты нитратами и нитритами.[11] После поедания и всасывания в системный кровоток, нитраты и нитриты накапливаются в слюне, где их концентрация приблизительно в 10 раз превышает концентрацию в крови. Там нитраты подвергаются анаэробному восстановлению до нитритов и затем до оксида азота (II) сапрофитными факультативно анаэробными бактериями, обитающими в полости рта, особенно на задней глоточной поверхности языка, где они формируют тонкую биоплёнку.[12] Содержание оксида азота (II) в слюне является, наряду с наличием в ней антител класса IgA, лизоцима и других биологически активных веществ, причиной высокой бактерицидной активности слюны. Таким образом, сапрофитные микроорганизмы, обитающие в полости рта, и продуцируемый ими из нитратов пищи нитрит и оксид азота (II) способствуют защите животного от бактериальных патогенов, когда животное зализывает рану. Нитраты и особенно нитриты, которые не были преобразованы микробами полости рта в оксид азота (II), заглатываются вместе со слюной и, попадая в желудок, реагируют с соляной кислотой желудка и с восстановителями, такими, как аскорбиновая кислота, в результате чего образуются большие количества оксида азота (II). Биологическое значение этого механизма состоит в том, что бактерицидная активность образовавшегося в желудке NO химически стерилизует пищу и предотвращает пищевые отравления и токсикоинфекции, а сосудорасширяющее действие NO повышает кровоток в слизистой желудка и кишечника (что важно для ускоренного всасывания образующихся при гидролизе пищи питательных веществ) и повышает секрецию как защитной слизи, так и пищеварительных ферментов и кислоты (в желудке) либо щелочи (в кишечнике) — ибо при недостаточном кровоснабжении секреция пищеварительных веществ идёт плохо. А кроме того, спазмолитическое действие оксида азота (II) расслабляет стенки фундального отдела желудка и способствует поглощению и удержанию без возникновения чувства переполнения желудка, чрезмерного насыщения и рвоты, большего количества пищи.[13]

Сходный механизм, как полагают, способствует защите кожи от грибковых и бактериальных инфекций: выделяющиеся с потом и кожным салом (в концентрации в 10 раз больше, чем в крови) нитраты восстанавливаются до нитритов и оксида азота (II) сапрофитными микробами, обитающими на коже, а затем нитриты превращаются в оксид азота (II) благодаря наличию в поту восстановителей, таких, как ацетон и благодаря слабо-кислой в норме реакции поверхности кожи (pH около 5,5). Кроме того, нитриты на поверхности кожи, подвергающейся воздействию солнечных лучей, подвергаются фотолизу под действием УФ-излучения с образованием свободного оксида азота (II).[14] Оксид азота (II) с поверхности кожи легко всасывается и может оказывать системное действие, вызывая вазодилатацию и спазмолитический эффект в отдалённых от кожи органах. Это используется в терапевтических целях: как в виде солнечных ванн и УФ-облучения, которое доказанно полезно для сердечных больных, диабетиков и других больных, страдающих от недостатка NO в организме, так и в виде трансдермальных аппликаций, пластырей и мазей с веществами, высвобождающими оксид азота (II), в частности органическими нитратами, такими, как нитроглицерин, нитросорбид.[15]

Оксид азота (II) также воздействует на миокард. Малые концентрации оксида азота повышают сократительную функцию миокарда, частоту сердечных сокращений и сердечный выброс, ударный и минутный объём сердца, что компенсирует вызываемую им в результате вазодилатации гипотензию, а в комплексе с вызываемой оксидом азота вазодилатацией и бронходилатацией позволяет ликвидировать гипоксию, улучшить доставку кислорода к тканям. Более высокие концентрации оксида азота, напротив, ограничивают работу сердца, понижая его сократительную функцию, частоту и силу сердечных сокращений и уменьшая потребление миокардом кислорода одновременно с увеличением коронарного кровотока. Эти свойства служат основанием для применения органических нитратов при ишемической болезни сердца и при сердечной недостаточности. В физиологических условиях оксид азота (II) является одним из важных регуляторов сократительной функции миокарда и потребления миокардом кислорода. Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что ишемическая болезнь сердца и сердечная недостаточность оба связаны с нарушениями в обмене оксида азота (II) или в его действии на организм.[16] Пониженные уровни выдыхаемого эндогенного оксида азота наблюдаются при загрязнении воздуха промышленными и автомобильными выхлопами, что может оказывать неблагоприятное влияние на организм, в частности на сердечно-сосудистую систему (вазоконстрикция, повышение риска сердечно-сосудистых заболеваний) и дыхательную систему (бронхоспазм).[17]

Бактерия Deinococcus radiodurans способна выдерживать экстремальные уровни радиации, в десятки раз превышающие уровни, при которых погибают большинство других микроорганизмов (37 % этих бактерий способны пережить облучение в дозе 15 000 Гр, в то время как доза 4 000 Гр убивает практически 100 % E. coli) и, кроме того, чрезвычайно устойчива к ряду других неблагоприятных воздействий, таких, как экстремальные уровни pH среды, вакуум, высушивание, замораживание, нагревание. Таким образом, эта бактерия — полиэкстремофил. В 2009 году было показано, что оксид азота (II) играет важную роль в выживаемости этих бактерий после сверхвысоких доз ионизирующей радиации. Образование этого газа оказалось необходимым для поддержания способности бактерий делиться и размножаться после того, как вызванные ионизирующим излучением повреждения ДНК будут восстановлены. У этих бактерий был описан ген, который повышает образование оксида азота (II) после ультрафиолетового или ионизирующего облучения. Лишённая этого гена бактерия оказалась способна выжить и восстановить ДНК после экстремально высоких доз облучения, но неспособна размножаться после этого.[18]

Больные с сахарным диабетом обычно имеют более низкие уровни эндогенного оксида азота (II), чем здоровые лица или пациенты, не страдающие диабетом.[19] Пониженное образование оксида азота (II) является одной из причин повреждения и воспаления эндотелия сосудов, в особенности сосудов почек, сетчатки, коронарных сосудов и сосудов нижних конечностей при сахарном диабете, и одной из причин развития таких известных осложнений диабета, как диабетическая нефропатия, диабетическая ретинопатия, диабетическая стопа, полинейропатия, диабетическая кардиомиопатия, незаживающие трофические язвы. Это, в свою очередь, создаёт для таких пациентов повышенный риск ампутации конечности.

Фармакологические аналоги и агонисты[править | править код]

Нитроглицерин, нитропруссид натрия, нитросорбид (изосорбида динитрат), амилнитрит («попперс») и его аналоги, такие, как изопропилнитрит, изобутилнитрит и др., а также другие нитраты и нитриты широко используются в лечении ишемической болезни сердца и хронической сердечной недостаточности, а также для быстрого купирования гипертензивных кризов (внутривенным вливанием раствора нитроглицерина или нитропруссида натрия), отека лёгких, острой сердечной недостаточности, почечных, печёночных, кишечных колик, тяжёлых приступов бронхиальной астмы, предотвращения угрожающего выкидыша. Эти соединения в организме превращаются в оксид азота (II) (точные пути метаболизма до сих пор окончательно не выяснены). Образующийся оксид азота (II) расширяет коронарные сосуды сердца, одновременно снижая сократительную способность миокарда, частоту и силу сердечных сокращений и потребление миокардом кислорода, что способствует устранению дисбаланса между кровоснабжением и потребностью в нём, ликвидации ишемии и снятию болевого синдрома, улучшению переносимости физической нагрузки. Одновременно расширяются периферические сосуды, особенно вены, что способствует снижению общего периферического сосудистого сопротивления, снижению артериального давления, уменьшению венозного возврата крови к сердцу и уменьшению преднагрузки и постнагрузки на миокард, уменьшению растяжения желудочков кровью (что, в свою очередь, тоже способствует уменьшению потребления кислорода миокардом). Этот эффект периферической вазодилатации и уменьшения венозного возврата, пред- и постнагрузки улучшает состояние больных с острой и хронической сердечной недостаточностью и способствует купированию отека лёгких. Сильное спазмолитическое действие NO способствует купированию приступов бронхиальной астмы, почечных, печёночных и кишечных колик, расслаблению матки и предотвращению выкидыша или преждевременных родов.[20]

Газообразный оксид азота (II) в очень низких концентрациях, в готовых баллонах в смеси с кислородом, используется в некоторых ситуациях, в которых зависимость эффективности лечения от активности метаболизма «пролекарства», такого, как нитроглицерин, до фармакологически активного NO недопустима, а эффект нужен быстро — в частности, у новорождённых и младенцев (у которых метаболизм нитратов и нитритов ещё несовершенен) со врождёнными «синими» пороками сердца, врождённой лёгочной гипертензией, с отёком лёгких. Иногда, off-label, газообразный оксид азота (II) в смеси с кислородом используется в экстренных ситуациях и у взрослых — во всех тех ситуациях, в которых могут быть использованы нитроглицерин или другие нитраты и нитриты.

Терапевтическая активность некоторых лекарств полностью или частично связана с их влиянием на тот же внутриклеточный сигнальный каскад, на который влияет эндогенный оксид азота (II). Так, в частности, силденафил и его аналоги являются ингибиторами фосфодиэстеразы-5, и, таким образом, повышают уровень цГМФ (так же, как это делает NO) и увеличивают вазодилатационный ответ на NO-сигнал, тем самым улучшая эрекцию и снижая давление в лёгочной артерии, где преимущественно и встречается эта изоформа фосфодиэстеразы. Кофеин, эуфиллин, пентоксифиллин, теофиллин и другие метилксантины являются неселективными ингибиторами фосфодиэстераз разных типов, и именно этим обуславливается их сосудорасширяющее, бронхорасширяющее, диуретическое действие. Дротаверин является ингибитором фосфодиэстеразы-4, что отчасти обуславливает его сосудорасширяющие и спазмолитические свойства. Другое известное сосудорасширяющее средство, винпоцетин, является ингибитором фосфодиэстеразы-1. Дипиридамол, подобно силденафилу и его аналогам, является, кроме прочих свойств, ингибитором фосфодиэстеразы-5, что также способствует его сосудорасширяющему и антиагрегантному действию. Некоторые ингибиторы фосфодиэстеразы-4, например ибудиласт, апремиласт, применяются в качестве противовоспалительных средств, антиагрегантов, нейропротекторов и иммуномодуляторов (см. соответствующие свойства NO).

Бронхорасширяющая и маточно-расслабляющая активность сальбутамола и других β-адреномиметиков отчасти (это не единственный механизм) связана с повышением под их влиянием активности синтазы оксида азота, продукции NO и активности гуанилатциклазы.

Сильная гипотензивная, спазмолитическая, бронхорасширяющая, маточно-расслабляющая и антиангинальная активность блокаторов кальциевых каналов связана с их способностью понижать уровень внутриклеточного кальция и тем самым понижать фосфорилирование актина и миозина, что приводит к невозможности их сокращения и к расслаблению гладкомышечных клеток, расширению сосудов, снижению артериального давления, ликвидации бронхоспазма, снижению тонуса матки, улучшению кровоснабжения миокарда и уменьшению его потребности в кислороде. Таким образом, блокаторы кальциевых каналов воздействуют на одно из конечных звеньев NO-опосредованного сигнального каскада.

Гипотензивное лекарство миноксидил содержит в своём составе радикал NO и способно, кроме непосредственного влияния на активность калиевых каналов, действовать как агонист NO.

Гипотензивное действие бессолевой диеты и диуретиков обусловлено, кроме прочих механизмов (уменьшения объёма циркулирующей крови, уменьшения чувствительности стенок сосудов при уменьшении содержания в них натрия к прессорным воздействиям, таким, как ангиотензин, норадреналин), также и тем, что при уменьшении содержания натрия в стенках сосудов увеличивается образование в них NO. Отчасти аналогичным механизмом (повышением образования NO в эндотелии сосудов при уменьшении α-адренергической или симпатической стимуляции) обусловлена гипотензивная и сосудорасширяющая активность α-адреноблокаторов, симпатолитиков, ганглиоблокаторов и др., хотя это и не единственный механизм их гипотензивного и сосудорасширяющего эффекта.

Поскольку внутриклеточные сигнальные каскады сероводорода и оксида азота (II) во многом перекликаются (кросс-общение), и поскольку сероводород также оказывает сосудорасширяющее, кардиопротективное, ангиопротективное, антиагрегантное и противовоспалительное действие, то «сероводородная терапия» сердечно-сосудистых заболеваний чесноком или веществами, повышающими образование в организме эндогенного сероводорода, такими, как диаллил-трисульфид, может с определённой степенью условности также считаться опосредованной NO-терапией.

Как уже упоминалось, бактерицидная и антипротозойная активность нитроимидазолов, таких, как метронидазол, связана с образованием в бактериальной клетке или клетке простейшего в анаэробных условиях свободного оксида азота (II). Отчасти этот механизм играет роль и в случае нитрофуранов, таких, как фуразолидон.

В начале 90-х годов XX века было сделано несколько важных открытий, касающихся роли оксида азота (II) у растений, в результате чего стало понятным, что оксид азота (II) является важной сигнальной молекулой также и у растений.[21] Оксид азота (II) вовлечён в регуляцию большого количества разных физиологических процессов растения, таких, как регуляция защитных реакций растения на нападение патогенных микроорганизмов — бактерий, вирусов, грибков, нападение насекомых, механическое повреждение, индукция гиперчувствительности растения, регуляция симбиотического взаимодействия (например, с азотфиксирующими бактериями в корневых клубеньках бобовых или с симбиотическим грибом у некоторых видов деревьев), развитие корней и корневых волосков, стеблей, цветков, листьев. Оксид азота (II) у растений производится разными внутриклеточными органеллами, включая митохондрии, пероксисомы и хлоропласты. Он играет роль как в антиоксидантной защите (благодаря своим свойствам выступать восстановителем, то есть окисляться дальше, до нитратов), так и, наоборот, в генерации свободных радикалов и активных форм кислорода (благодаря своим свойствам выступать окислителем, в частности нитрозилировать гемовые группы и другие ионы переходных металлов).[22] Оксид азота взаимодействует с сигнальными путями многих важных фитогормонов, таких, как ауксины,[23]цитокинины.[24] Эти открытия стимулировали дальнейшее изучение роли оксида азота (II) в физиологии растений.

Атмосферный оксид азота (II) проникает в корни, стебли, листья и другие части растений и в малых концентрациях способствует повышению жизнестойкости растений (например, дольше стоят и не увядают срезанные цветы). Однако в больших концентрациях он может оказывать негативное действие, варьирующееся, в зависимости от дозы и длительности воздействия, от простого увядания, скручивания или опадания листьев и лепестков до торможения роста растения или возникновения кислотных ожогов и очагов некроза и даже полной гибели растения.[25]

Первоначальное название «эндотелиальный вазодилатирующий фактор» было предложено для общего именования нескольких предполагавшихся эндогенными сосудорасширяющими факторами, производимыми эндотелием сосудов, химических соединений, таких, например, как простагландины (химическая природа которых была тогда ещё окончательно не установлена). Позже было обнаружено, что основным, главным эндогенным вазодилатирующим фактором, производимым эндотелием сосудов, является оксид азота (II), и что вазодилатирующее действие ряда других эндогенных сосудорасширяющих веществ, как производимых самим эндотелием сосудов (например простагландинов), так и поступающих от нервных клеток или с током крови (например, ацетилхолина, гистамина) во многом опосредуется либо через индукцию биосинтеза NO, либо через влияние на тот же самый внутриклеточный гуанилатциклазно-протеинкиназно-кальциевый сигнальный каскад. С этого времени термин «эндотелиальный вазодилатирующий фактор» перестал употребляться.

Открытие важной биологической роли эндогенного оксида азота (II) и даже самого факта его производства в организме высших животных (а не бактерий) было неожиданным. Вследстаие этого в 1992 году влиятельный журнал Science назвал оксид азота (II) «Молекулой года», было образовано научно-исследовательское «Общество исследователей оксида азота» (Nitric Oxide Society) и специализированный научный журнал, целиком посвящённый публикациям о биологической роли оксида азота (II), его фармакологии и др. В 1998 году Нобелевский комитет присудил Нобелевскую премию по физиологии и медицине Фериду Мураду, Роберту Фарчготу и Луису Игнарро за открытие сигнальных свойств оксида азота (II). Исследователь Сальвадор Монкада, также идентифицировавший «эндотелиальный вазодилатирующий фактор» как молекулу NO, не был награждён в основном по бюрократическим причинам — вследствие политики Нобелевского комитета за каждое открытие награждать не более трёх первооткрывателей, даже если над ним работало несколько человек или несколько независимых исследовательских групп. По оценкам специалистов, ежегодно публикуются около 3 000 статей, посвящённых биологической роли оксида азота (II).

  1. ↑ Ignarro L.J. (2001): Nitric Oxide. A Novel Signal Transduction Mechanism For Transcellular Communication; 16: 477—483.
  2. 1 2 Weller, Richard, Could the sun be good for your heart? TedxGlasgow March 2012, posted January 2013
  3. ↑ Davies, S.A., Stewart, E.J., Huesmaan, G.R and Skaer, N. J. (1997): Neuropeptide stimulation of the nitric oxide signalling pathway in Drosophila melanogaster Malpighian tubules. Am. J. Physiol..; 273, R823-827.
  4. Hou, Y.C.; Janczuk, A.; Wang, P.G. Current trends in the development of nitric oxide donors (англ.) // Curr. Pharm. Des. (англ.)русск. : journal. — 1999. — Vol. 5, no. 6. — P. 417—471. — PMID 10390607.
  5. Radicals for life: The various forms of nitric oxide. E. van Faassen and A. Vanin, eds. Elsevier, Amsterdam 2007. ISBN 978-0-444-52236-8.
  6. Nitrite as regulator of hypoxic signaling in mammalian physiology. Med Res Rev 29, 2009, 683—741
  7. Yoon, Y.; Song, U.; Hong, S.H.; Kim, J.Q. Plasma nitric oxide concentration and nitric oxide synthase gene polymorphism in coronary artery disease (англ.) // Clinic. Chem. (англ.)русск. : journal. — 2000. — Vol. 46, no. 10. — P. 1626—1630.
  8. Tanaka Y. Kv Channels Contribute to Nitric Oxide- and Atrial Natriuretic Peptide-Induced Relaxation of a Rat Conduit Artery (англ.) // Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. — 2005. — 21 December (vol. 317, no. 1). — P. 341—354. — ISSN 0022-3565. — doi:10.1124/jpet.105.096115. [исправить]
  9. Hopper, RA; Garthwaite, J. Tonic and phasic nitric oxide signals in hippocampal long-term potentiation. (англ.) // Journal of Neuroscience (англ.)русск. : journal. — 2006. — Vol. 26, no. 45. — P. 11513—11521. — doi:10.1523/JNEUROSCI.2259-06.2006. — PMID 17093072.
  10. Taqatqeh, F; Mergia, E; Neitz, A; Eysel, UT; Koesling, D; Mittmann, T. More than a retrograde messenger: nitric oxide needs two cGMP pathways to induce hippocampal long-term potentiation. (англ.) // Journal of Neuroscience (англ.)русск. : journal. — 2009. — Vol. 29, no. 29. — P. 9344—9350. — doi:10.1523/JNEUROSCI.1902-09.2009. — PMID 19625524.
  11. ↑ Plant-based Diets | Plant-based Foods | Beetroot Juice | Nitric Oxide Vegetables | Nitric Oxide Foods - Nitric Oxide Test Strips by Berkeley Test Архивная копия от 4 октября 2013 на Wayback Machine
  12. Lundberg, JO; Eddie Weitzberg, E; Gladwin, M. T. The nitrate–nitrite–nitric oxide pathway in physiology and therapeutics (англ.) // Nature Reviews Drug Discovery : journal. — 2008. — Vol. 7. — P. 156—167. — doi:10.1038/nrd2466.
  13. Green, S. J. Nitric oxide in mucosal immunity (неопр.) // Nature Medicine. — 1995. — Т. 1, № 6. — С. 515—517. — doi:10.1038/nm0695-515.
  14. Suschek, C.; Opländer, C. Nonenzymatic NO production in human skin: Effect of UVA on cutaneous NO stores (англ.) // Nitric Oxide (англ.)русск. : journal. — 2010. — Vol. 22. — P. 120—135. — doi:10.1016/j.niox.2009.10.006.
  15. Opländer, C.; et al. Dermal application of nitric oxide in vivo: Kinetics, biological responses and therapeutic potential in humans (англ.) // Clin Pharmacol Ther (англ.)русск. : journal. — 2012. — Vol. 91. — P. 1074—1082. — doi:10.1038/clpt.2011.366.
  16. Navin, K.T.; Toshio, H.A.; Daigo, S.I.; Hatsuyo, K.; Hisako, M.; Taku, T.S.; Akihisa, A. Anti-Atherosclerotic Effect of -Blocker with Nitric Oxide–Releasing Action on the Severe Atherosclerosis (англ.)

Здоровье сосудов и Оксид азота (Nitric oxide)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Что такое оксид азота

В конце ХХ века было обнаружено, что вырабатываемый в организме оксид азота является универсальным мессенджером и регулирует основополагающие системы функционирования организма. Это открытие коренным образом изменило представления о биохимических механизмах гомеостаза. Сегодня — это самая изученная молекула в истории медицины.

Впервые, оксид азота в организме человека был обнаружен в 1977 году врачом и фармакологом Ф. Мурадом (США). Молекулой года назвал оксид азота в 1992 году журнал «Science». Спустя 6 лет ученые, сыгравшие особую роль в ее изучении, получили Нобелевскую премию за открытие ключевой роли оксида азота в сердечно-сосудистой системе. [ 1 ] С тех пор, оксиду азота посвящается 4 тысячи статей в год, а исследователи заявляют что «наука XXI века — биология оксида азота».

«Оксид азота (NO) — биологический газ, который вырабатывает сам организм, чтобы восстанавливать, сохранять, защищать клетки. Для сердца важнее кислорода» — уверен Dr. Abbas Qutab, которого в 2003 году Конгресс США назвал Врачом Года.

Оксид азота (NO) — короткоживущая парамагнитная незаряженная молекула, регуляторная система характерная для всех млекопитающих. Присутствует во всех эндотелиальных клетках независимо от размера и функции сосудов, в том числе и коже [ 2 ]. Проникает через мембраны в клетки в 1,4 раза быстрее кислорода, где выполняет функцию сигнальной молекулы или тканевого гормона.

По своим физико-химическим свойствам оксид азота (NO) представляет собой газ, который в клетках организма может находиться в трех переходящих друг в друга формах: в виде нитрозония (NO+), нитроксиланиона (NO-) и свободного радикала NO*, имеющего неспаренный электрон (N*=0). Все формы оказывают воздействие на внутриклеточные мишени. Однако NO* в виде свободного радикала из-за наличия неспаренного «лишнего» электрона обладает наиболее высокой химической активностью (в три раза большей, чем у кислорода) [ 3, 4 ]. Большинство основных химических взаимодействий NO в биологических системах включают в себя стабилизацию неспаренного электрона [ 5 ].

В просвете сосуда оксид азота быстро инактивируется (окисляется до нитритов и нитратов) растворенным кислородом, а также супероксидными анионами и гемоглобином и выводится с мочой. Эти свойства предотвращают действие оксида азота на расстоянии от места его высвобождения, что делает его важным локальным регулятором сосудистого тонуса и функции тромбоцитов.

Прямое действие оксида азота ограничивается коротким периодом полужизни (менее 4 секунд в биологических растворах) и сравнительно коротким расстоянием, на которое эта молекула может перемещаться.

При нарушении или невозможности его образования (при дисфункции эндотелия), здоровые эндотелиальные клетки пограничной области, не могут компенсировать его высвобождение [ 6 ].

О ВАЖНОСТИ СЕКРЕЦИИ ОКСИДА АЗОТА

Роль оксида азота в организме человека

Оксид азота обладает широким спектром биологического действия в организме человека. Различными механизмами регулирует включение самых разных внутриклеточных процессов: снятие спазмов и расширение сосудов · предупреждение тромбообразования · регуляция иммунных клеток · нейромедиатор межклеточной сигнализации · регуляция производства энергии · восстановление ткани и заживление ран · модуляция процессов сращивания переломов костей · защита от действий свободных радикалов · активация функции пищеварительного тракта

Снимает спазмы и расширяет сосуды (сосудорасширяющий агент)

Оксид азота — это наиболее мощный из эндогенных вазодилаторов, стимулирующий продолжительную релаксацию сосудов. Это главное вещество, регулирующее тонус кровеносных [ 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ] и лимфатических [ 15 ] сосудов. Именно от него зависит диастолическое давление, интенсивность кровообращения в тканях и органах. Расслабляет гладкомышечную мускулатуру широкого спектра мышц.

Обсуждая эндотелий, мы упомянули что расширение сосудов связано с действием оксида азота и простациклина [ 16 ]. Но простациклин имеет значительно меньшее влияние на расширение сосудов чем оксид азота — принято считать, что он просто дополняет действие NO [ 17 ].

Расширение сосудов происходит по схеме: эндотелий выделяет к расположенным рядом гладко-мышечным клеткам оксид азота, что активирует в них гуанилатциклазу которая одновременно является и рецептором оксида азота, и ферментом, который синтезирует вторичный посредник — цГМФ [ 18 ]. Повышение внутриклеточной концентрации цГМФ приводит к снижению уровня ионов кальция в цитозоле клеток и ослаблению связи между миозином и актином, что и позволяет клеткам расслабиться, то есть принять первоначальную форму и размеры [ 19 ].

Оксид азота оказывает сильное спазмолитическое действие — снимает спазмы гладкой мускулатуры кровеносных сосудов и других внутренних органов: желудка, кишечника и др. Например, действие популярных нитратов типа нитроглицерина и нитросорбида, снимающих острый приступ и спасающих жизни при стенокардии («грудная жаба»), почечной, печёночной или кишечной колике, приступах бронхиальной астмы, повышенном тонусе матки — основано лишь на том, что они вызывают производство оксида азота.

Только с открытием оксида азота стала ясна механика действия нитроглицерина — самого распространенного и эффективного лекарства которое применяют для лечения спазма коронарных артерий уже на протяжении 170 лет. При расщеплении препарата образуется NO, что приводит к расширению сосудов сердца, в результате чего уходит чувство боли.

На основе оксида азота построено большинство фармацевтических препаратов, цель которых снижение артериального давления, уменьшение сосудистого тонуса (антиангинальные средства).

Из-за своих сосудорасширяющих свойств, оксид азота активно используется в профилактике и лечении гипертонической болезни [ 20 ], инсульта, ишемической болезни сердца. Установлено, что оксид азота ухудшает протекание инфаркта миокарда, что выражается в урежении частоты сердечных сокращений, снижении артериального давления, ударного объема крови и минутного объема крови [ 21 ].

Установлено, что хронический дефицит окиси азота в организме приводит к развитию артериальной гипертонии. Если у вас повышенное кровяное давление, то это сигнал о нарушении обмена веществ, причиной которого обычно бывает недостаток оксида азота. Например, в исследовании уровня NO у детей и подростков с первичной артериальной гипертензией и гипотензией было установлено, что продукция NO при первичной гипертензии в 2 раза ниже (12,53 3,07 мкМ), чем в контрольной группе здоровых детей (24,09 3,45 мкМ; р<0,05) [ 22 ].

Недостаток оксида азота в организме приводит к развитию гипертонии. Если у вас повышенное кровяное давление, то это сигнал о нарушении обмена веществ, причиной которого обычно бывает недостаток оксида азота. Профессор Г.Г. Арабидзе: «В основе прогрессирования гипертонии лежит нарушение равновесия между ангиотензином-II и оксидом азота с избытком первого и/или с недостатком второго» [ 23, 24 ].

NO регулирует систольное давление, гломерулярное и медуллярное кровоснабжение, вызывает расслабление трабекулярной сети и ресничных мышц [ 25 ], снимает бронхоспазм, напряжение с нижних мочевых путей, регулирует моторику кишечника, вызывает релаксацию круговых мышц прямой кишки и осуществляет тоническое ингибирование области привратника. Оксид азота участвует в релаксации уретры [ 26 ] и модулирует перистальтику ротоглотки и пищевода [ 27 ].

Например, у больных с тяжелой формой бронхиальной астмы образование NO значительно снижено по сравнению со здоровыми детьми того же возраста, что согласуется с экспериментальными и клиническими данными, свидетельствующими о выраженном бронхолитическом и сосудорасширяющем действии NO в легких [ 28 ]. Ингаляция очень низких концентраций NO (5 – 20 пмоль) дает благоприятный терапевтический эффект при ряде заболеваний легких, сопровождающихся бронхоспазмом, легочной гипертензией, другими нарушениями [ 29 ].

Важный компонент предупреждения тромбообразования

NO предотвращает и тормозит агрегацию тромбоцитов [ 30 ], адгезию нейтрофилов [ 31 ] и тромбоцитов [ 32 ] к эндотелию сосудов.

Оксид азота эффективно препятствует образованию кровяных сгустков лейкоцитов и кровяных пластинок, и адгезии этих сгустков к эндотелию. Такое действие оксида азота имеет большое значение на ранних стадиях развития тромбов и при атеросклеротических повреждениях стенок сосудов. [ 33 ].

Ингибирование NO-синтазы у здоровых добровольцев достоверно увеличивает время свертывания крови и ухудшает другие показатели коагулограммы. Отмечается рассасывание геморроидальных узлов, тромбов мелких и средних вен при их варикозном расширении, снижение «плохого» холестерина в крови, предотвращение образования атеросклеротических бляшек [ 34 ]. Замедляет рост бляшек. Может обращать процесс их образования, очищать сосуды от них.

Кроме того, оксид азота может выступать в роли антиростового фактора, замедляя пролиферацию и миграцию гладко-мышечных клеток сосуда [ 35, 36 ], что происходит при развитии атеросклероза [ 37, 38, 39 ], а также синтез ими коллагена [ 40 ], который увеличивает жесткость сосуда.

Параллельно NO препятствует адгезии и миграции моноцитов в стенку сосуда, являясь, таким образом, одним из ведущих антиатеросклеротических факторов. Дефицит NO ускоряет развитие и прогрессирование атеросклероза [ 41, 42, 43 ]. Доказано, что при восстановлении нормального уровня оксида азота течение атеросклероза замедляется.

Активно изучается роль оксида азота в сдерживании развития атеросклероза, в связи с его способностью влиять на повреждающее действие гомоцистеина на сосудистую стенку, на образование комплексов окисленного холестерина с липопротеинами низкой плотности и на последующее развитие атеросклеротических бляшек. Появляются убедительные основания полагать, что NO — важный фактор, модулирующий тромботический ответ на надрыв бляшки [ 44 ]. Кроме того известно, что оксид азота вовлечен в антиатерогенное действие эстрогенов [ 45 ].

Важнейший регулятор иммунных клеток

«Оксид азота является важнейшим регулятором иммунных клеток. Это тех, что помогают бороться с инфекциями». Доктор Томас Джозеф Барк [ 46 ].

Оксид азота отвечает за цитостатические и цитотоксические эффекты макрофагов, так как клетки-киллеры используют NO для уничтожения бактерий и опухолей. Синтез оксида азота фагоцитирующими клетками связывается с регуляцией (ингибированием) разрастания (пролиферации) лимфоцитов [ 47, 48 ], микробицидным и противоопухолевым действием [ 49, 50, 51 ].

Стимулирует хемотаксис нейтрофилов [ 52, 53 ]. Стимулирует индуцированный фактором некроза опухоли синтез интерлейкина-8. Уменьшает адгезию тромбоцитов и макрофагов, снижая тем самым воспалительные каскады.

Важный нейромедиатор межклеточной сигнализации

Оксид азота является важным нейромедиатором межклеточной сигнализации, центральной и периферической нервных систем [ 54, 55, 56 ].

Вегетативная нервная система вырабатывает оксид азота. Он выделяется в синапсах, нервных окончаниях, иннервирующих разные органы. Нейрональные функции оксида азота:

– контролирует осцилляторную активность нейронов [ 57 ],
– является медиатором ноцицепции [ 58 ], термогенеза [ 59 ], обоняния [ 60 ], принятия пищи [ 61 ] и воды,
– снижает тревожность, регулирует выход нейромедиаторов [ 62 ];
– участвует в процессах координации и баланса [ 63 ], в формировании циркадных ритмов [ 64, 65 ];
– играет центральную роль в процессах долгосрочной потенциации и, соответственно, обучения и долговременной памяти [ 66, 67 ].

Регулирует производство энергии

Оксид азота и его метаболиты участвуют в регуляции окислительного фосфорилирования и продукции АКМ в митохондриях [ 68, 69 ]. Производство энергии в организме человека мы разбираем здесь.

Восстанавливает ткани и улучшает заживление ран

Активирует синтез белка на генетическом уровне, в том числе цитоскелетных и сократительных.

Рис. 1. Роль оксида азота в восстановлении (репарации) кожи [ 70 ].

Модулирует процессы сращивания переломов костей

Оксид азота стимулирует деятельность клеток костной ткани — остеобластов, чем самым создает новую костную ткань. Заботится об обмене веществ кости так, чтоб создание кости было быстрее ее разрушения.

Защита от действий свободных радикалов

Космическое излучение, зависящее от солнечной активности, может вызывать генетические повреждения, ускорять старение организма и приводить к заболеваниям. Организм защищается от потока радиации и сопровождающих его свободных радикалов, своими собственными свободными радикалами, например, оксидом азота. [ 71 ]

Оксид азота осуществляет регуляцию окислительных ферментов, предотвращающих воздействие свободных радикалов. Задерживает радикалов (ингибитор) и таким образом оказывает защитное действие на клетки и ткани в условиях окислительного стресса [ 72, 73 ].

Активация функции пищеварительного тракта

Три аспекта полезного действия оксида азота в желудке: антибактериальная, выработка слизи и расширение сосудов. [ 74 ] Формирует питьевое и пищевое поведение, поскольку регулирует кровоток и обмен солей в почках и пищеварительной системе.

Увеличение количества оксида азота в клетках приводит к продлению жизни клетки. Если рассматривать организм как сложную самоуправляющуюся и управляемую систему клеток, то смерть группы клеток, а затем и органа/системы, будет предпосылкой смерти всего организма. Смерть клетки может происходить путем запрограммированной её гибели (апоптоз), или в результате воздействия внешних факторов, когда механизм смерти клетки обусловлен гипоксией, эндо(экзо)токсикозом и иммунным конфликтом. [ 75 ]

Апоптоз является нашим собственным механизмом «выбраковки» злокачественных клеток. Есть множество научных публикаций, которые убедительно свидетельствуют об эффективном защитном действии NO против клеточного апоптоза. NO оказывает антиапоптотическое действие на гепатоциты in vivо, а также на тимоциты и лимфоциты [ 76 ]. Это можно использовать при неодегенеративных болезнях, когда клетки преждевременно умирают. Такими болезнями являются болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

Резюмируем. Оксид азота снимает спазмы и дает повышенный объем крови для клеток. Может эффективно препятствовать тромбозу кровеносных сосудов. Ускоряет заживление ран и восстановление после хирургических операций. Эффективно укрепляет иммунную систему. Предотвращает воздействие свободных радикалов. И наконец, препятствует смерти клетки. Все это указывает на то, что NO влияет на продление жизни.

Дополнительную информацию о роли оксида азота см. в Википедии.

ЧТО МЕШАЕТ СЕКРЕЦИИ?

Эндотелий и оксид азота

Сравнивая функции эндотелия и оксида азота нам становится ясно, что роль «модератора» основных функций эндотелия принадлежит оксиду азота. Именно он регулирует активность и последовательность запуска всех биологически-активных веществ, продуцируемых эндотелием. И соответственно, снижение синтеза NO является главным в развитии дисфункции эндотелия [ 77 ].

Нормально функционирующий эндотелий постоянно секретирует небольшие количества оксида азота (так называемый базовый фон), который необходим для поддержания тонуса артериальных сосудов. При механическом воздействии (усилении тока или пульсации крови), химическом, бактериальном или вирусном воздействии, его синтез значительно усиливается. Он также усиливается при дефиците кислорода в ткани (гипоксии), при чрезмерно высоком уровне гормона эстрогена, при низком статусе железа, в ответ на выброс в кровь ацетилхолина, гистамина, норадреналина, брадикинина, АТФ и др.

К сожалению, с возрастом NO вырабатывается все меньше. Осложняет ситуацию то обстоятельство, что в случае разных сосудистых нарушений именно NO-исполняющая функция эндотелия оказывается наиболее уязвимой. Причина этого — высокая нестабильность молекулы оксида азота, являющейся по природе своей свободным радикалом.

Недостаточный выход оксида азота приводит к тому, что часть образующихся в эндотелии веществ, меняют свои физиологические эффекты на противоположные. Так возникает атеросклероз, коронароспазм, утолщение (гипертрофия) сосудистой стенки и другие сосудистые патологии, которые мы рассмотрели выше.

Доказано, что значительное снижение экспрессии оксида азота клетками эндотелия, приводит к эндотелиальной дисфункции сосудистого русла и, как следствие, к повышению общего периферического сосудистого сопротивления, снижению кровоснабжения сердечной мышцы [ 78 ], мозга и др. Установлена устойчивая связь между снижением синтеза NO и хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Популярный блоггер и проповедник здорового образа жизни, сердечно-сосудистый хирург доктор Утин уверен, что проблема оксида азота гораздо шире сердечно-сосудистых заболеваний: «Большинство болезней, которые могут прервать вашу яркую и интересную жизнь возникают из-за недостатка выработки оксида азота».

Так это или нет, науке еще предстоит разобраться. Одно мы можем сказать уже сейчас точно — оксид азота важен для здоровья сосудов. Зная это, мы задаемся вопросом как же получать и поддерживать его секрецию в норме?

Образование оксида азота в организме

Существует два источника извлечения оксида азота:

  • из молекул-предшественников,
  • прямые доноры — медицинские препараты, которые распадаются в организме с выделением оксида азота. Это такие популярные лекарства как нитроглицерин, изосорбида динитрат, молсидомин, cилденафил (виагра) и др. «Новым направлением развития фармацевтики, по-видимому, следует считать создание особого класса эффективных лекарственных препаратов, напрямую регулирующих синтез эндотелиального NO и тем самым, напрямую улучшающих функцию эндотелия», — считает доктор мед. наук Бувальцев В.И. [ 79 ].

Путь постоянного приема лекарств нас не интересует, поэтому рассмотрим природный способ получения NO из молекул-предшественников. Их два:

  • путь аргинина (ферментативный),
  • и нитратный путь (неферментативный).

Неферментативное высвобождение NO нитратным способом в организме происходит лишь в контакте с бактериями полости рта или с ультрафиолетом солнца, поскольку в организме человека отсутствуют ферменты, которые могут превращать нитраты в нитриты. Например, активация ультрафиолетовым излучением высвобождения NO в коже, приводит к стимуляции меланогенеза (солнечный загар) и образованию эритемы — сильного покраснения кожи, вызванного расширением капилляров [ 80 ].

Поэтому главным способом получения оксида азота в организме, является путь окисления аминокислоты L-аргинина или её аналогов [ 81 ] молекулярным кислородом (см. рис. 2).

Рис. 2. Синтез оксида азота из L-аргинина.

Катализатором этой реакции выступает фермент нитрооксидсинтаза (NO-синтаза, или NOS), который существует в трех изоформах:.

- эндотелиальная (eNOS) — постоянно присутствует в клетках;
- нейрональная (nNOS) или мозговая (bNOS) — постоянно присутствует в клетках;
- индуцибельная (iNOS) или макрофагальная (mNOS) — фермент синтезируется в ответ на определенное внешнее воздействие на клетку (воспаление).

В норме образование оксида азота происходит в основном с помощью эндотелиальной NO-синтазы (eNOS), поскольку под влиянием nNOS выход NO низкий.

NO-синтаза (eNOS) производится из молекул-предшественников, которые должны поступать в организм с пищей [ 82 ].:

  • условно-незаменимая аминокислота L-аргинин (или её аналоги),
  • ферменты синтеза,
  • сопутствующие кофакторы (витамины, железо, аминокислоты).

Недостаток «кормовой базы», а так же поступления кислорода будет означать только одно — синтез NO будет недостаточен.

Однако, запастись предшественниками NO — это еще не все. Многочисленные исследования, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах, указывают на то, что сам по себе прием аргинина существенно не влияет на продукцию оксида азота и не вызывает длительного расширения сосудов. Другими словами, одного диетического приема пищевых донаторов оксида азота для его выхода недостаточно [ 83 ] — необходимо простимулировать его непосредственное высвобождение, и делать это постоянно, так как NO крайне короткоживущая молекула.

Так как же добиться массовой выработки оксида азота?

Наиболее важным стимулятором секреции оксида азота является напряжение сдвига. При увеличении скорости сдвига пристеночного слоя крови апикальная мембрана эндотелиоцитов деформируется, и они синтезируют NO и сосуд расширяется. Увеличение скорости кровотока стимулирует выход NO, благодаря чему поддерживается длительное расширение сосудов [ 84 ].

Что такое напряжение сдвига. Почти во всех кровеносных сосудах наблюдается слоистое течение крови, без завихрений и перемешивания слоёв. Вблизи стенки сосуда располагается слой плазмы, а по оси с большой скоростью движется слой эритроцитов. Слои скользят относительно друг друга, что создаёт сопротивление (трение) для течения крови. Между слоями возникает напряжение сдвига, вследствие разности скорости движения слоев по отношению к глубине их залегания.

Под действием однонаправленного напряжения сдвига эндотелий приобретает элипсовидную форму, вытягивается в направлении движения крови, внутри клеток изменяется ориентация органелл [ 85 ]. Поток крови деформирует эндотелиальную мембрану, что приводит к активации ионных каналов и изменению гликокаликса, белков цитоскелета, возбуждению тирозинкиназных механорецепторов на поверхности клетки [ 86 ]. Это усиливает запуск систем внутриклеточных мессенджеров и синтез биологически активных веществ, в том числе и NO, оказывающих широкий спектр местных и системных регуляторных воздействий.

Характер ответа эндотелия зависит от величины, направления и постоянства напряжения сдвига, которое напрямую связано со скоростью сдвига, скоростью потока, вязкостью крови и формой (кривизной) сосуда.

Наиболее естественный способ вызвать напряжение сдвига, и соответственно повышенную секрецию оксида азота — активная мышечная деятельность — из-за работающей мышцы увеличивается кровообращение. Вызывают секрецию оксида азота и бикарбонатные термальные спа-процедуры. Но триггер запуска выхода оксида азота здесь несколько другой. Мы подробно обсудим это далее, а сейчас поговорим о физической активности.

ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ
Используемые в статье источники:

[ 1 ] 10 декабря 1998 г. в Стокгольме (Швеция) трем ученым из США Роберту Ф. Ферчготту, Луису Дж. Игнарро и Фериду Мураду была вручена Нобелевская премия за 1998 г. в области физиологии и медицины за открытие роли «оксида азота как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе».

[ 2 ] www.ted.com

[ 3 ] Проблема оксида азота в неврологии / В. А. Малахов, А. Н. Завгородняя, В. С. Лычко и др. – Сумы: СумГПУ им. А.С. Макаренко, 2009. – 242 с.

[ 4 ] Miclescu Adriana. Nitric oxide and pain: «Something old, something new»/ Adriana Miclescu and Torsten Gordh //Acta Anaesthesiologica Scandinavica. – 2009. - N 53 (9). – Р. 110711208

[ 5 ] Kerwin J.F., Lancaster J.R., Feldman P.L. Nitric oxide: a new paradigm for second messengers // J. Med. Chem., 1995; 38: p.4343-4362.

[ 6 ] Функция эндотелия: фокус на оксид азота. Беловол А.Н., член-корресп., д. мед. н., профессор, Князькова И.И., д. мед. н., доцент кафедры внутренней медицины №1 и клинической фармакологии Харьковского национального медицинского университета.

[ 7 ] Faraci F.M. Regulation of thecerebral circulation by endothelium // Pharmacol. Ther – 1992 – Vol.56. – P. 1-22.

[ 8 ] Radomski M.W., Moncada S. Regulation of vascular homeostasis by nitric oxide // Thromb. Haemost. – 1993. – Vol. 70.- P. 36-41

[ 9 ] McLarty A.J., McGregor C.G.A., Miller V.M. Endothelium-derived factors modulate contraction of bronchial smooth muscle // Am. J. Physiol – 1993 -Vol. 264 – P. R999-R1003

[ 10 ] Манухина Е.Б., Малышев И.Ю., Архипенко Ю.В. Оксид азота в сердечно-сосудистой системе: роль в адаптационной защите // Вестник РАМН - 2000 - № 4 – С. 16-21

[ 11 ] Furlong B., Henderson A.H., Lewis M.J. et al. Endothelium-derived relaxing factor inhibits in vitro platelet aggregation // Br. J. Pharmacol - 1987. – Vol. 90 – P. 687-692

[ 12 ] Lefer A.M., Lefer D.J. Endothelial dysfunction in myocardial ischemia and reperfusion: role of oxygen-derived radicals // Basic Res. Cardiol – 1991- Vol. 86, Suppl. 2 – P. 109-116

[ 13 ] Lefer D.J., Ma X.-L., Lefer A.M. A comparison of vascular biological actions of carbon monoxide and nitric oxide // Meth. Findings Exp. Clin. Pharmacol – 1993 – Vol. 15 – P. 617–622

[ 14 ] Sneddon J.M., Vane J.R. Endothelium-derived relaxing factor reduces platelet adhesion to bovine endothelial cells // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1988. – Vol. 85. – P. 2800-2804

[ 15 ] Leak L.V., Cadet J.L., Griffin C.P., Richardson K. Nitric oxide production by lymphatic endothelial cells in vitro // Biochem. Biophys. Res. Commun – 1995 – Vol. 217 - P. 96-105

[ 16 ] Федин А.И., Старых Е.П., Путилина М.В., Старых Е.В., Миронова О.П., Бадалян К.Р. Эндотелиальная дисфункция у больных хронической ишемией мозга и возможности ее фармакологической коррекции // Медицинский научно-практический журнал «Лечащий врач». — 2015. — №5. — С. 45-52.

[ 17 ] Vanhoutte, 1997

[ 18 ] Малкоч А.В., Майданник В.Г., Курбанова Э.Г. «физиологическая роль оксида азота в организме (Часть 1).

[ 19 ] А.А. Сосунов «Оксид азота как межклеточный посредник». Московский государственный университет им. Н.П. Огарева, Саранск

[ 20 ] Бувальцев В.И. Вазодилатирующая функция эндотелия и возможные пути ее коррекции у больных артериальной гипертонией // Дис. … д-ра мед. наук: 14.00.06. М., 2003. — 222 с.

[ 21 ] Влияние оксида азота и веществ, участвующих в его метаболизме, на показатели сердечно-сосудистой системы. К. мед. наук Рахматуллина Ф.Ф. 2005

[ 22 ] Марков Х.М., Кучеренко А.Г., Домбровская И.А. Оксид азота при первичной артериальной гипертензии и гипотензии у детей и подростков. Материалы Всероссийской научно-практической конференции <Актуальные проблемы детской кардиологии>. М 1998; 35-37.

[ 23 ] Ignarro LJ, Byrns RE, Buga GM, Wood KS. Endothelium derived relaxing factor from pulmonary artery and vein possesses pharmaciilogical and chemical properties identical to those of nitric oxide radical. Circul. Research. 1987; 61: 866-879.

[ 24 ] Ludmer PL, Selwyn AP, Shook TL et al. Paradoxical vasoconstriction induced by acetylcholin in athero-sclerotic coronary arteries. New Engl. J. Med. 1986, 315: 1046-1051.

[ 25 ] Wiederholt М., Sturm A., Lepplewienhues A. Relaxation of trabecular meshwork and ciliary muscle by release of nitric oxide // Invest. Ophthalmol. Visual Sci - 1994 - Vol. 35 - P. 2515-2520

[ 26 ] Hashimoto S., Kigoshi S., Muramatsu I. Nitric oxide-dependent and oxide-independent neurogenic relaxation of isolated dog urethra // Eur. J. Pharmacol.- 1993 - Vol. 231.- P. 209-214

[ 27 ] Conklin J.L., Christensen J. et al. Neuromuscular control of the oropharynx and esophagus in health and disease / 7 Annu. Rev. Med - 1994 - Vol. 45 - P. 13-22

[ 28 ] Moncada S., Higgs A. The L-arginine - nitric oxide pathway. N Engl J Med 1993; 329: 2002-2012.

[ 29 ] Kam P.C.A., Govender G. Nitric Oxide: basic science and clinical applications. Anaesthesia 1994; 49: 515-521.

[ 30 ] Furlong B., Henderson A.H., Lewis M.J. et al. Endothelium-derived relaxing factor inhibits in vitro platelet aggregation // Br. J. Pharmacol - 1987. - Vol. 90 - P. 687-692

[ 31 ] Secco D.D., Paron J.A., de Oliveira S.H. et al. Neutrophil migration in inflammation: nitric oxide inhibits rolling, adhesion and induces apoptosis // Nitric Oxide - 2003- Vol. 9 - P. 153-164

[ 32 ] Sneddon J.M., Vane J.R. Endothelium-derived relaxing factor reduces platelet adhesion to bovine endothelial cells // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 1988.- Vol. 85.- P. 2800-2804

[ 33 ] Габбасов З.А., Попов Е.Г. «Изучение агрегационной активности тромбоцитов у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями методами лазерной агрегатометрии // Новости А/О Юнимед. 2001. Т.8. С.4

[ 34 ] Chhabra N. Endothelial dysfunction — a predictor of atherosclerosis // Internet J. Med. — Update. — 2009. — Vol. 4 (1). — P. 33-41.

[ 35 ] Sarkar R., Meinberg EG, Stanley JС et al. Nitric oxide reversibility inhibits the migration of cultured vascular smooth muscle cells. Circ. Res. 1996: 78: 225-230.

[ 36 ] Comwell TL, Arnold E, Boerth NJ, Lincoln TM. Inhibition of smooth muscle cell growth by nitric oxide and activation of cAMP-dependent protein kinase by cGMP. Amer. J. Physiol. 1994; 267: C1405-1413.

[ 37 ] А.А. Сосунов «Оксид азота как межклеточный посредник». Московский государственный университет им. Н.П. Огарева, Саранск

[ 38 ] Esper R.J., Nordaby R.A., Vilarino J.O. et al. Endothelial dysfunction: a comprehensive appraisal // Cardiovascular Diabetology. — 2006. — Vol. 5 (4). — P. 1-18.

[ 39 ] Landmesser U., Hornig B., Drexler H. Endothelial function. A critical determinant in atherosclerosis? // Circulation. — 2004. — Vol. 109 (suppl II). — P. II27-II33.

[ 40 ] Kolpakov V, Gordon D, Kulik TJ. Nitric oxide-generating compounds inhibit total protein and collgen synthesis in cultured vascular smooth cells. Circul. Res. 1995; 76: 305-309.

[ 41 ] Fegan P.G., Tooke J.E., Gooding K.M., Tullett J.M., MacLeod K.M., Shore A.C. Capillary pressure in subjects with type 2 diabetes and hypertension and the effect of antihypertensive therapy // Hypertension. — 2003. — Vol. 41 (5). — P. 1111-1117.

[ 42 ] Gibbons G.H., Dzau V.J. The emerging concept of vascular remodeling // N. Engl. J. Med. — 1994. — Vol. 330. — P. 1431-1438.

[ 43 ] Lind L., Granstam S.O., Millgård J. Endotheliumdependent vasodilation in hypertension: a review // Blood Pressure. — 2000. — Vol. 9. — P. 4-15.

[ 44 ] Shah PK. New insights inio the pathogenesis and prevention of acute coronary symptoms. Amer. J. Cardiol. 1997: 79: 17-23.

[ 45 ] Реутов В.П. «Цикл окиси азота в организме млекопитающих.// Успехи биол. химии. 1995. Т.35. С. 189-228

[ 46 ] Dr. Thomas Joseph Burke, Ph.D.

[ 47 ] Al-Ramadi B.K., Meissler J.J., Huang D., Eisenstein Т.К. Immunosuppression induced by nitric oxide and its inhibition by interleukin-4// Eur. J. Immunol - 1992 - Vol.22.- P. 2249-2254

[ 48 ] Mills C.D. Molecular basis of «suppressor» macrophages. Arginine metabolism via the nitric oxide synthetase pathway // J. Immunol -1991- Vol. 146 - P. 2719-2723

[ 49 ] Drapier J.-C. L-arginine-derived nitric oxide and the cell-mediated immune response // Res. Immunol.- 1991.- Vol. 142.-P. 553-555

[ 50 ] Kolb H., Kolb-Bachofen V. Nitric oxide: A pathogenic factor in autoimmunity // Immunol. Today.- 1992.-Vol. 13.-P. 157-160

[ 51 ] Marietta M.A., Yoon P.S., Lyengar R. et al. Macrophage oxidation of L-arginine to nitrite and nitrate: Nitric oxide is an intermediate // Biochemistry - 1988 - Vol. 27 - P. 8706-8711

[ 52 ] Beauvais F., Michel L., Dubertret L. Exogenous nitric oxide elicits chemotaxis of neutrophils in vitro // J. Cell. Physiol.- 1995.- Vol. 165.- P. 610-614

[ 53 ] Kaplan  S.S., Billiar  T.R., Curran R.D. et al. Inhibition of neutrophil chemotaxis with NG-monomethyl-L-arginine: a role for  cyclic GMP // Blood - 1989 - Vol. 74 - P. 1885-1887

[ 54 ] Kolb H., Kolb-Bachofen V. Nitric oxide: A pathogenic factor in autoimmunity // Immunol. Today. - 1992.-Vol. 13.-P. 157-160.

[ 55 ] Miyazawa Т., Yasuda K., Fujimoto K., Kaneda T. Presence of phosphatidylcholine hydroperoxide in human plasma // J. Biochem - 1988 - Vol. 103 - P. 744-746.

[ 56 ] Snyder S.H. Nitric oxide: 1st in a new class of neurotransmitters // Science - 1992 - Vol. 257 - P. 494-496

[ 57 ] Pape H.C., Mager R. Nitric oxide controls oscillatory activity in thalamocortical neurons // Neuron.- 1992.- Vol.9.- P.441-448

[ 58 ] Przewlocka B., Machelska H., Przewlocka R.Involvement of the nitric oxide pathway in nociceptive processes in the central nervous system in rats // Regulatory Peptides - 1994 - Suppl. 1- P.S75-S76

[ 59 ] Simon E. Nitric oxide as a peripheral and central mediator in temperature regulation // Amino Acids.- 1998.- Vol.14.- P.87-93

[ 60 ] Beer H., Shephard G.M. Implications of NO/cGMP system for olfaction // Trends Neurosci.- 1993.- Vol. 16.-P. 5-9

[ 61 ] Choi Y.H., Furuse М., Okumura J., Denbow D.M. Nitric oxide controls feeding behavior in the chicken // Brain Res - 1994 - Vol.654 - P. 163-164

[ 62 ] Bruhwyler J., Chleide E., Liegeois J.F., Carreer F. Nitric oxide: A new messenger in the brain // Neurosci. Behav. Rev.- 1993.- Vol. 17.- P.373-385

[ 63 ] Garthwaite J. Nitric oxide and cell-cell signalling in the central nervous system // Biol.hem./Hoppe-Seyler - 1992.- Vol. 373.- P. 743

[ 64 ] Gillette M.U. Cellular and biochemical mechanisms underlying circadian rhythms in vertebrates // Curr. Opin. Neurobiol - 1997- Vol. 1- P.797-804

[ 65 ] Golombek D.A., Agostino P.V., Plano S.A., Ferreyra G.A. Signaling in the mammalian circadian clock: the NO/cGMP pathway // Neurochem. Int.- 2004 - Vol.45 - P. 929-936

[ 66 ] Dawson T.M., Dawson V.L., Snyder S.H. A novel neuronal messenger molecule in brain: The free radical, nitric oxide // Ann. Neurol.- 1992 - Vol.32 - P. 297-311

[ 67 ] Stevens C.F. Quantal release of neurotransmitter and long-term potentiation // Cell - 1993 - Vol. 72, Suppl.- P.55-63

[ 68 ] Brookes P.S., Levonen A.-L., Shiva S. et al. Mitochondria: regulators of signal transduction by reactive oxygen and nitrogen species // Free Radic. Biol. Med - 2002 - Vol. 33 - P. 755-764

[ 69 ] Cooper C.E. Competitive, reversible, physiological? Inhibition of mitochondrial cytochrome oxidase by nitric oxide // IUBMB Life.- 2003.- Vol. 55.- P. 591-597

[ 70 ] Вопросы современной педиатрии / 2009 / Том 8 / №4

[ 71 ] В. А. Ямшанов Эфолюционная роль оксида азота в проявлении циркадианной активности и защщите организма от космических излучений. Российский научный центр радиологии и хирургических технологий Росмедтехнологий, г. Санкт-Петербург. Журнал Успехи Геронтологии. 2009. Т. 22.№ 2. С. 282–284

[ 72 ] Joshi M.S., Ponthier J.L., Lancaster J.R. Cellular antioxidant and pro-oxidant actions of nitric oxide // Free Radic. Biol. Med.- 1999.- Vol. 27.- P. 1357-1366

[ 73 ] Padmaja S., Huie R.E. The reaction of nitric oxide with organic peroxyl radicals // Biochem. Biophys. Res. Commun - 1993 - Vol. 195 - P. 539-544

[ 74 ] http://www.beloveshkin.com/2016/01/udivitelnye-prevrashheniya-nitratov-v-organizme.html

[ 75 ] Г.А. Рябов, Ю.М. Азизов «Роль оксида азота как регулятора клеточных процессов при формировании полиорганной недостаточности». Учебно-научный центр МЦ УД Президента РФ, Москва.

[ 76 ] Там же.

[ 77 ] Дисфункция эндотелия как новая концепция профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. В.И. Бувальцев, Москва. www.eurolab.ua

[ 78 ] А.Е. Березин, 2015

[ 79 ] Дисфункция эндотелия как новая концепция профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. В.И. Бувальцев, Москва. Ссылка на статью см. [ 77 ]

[ 80 ] Cals-Grierson M.-M., Ormerod A. D. Nitric oxide function in the skin. // Nitric oxide. – 2004 - №10. P. 179-193

[ 81 ] Кроме L-аргинина NOS может использовать в качестве субстратов гомоаргинин, аргиниласпарагин, метиловый эфир аргинина, гуанидинотиолы.

[ 82 ] L-аргинином богаты такие продукты как листовые овощи, свекла, салат.

[ 83 ] Sandbakk S.B. Effects of acute supplementation of L-arginine and nitrate on endurance and sprint performance in elite athletes / S.B. Sandbakk, O. Sandbakk, O. Peacock, P. James, B. Welde, K. Stokes, N. Böhlke, A.E.Tjonna // Nitric Oxide. – 2015. – № 48. – Р. 10–15.

[ 84 ] Функция эндотелия: фокус на оксид азота. Беловол А.Н., член-корресп., д.мед.н., профессор, Князькова И.И., д.мед.н., доцент кафедры внутренней медицины №1 и клинической фармакологии Харьковского национального медицинского университета repo.knmu.edu.ua

[ 85 ] Dewey 1981, Helmlinger 1991, Vyalov 1996

[ 86 ] Ngai, 2010

https://thermalwater.com.ua/narushenie-krovosnabzhenia/nitric-oxide/

Использование статьи на других ресурсах приветствуется при условии индексированной обратной ссылки

Поиск по тегам: 

Оксид азота (II) и оксид азота (IVАзотная кислота, строение молекулы и получение. Окислительные свойства азотной кислоты.

Урок: Оксид азота (II) и оксид азота (IVАзотная кислота, строение молекулы и получение. Окислительные свойства азотной кислоты.

Цели: Повторить и закрепить знания об общих химических свойствах кислот; изучить строение молекулы азотной кислоты, физические и специфические химические свойства азотной кислоты – взаимодействие ее с металлами; познакомить учащихся с промышленным и лабораторным способами получения чистой азотной кислоты.

Ход урока:

I Повторение.

Учитель: На прошлых уроках мы изучили некоторые соединения азота. Давайте вспомним их.

Ученик: Это аммиак, соли аммония, оксиды азота.

Учитель: Какие оксиды азота являются кислотными?

Ученик: Оксид азота (III) N2O3 – азотистый ангидрид и оксид азота (V) N2O5 – азотный ангидрид, ему соответствует азотная кислота HNO3.

Учитель: Каков качественный и количественный состав азотной кислоты

II Состав и строение HNO3

1. Реакции с металлами. Поскольку атом азота в положительных степенях окисления является окислителем, причем чем выше степень окисления, тем сильнее способность отбирать электроны у других атомов, то с металлами – по сути своей восстановителями – оксиды азота будут реагировать. Продукты при этом могут получаться совсем разные, в зависимости от условий реакции и самого металла. Например, раскаленной меди все оксиды азота отдают кислород, а сами превращаются в простое вещество азот:

По количеству образовавшихся оксида меди и азота можно установить, какой именно из оксидов азота реагировал с медью.

2. Реакции с неметаллами. В первую очередь рассмотрим реакции с кислородом. Здесь между оксидами наблюдается различие, и весьма существенное.

Оксид NO реагирует с кислородом с образованием оксида азота(IV). Реакция обратимая. Причем с повышением температуры скорость этой реакции уменьшается:

2NO + O2 = 2NO2.

Оксид NO2 с кислородом вообще не реагирует.

Озон переводит оба оксида в оксид азота(V).

Оксид азота(II) NO присоединяет озон полностью:

2NO + O3 = N2O5.

Оксид азота(IV) NO2 в реакции с озоном выделяет еще и кислород:

2NO2 + O3 = N2O5 + O2.

3. Реакции с водой. Оксид NO с водой не реагирует. Оксид NO2 с водой образует две кислоты – азотную (степень окисления азота +5) и азотистую (степень окисления азота +3). В присутствии кислорода оксид NO2 целиком переходит в азотную кислоту:

2NO2 + Н2O = НNО3 + НNO2,

4NO2 + O2 + 2Н2О = 4НNО3.

4. Реакции c кислотами. Ни один из оксидов – NO или NO2 – не реагирует с кислотами.

5. Реакции со щелочами. Оба оксида азота реагируют со щелочами.

Оксид NO образует с щелочью соль азотистой кислоты, оксид азота(I) и азот:

10NO + 6NaOH = 6NaNO2 + N2O + N2 + 3h3O.

Оксид NO2 образует с щелочью соли двух кислот – азотной и азотистой:

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + h3O.

Вернемся к нашей тайне степеней окисления. При переходе кислородных соединений азота из состояния «газ», где свободно можно двигаться, в состояние «водный раствор», где больше толкотни, где процветает коллективизм, где существуют и активно действуют полярные молекулы воды, никто уже не позволит молекуле, атому или иону быть в одиночестве, происходит «смена ориентации». Устойчивыми становятся как раз нечетные степени окисления, как и положено элементу из нечетной группы. (Устойчивыми, правда, относительно. Азотистая кислота, например, может существовать только в растворе, иначе она разлагается. Но кислот, формально соответствующих оксидам азота(II) и (IV), вообще не существует. Все познается в сравнении.)

Интересно, что со щелочами реагирует не только явно кислотный оксид NO2, но и NО – по свойствам и степени окисления некислотный, при этом получаются соединения других степеней окисления – нечетных! Тайна? Вполне!ная кислота, строение молекулы и получение.

Опытным путём доказано, что в молекуле азотной кислоты между двумя атомами кислорода и атомом азота две химические связи абсолютно одинаковые – полуторные связи. Степень окисления азота +5, а валентность равна IV.

Физические свойства

Азотная кислота HNO3 в чистом виде - бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде; t°пл.= -41°C; t°кип.= 82,6°С, r = 1,52 г/см3. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.

Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО2 и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:

N2 + O2 грозовые эл.разряды→ 2NO

2NO + O2 → 2NO2

4НNО3 свет→ 4NО2↑(бурый газ) + 2Н2О + О2

Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько дней при кратком контакте. Пожелтение кожи свидетельствует о разрушении белка и выделении серы (качественная реакция на концентрированную азотную кислоту – жёлтое окрашивание из-за выделения элементной серы при действии кислоты на белок – ксантопротеиновая реакция). То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.

Получение

1. Лабораторный способ

KNO3 + h3SO4(конц) → KHSO4 + HNO3 (при нагревании)

2. Промышленный способ

Осуществляется в три этапа:

a) Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO

4Nh4 + 5O2 → 4NO + 6h3O (Условия: катализатор – Pt, t = 500˚С)

б) Окисление кислородом воздуха NO до NO2

2NO + O2 → 2NO2

в) Поглощение NO2 водой в присутствии избытка кислорода

4NO2 + О2 + 2h3O ↔ 4HNO3и 3NO2 + h3O ↔ 2HNO3+NO (без избытка кислорода)

Применение

в производстве минеральных удобрений;

в военной промышленности;

в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;

в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).

в производстве взрывчатых и отравляющих веществ

Вопросы для контроля:

№1. Степень окисления атома азота в молекуле азотной кислоты

a. +4 b. +3 c. +5 d. +2

№2. Атом азота в молекуле азотной кислоты имеет валентность равную -

a. II b. V c. IV d. III

№3. Какими физическими свойствами характеризуют чистую азотную кислоту?

a. без цвета b. не имеет запаха c. имеет резкий раздражающий запах d. дымящая жидкость

e. окрашена в жёлтый цвет

№4. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции:

a) Nh4 + O2 1) NO2

b) KNO3 + h3SO4 2) NO2 + О2 + h3O

c) HNO3 3) NO + h3O

d) NO + O2 4) KHSO4 + HNO3

№5. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, покажите переход электронов, укажите процессы окисления (восстановления; окислитель (восстановитель):

NO2 + О2 + h3O ↔ HNO3

Д/З, таблица 15, с.55, упр.1,3,4, с.59

24. Промышленные отравления хлором и окислами азота. Меры профилактики.

Хлор.

Хлор - зеленовато-желтый газ с резким запахом, тяжелее воздуха в 2.5 раза. Применяется в химической промышленности, а также использу­ется на водопроводных станциях для хлорирования воды.

Отравление хлором (острое) обычно имеет место при авариях на хи­мически опасных объектах. При этом страдает персонал объекта, кроме того облако хлора может распространяться на более или менее значи­тельное расстояние, вызывая массовое поражение людей.

При остром отравлении возникает токсический ларингит, бронхит, в более тяжелых случаях - отек легких, пневмония. Вдыхание концен­трированных паров хлора вызывает химический ожог верхних дыхатель­ных пугей и может привести к рефлекторной остановке дыхания.

В клинической картине, развивающейся при отравлении хлором, вы­деляют период раздражения (рефлекторный период), обусловленный раз­дражающим действием хлора на слизистую дыхательных путей, глаза. При этом возникает ощущение жжения и царапанья в дыхательных путях, ощущение затруднения дыхания, резь в глазах, слюнотечение.

Одним из грозных проявлений поражения хлором является развитие токсического отека легких. Причиной его является повышение прони­цаемости капиллярной и альвеолярной стенки, что приводит к выпотева-нию жидкой части крови и протеинов. Токсический отек легких возника­ет как в результате непосредственного воздействия хлора на легочную ткань, так и в результате общих расстройств в организме.

Оксиды азота.

Оксиды азота могут вызывать промышленные отравления на химиче­ском производстве, при проведении взрывных работ.

К окислам азота относятся оксид азота (NO) - бесцветный газ, а также диоксид азота (N02), образующийся из оксида азота на воздухе в результате присоединения кислорода и представляющий собой в обычных условиях летучую жидкость.

Механизм токсического действия оксида и диоксида азота различен.

Оксид азота (N0) относится к метгемоглобинобразов отелям. Он попадает в организм ингаляционно и, присоединяясь к гемоглобину крови, образует метгемоглобин. В результате этого гемоглобин утрачивает спо­собность связывать и переносить кислород, развивается гипоксия (и даже аноксия). Характерны мозговые, сердечно-сосудистые расстройства.

Диоксид азота (N02) в дыхательных путях легко растворяется в во­де с образованием азотной кислоты, которая вызывает химический ожог (действует прижигающе). Для диоксида азота характерно поражение ор­ганов дыхания с развитием токсического отека легкого. Кроме азотной кислоты из диоксида азота в дыхательных путях образуется азотистая кислота, которая реагирует со щелочными компонентами тканей, образуя нитриты и нитраты. Нитриты всасываются в кровь, вызывая угнетение ЦНС, снижение артериального давления, метгемоглобинобразование, гемолиз, билирубинемию и др. Нитраты в кишечнике могут трансфор­мироваться в нитрозамины. которые являются канцерогенными вещества­ми.

Первые симптомы отравления развиваются примерно через 6 часов после начала работы и проявляются в виде кашля, одышки, удушья, в тяжелых случаях - отека легких, бронхопневмонии.

Хроническое отравление окислами азота развивается при длитель­ном воздействии малых концентраций, проявляется головными болями, общей слабостью, зеленовато-желтым цветом кожи, зеленоватым налетом на слизистой полости рта, повышением свертываемости крови, наличием в крови метгемоглобина.

Профилактика.

1.           Санитарно-технические мероприятия - эффективная вентиляция, герметизация, проветривание выработок после взрывных работ (для оксидов азота).

2.           Обеспеченность персонала химических объектов индивидуальными средствами защиты органов дыхания и инструктирование: их по пра­вилам техники безопасности и поведения в случае аварии.

3.           Лечебно-профилактические мероприятия - к работе с окислами азота и хлором не допускаются лица с хроническими заболеваниями орга­нов дыхания.

4.           Гигиеническое нормирование - ПДК для хлора в производственных помещениях составляет 1 мг/м , для окислов азота - 5 мг/м .

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Оксиды азота

Оксиды азота входят в состав так называемых взрывных и пороховых газов, образующихся при стрельбе, взрывах, запуске ракет, оснащенных двигателями, работающими на твердом ракетном топливе. Наибольшее значение, с точки зрения опасности воздействия на человека, имеют диоксид (NO2) и монооксид (NO) азота.

Интоксикация оксидами азота, в зависимости от условий (концентрация и соотношение веществ во вдыхаемом воздухе), может развиваться либо по удушающему (токсический отек легких), либо по шокоподобному (метгемоглобинообразование, ожог легких), либо по обратимому (падение АД) типу.

Наиболее типичным для оксидов азота является удушающее действие, приводящее к развитию отека легких. В основе действия лежит способность веществ активировать свободнорадикальные процессы в клетках, формирующих альвеолярно-капиллярный барьер. Так, NO2, взаимодействуя в водной среде с кислородом, инициирует образование супероксидных и гидроксильных радикалов, перекиси водорода. Действуя на глутатион, аскорбиновую кислоты, токоферол и т.д., токсикант повреждает низкомолекулярные элементы антирадикальной защиты клеток. В результате активируется перекисное окисление липидов и повреждаются биологические мембраны клеток, формирующих альвеолярно-капиллярный барьер.

Вдыхание диоксида азота в очень высоких концентрациях приводит к быстрому развитию нитритного шока, часто заканчивающегося гибелью пострадавших. В основе нитритного шока лежит образование в крови метгемоглобина и химический отек легких. При ингаляции монооксида азота, происходит образование нитрозилгемоглобина с последующим превращением его также в метгемоглобин. Количество образовавшегося метгемоглобина при ингаляции оксидов азота в концентрациях до 0,15 г/м3 невелико и не играет существенной роли в проявлении токсических эффектов. При более высоких концентрациях роль метгемоглобинообразования в механизме развития патологии возрастает.

В случае преобладания в газовой смеси монооксида азота развивается так называемая обратимая форма интоксикации. Поражение сопровождается одышкой, рвотой, падением артериального давления за счет сосудорасширяющего действия NO. Эти явления быстро проходят после удаления пораженного из зараженной атмосферы.

Паракват

Паракват - 1,1-диметил,4,4-дипиридил хлорид, является контактным неселективным гербицидом. В 1955 году его стали широко использовать в сельском хозяйстве. Основными поставщиками пестицида являются Китай, Тайвань, Италия, Япония, Великобритания и США. Применение ядохимиката разрешено более чем в 130 странах.

Физико-химические свойства. Токсичность

Паракват - кристаллическое вещество белого цвета, без запаха. Хорошо растворяется в воде и спиртах; температура кипения 3000С (при этом препарат разлагается). Применяется паракват в виде крупнодисперсного аэрозоля (300-600 мкм). После оседания аэрозольных частиц на почву агент быстро разрушается с образованием малотоксичных продуктов. Смертельная доза для человека составляет приблизительно 3-5 г/чел.

Токсикокинетика

Наиболее частой причиной отравления людей является поступление параквата через рот. После приема вещество всасывается в тонком кишечнике и распределяется в организме. Легкие активно захватывают паракват через механизм аккумуляции биогенных аминов, метаболизм которых в основном проходит в легочной ткани.

Основные проявления интоксикации

Действуя в дозах выше среднелетальных, вещество поражает все жизненно важные органы (печень, почки, легкие). Развиваются: ожог слизистой желудочно-кишечного тракта, диарея, повреждение паренхиматозных органов и острый токсический альвеолит. Характерна отсроченная гибель отравленных через несколько дней или недель от нарастающего фиброза легких.

Поражение легких при интоксикации паракватом протекает в две фазы. В первую - деструктивную (1 - 3 сутки) - наблюдается гибель и десквамация альвеолоцитов 1-го и 2-го типов, что становится причиной острого альвеолита, токсического отека легких. Во второй фазе - пролиферативной - происходит замещение альвеолоцитов кубовидными клетками, постепенное разрастание фиброзной ткани.

В механизме токсического действия параквата ведущую роль играет образование в результате его метаболизма клетками, накапливающими вещество, активного промежуточного продукта, инициирующего свободнорадикальный процесс. Повреждение мембран вследствие активации перекисного окисления липидов, сопровождается гибелью клеток, формирующих альвеолярно-капиллярный барьер. Наиболее чувствительны к параквату альвеолоциты I типа. Возможно, что в основе повреждения альвеолоцитов лежит не только активация ПОЛ, но и другие механизмы.

Важную роль в процессе разрастания соединительной ткани в легких играют альвеолярные макрофаги и нейтрофилы крови. Эти клетки, активированные паракватом, продуцируют специфические гликопротеины, усиливающие пролиферацию фибробластов и их фиксацию на базальной мембране альвеол.

При отравлениях паракватом абсолютно противопоказана оксигенотерапия. Данное мероприятие достоверно ускоряет гибель отравленных. Только в случаях угрожающей жизни гипоксемии (РО2 в артериальной крови менее 40 мм Hg) возможна ингаляция кислорода.

Диагностика поражения ОВТВ пульмонотоксического действия

Поскольку транзиторные токсические реакции быстро исчезают, а стойкие признаки острого ингаляционного поражения формируются постепенно, диагностика развивающейся патологии в ранние сроки представляет известную сложность. Рентгенографические изменения в легких в первые часы после воздействия ОВТВ отсутствуют; содержание газов в крови - в пределах нормы. Существуют косвенные признаки, позволяющие предположить возможность поражения пульмонотоксикантами. К их числу относятся: ожог кожи лица, слюнотечение, затруднение дыхания, кашель и т.д. Лиц, доставленных из зоны пожара (особенно при возгорании синтетических материалов) или взрыва в закрытом помещении всегда следует рассматривать как потенциально отравленных. Особое внимание следует уделять пострадавшим, находящимся в бессознательном состоянии, поскольку вероятность получить тяжелое отравление у них выше.

Медицинская защита.

Специальные санитарно-гигиенические мероприятия: использование индивидуальных технических средств защиты (средства защиты органов дыхания) в зоне химического заражения.

Специальные лечебные мероприятия:

-своевременное выявление пораженных;

-применение средств патогенетической и симптоматической терапии состояний, угрожающих жизни, здоровью, дееспособности, в ходе оказания первой, доврачебной и первой врачебной помощи пострадавшим;

-подготовка и проведение эвакуации.

4.1 Окислы азота

Содержание мероприятий медицинской помощи зависит от периода патологического процесса. Они направлены на профилактику развития или купирование гипоксии, предотвращение или уменьшение выраженности отека легких.

В целом, главные направления тактики лечения пораженных оксидами азота и азотной кислотой аналогичны терапевтическим мероприятиям при отравлениях ОВ удушающего действия (фосгеном), однако имеют ряд особенностей, обусловленных относительной специфичностью патогенеза.

Во-первых, в механизме действия окислителей ведущую роль играет резко выраженная активация процессов ПОЛ, поэтому в ранние сроки оказания медицинской помощи абсолютно показано введение антиоксидантов в больших дозах (15—20 мл 5% раствора аскорбиновой кислоты).

Во-вторых, при поражениях оксидами азота существенное значение имеет местное действие яда с ожогами верхних дыхательных путей и развитием бронхоспазма, отека гортани. Для купирования этих проявлений целесообразно назначать бронхолитики, противоотечные и десенсибилизирующие средства. В дальнейшем следует предусмотреть длительное лечение торпидно текущих гнойных трахеобронхитов.

В-третьих, в раннем периоде отравлений окислителями имеет относительные противопоказания назначение оксигенотерапии вследствие местного прооксидантного действия кислорода. Ее следует применять лишь при появлении выраженных признаков гипоксии и в более поздние сроки интоксикации при развитии альвеолярной фазы отека легких.

Четвертой особенностью лечебной тактики является обязательное назначение антикоагулянтов (гепарина) в связи с заметным вкладом нарушений в свертывающей и противосвертывающей системах (тромбозы) в течение интоксикации оксидами азота и азотной кислотой.

Первая и доврачебная помощь заключается в удалении пострадавшего из загазованной обстановки, обеспечении покоя и тепла. Положение пострадавших — сидя или полусидя. При необходимости промыть глаза водой или 2% раствором натрия гидрокарбоната. После промывания в глаза закапывают 2% раствор новокаина и закладывают 5% синтомициновую эмульсию.

При кашле и затрудненном дыхании — вдыхание противодымной смеси, введение внутримышечно 1,0 мл 0,1% раствора атропина, 1,0 мл 1% раствора димедрола, 1,0 мл 2% раствора промедола.

При нарастающем отеке гортани — внутримышечно 10 мл 10% раствора кальция глюконата, 1—2 мл 5% раствора эфедрина гидрохлорида.

При попадании кислоты на кожу, пораженный участок необходимо обильно и длительно промыть под струей воды. На места ожогов накладывают асептические повязки.

Первая врачебная помощь. С целью профилактики развития токси­ческого отека легких — горчичники и банки на грудь, внутривенное введение 15—20 мл 5% раствора аскорбиновой кислоты, 10 мл 5% раствора унитиола и 40 мг фуросемида, 2—3 вдоха бекотида или парентеральное введение 60—90 мг преднизолона.

При ларингобронхоспазме подкожное введение 1 мл 0,1% раствора атропина сульфата, 1 мл 5% раствора эфедрина гидрохлорида, внутривенно 10 мл 2,4% раствора эуфиллина.

Лица, эвакуированные из загазованного пространства, даже при от­сутствии клинических симптомов интоксикации, должны находиться под постоянным медицинским наблюдением не менее 24 часов.

В этот период ограничивается потребление воды и пищи. Каждые 2—3 часа в течение периода обсервации проводится перкуссия и аускультация легких.

Обязательным является рентгенологическое исследование лег­ких. Ранними признаками начинающегося отека являются опущение нижних границ легких, уменьшение подвижности легочных краев, появление тимпанического оттенка перкуторного звука и мелкопузыр­чатых хрипов в задне-нижних отделах легких.

При появлении первых признаков отека показано внутривенное введение кортикостероидных препаратов (преднизолона по 150—200 мг или гидрокортизона по 200—250 мг), 40 мг фуросемида, гепарина по 5 000 ЕД 4 раза в сутки. Кровопускание (200—300 мл) и наложение венозных жгутов на конечности (при сохранении пульса) проводится с целью снижения объема циркулирующей крови только в начальный период отека легких.

С осторожностью и только при явных признаках гипоксии необходимо проводить ингаляции увлажненного кислорода при его концентрации в газовоздушной смеси не более 40%, так как кислород усиливает токсические эффекты оксидов азота (прооксидантное действие кислорода).

Квалифицированная и специализированная медицинская помощь.

Проводятся в условиях стационара по общепринятым стандартам лечения. При прогрессировании отека легких, неэффективности проводимой терапии, нарастании гипоксии, нарушении ритма и частоты дыхания, потере сознания необходим перевод больного на искусственную вентиляцию легких с положительным давлением в конце выдоха. Не показано лечение кислородом под повышенным давлением.

Оксиды азота и пары азотной кислоты

Оксиды азота относятся к веществам быстрого действия, отличаются высокой реакционной способностью и достаточно хорошей растворимостью в воде. Пары азотной кислоты и оксиды азота часто встречаются в продуктах горения различных материалов, содержащих в своем составе азот.

Азотная кислота – бесцветная или желтоватая (за счет присутствия диоксида азота) «дымящая» жидкость, пары которой в 2,2 раза тяжелее воздуха, при нагревании разлагается с выделением диоксида азота. Азотная кислота является сильнейшим окислителем.

Оксид азота – бесцветный газ, нестойкое соединение и при выделении в атмосферу через 30 секунд переходит в диоксид азота.

Диоксид азота – летучая жидкость бурого цвета, хорошо растворяется в воде с образованием азотной кислоты и оксида азота.

Тетраоксид азота N2O4 – бесцветная жидкость со специфическим запахом. При температуре 20 0 С жидкость становится желтой и выделяет пары – диоксида азота. В присутствии воды образует азотную и азотистую кислоты.

С точки зрения опасности для человека значение в условиях пожара имеет диоксид азота.

Диоксид азота – мощный окисляющий агент, взаимодействует в организме с ненасыщенными связями в биомолекулах, в водной среде образует азотную и азотистую кислоту, способную денатурировать биомолекулы. Большая часть вдыхаемого диоксида азота осаждается в верхних дыхательных путях. Диоксид азота, имеющий один неспаренный электрон, способен взаимодействовать с ненасыщенными связями биомолекул, вызывая пероксидацию последних, а это вызывает нарушение структуры и функции клеток. С другой стороны, диоксид азота способен взаимодействовать с внутриклеточными восстанавливающими агентами – глутатионом, альфа токоферолом, аскорбиновой кислотой, НАДФН2, НАДН2 и т. д. Снижение уровня эндогенных антиоксидантов сопровождается увеличением содержания активных форм кислорода и кислородных радикалов, инициирующих свободнорадикальные процессы пероксидации в клетке. И, наконец, диоксид азота и оксид азота взаимодействуют с перекисью водорода. Это взаимодействие приводит к наработке гидроксильного радикала – мощного инициатора пероксидации:

Вследствие высокой химической активности и относительно хорошей растворимости в воде повреждающее действие диоксида азота реализуется в основном в месте контакта с тканью. Отличие нитроксидного отека в том, что эндотелий кровеносных капилляров повреждается незначительно. В этом случае отечная жидкость содержит малое количество белка и форменных элементов крови. Клинически выраженная стадия отека может развиваться быстрее (4-6 часов), чем при фосгенном отеке (до 12-24 часов).

Азотная кислота и ряд оксидов азота (NO2, N2O4, N2O5) обладают раздражающим действием, вызывая химические ожоги кожи, глаз, слизистых оболочек дыхательных путей. Резорбтивные эффекты связаны с действием – NO, N2O2, , N2O3. Оксиды азота, всасываясь в организм, под действием влаги превращаются в азотную кислоту и азотистую кислоту, которые реагируя со щелочными валентностями тканей, образуют нитриты и нитраты. Нитраты, в отличие от нитритов, биологически малоактивны. Нитриты – нейротропные яды, угнетают ЦНС, они вызывают глубокую гипотонию. Кроме того, они вызывают метгемоглобинообразование, оказывают гемолитическое действие, обладают гепатотоксичностью.

При преобладании во вдыхаемом воздухе оксида азота при взрывах, пожарах) наблюдаются общемозговые расстройства, снижение артериального давления, метгемоглобинемия(одышка, изменение цвета кожи и слизистых оболочек). При вдыхании азотной кислоты быстро развивается асфиксия, потеря сознания, судороги и наступает смерть либо от рефлекторного апноэ, либо от нарушения кровообращения в капиллярах легких. При сочетанном отравлении азотной кислотой и нитрогазами отмечают химический ожог кожи и слизистых оболочек, развивается общая интоксикация, дыхательная и сердечная недостаточность.

Лечение

Первая помощь- удаление пострадавшего из зоны поражения. Придать полусидячее положение. Промывание глаз, кожи, полости рта водой. При рефлекторной остановке дыхания – ИВЛ методом «изо рта в рот». При попадании яда в желудок – беззондовое промывание желудка и искусственное вызывание рвоты опасно из-за возможностей повторного ожога пищевода и аспирации кислоты. Не вводить солевое слабительное и щелочные растворы.

Доврачебная помощь – санитарная обработка с переодеванием. Ингаляция кислорода, ИВЛ. При сильных болях – 1 мл !% раствора морфина или его аналогов.

Первая врачебная помощь – при приеме внутрь – промывание желудка через зонд холодной водой после предварительного введения внутримышечно 1 мл 1% раствора морфина. Затем вводят 30-50 г энтеросорбента (активированный уголь). Слабительное не вводить. Внутрь – кусочки льда, альмагель А, в/в полиглюкин, преднизолон или гидрокортизон, фуросемид. При упорных болях в животе – в/м 2 мл 2% раствора папаверина. При развитии токсического отека легких – в/в фуросемид, преднизолон или гидрокортизон, раствор строфантина. Ингаляция кислорода с пеногасителем. При нарастающем отеке гортани – в/в преднизолон, кальция глюконат, димедрол, эуфиллин, адреналин При отсутствии эффекта – трахеостомия , ингаляция кислорода.

Квалифицированная и специализированная медицинская помощь – ИВЛ с помощью дыхательной аппаратуры. Повторное промывание желудка холодной водой, внутрь – альмагель А, растительное масло с анестезином, новокаин. Форсирование диуреза с одновременным введением 4% раствора натрия гидрокарбоната. При развитии гемолиза – в/в раствор глюкозы. Осмотичесие диуретики (маннитол) и фуросемид, гемодиализ. По показаниям – лечение острой почечной недостаточности, печеночной недостаточности. Профилактика инфекционных осложнений, осложнений со стороны желудочно-кишечного тракта.

Оксиды азота. Азотная кислота | АЛХИМИК

Оксиды азота

Известны несколько оксидов азота.

Несолеобразующие оксиды: N2O, NO

Солеобразующие оксиды: N2O3, NO2, N2O4, N2O5

Все оксиды азота, кроме N2O, ядовитые вещества.

Оксид азота (I) N2O – это бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом, хорошо растворимый в воде, но не взаимодействует с ней. При достаточно высокой температуре разлагается по уравнению:

2N2O = 2N2 + O2

В смеси с кислородом  N2O используется в медицине для наркоза («веселящий» газ).

Наиболее важными являются оксиды азота (II) и (IV).

Оксид азота (II) NO – бесцветный газ, не имеет запаха. В воде малорастворим, относится, как и N2O, к несолеобразующим оксидам. Оксид азота (II) NO образуется из азота и кислорода при сильных электрических разрядах (например, во время грозы в воздухе) или при высокой температуре:

N2 + O2 = 2NO

В лаборатории оксид азота (II) получают, например, при взаимодействии меди и разбавленной азотной кислоты:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

Оксид азота (II) в промышленности получают каталитическим окислением аммиака и используют для получения азотной кислоты:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

Оксид азота (II) на воздухе легко окисляется до оксида азота (IV):

2NO + O2 = 2NO2

Оксид азота (IV)

Оксид азота (IV) NO2 – ядовитый газ бурого цвета, имеет характерный запах. Хорошо растворяется в воде. Оксид азота (IV) является смешанным оксидом, которому соответствуют две кислоты: азотистая HNO2 и азотная HNO3. Поэтому взаимодействие с водой происходит по уравнению:

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

При взаимодействии NO2 с водой в присутствии кислорода (на воздухе) образуется только азотная кислота:

4NO2 + O2 + 2H2O ⇄ 4HNO3

При растворении NO2 в щелочи, например NaOH, образуются две соли (нитрат и нитрит) и вода:

2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O

В избытке кислорода образуется только нитрат натрия:

4NO2 + 4NaOH + O2 = 4NaNO3 + 2H2O

Ниже 22 0С молекулы оксида азота (IV) NO2 легко соединяются попарно и образуют бесцветную жидкость состава N2O4, которая при охлаждении до – 10,2 0С превращается в бесцветные кристаллы.

В лаборатории NO2 можно получить при взаимодействии, например, меди с концентрированной азотной кислотой:

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

В промышленности NO2 получают путем окисления NO кислородом и далее используют для получения азотной кислоты.

Оксид азота (III) N2O3 – это темно-синяя жидкость, является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой образуется азотистая кислота:

Оксид азота (III)

N2O3 + H2O = 2HNO2

Оксид азота (V) N2O5 – бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде с образованием азотной кислоты:

N2O5 + H2O = 2HNO3

Азотная кислота

Физические свойства

Азотная кислота HNO3 – бесцветная жидкость, имеет резкий запах, легко испаряется, кипит при температуре 83 0С. При попадании на кожу азотная кислота может вызвать сильные ожоги (на коже образуется характерное желтое пятно, его сразу же следует промыть большим количеством воды, а затем нейтрализовать содой). С водой азотная кислота смешивается в любых соотношениях.

Обычно применяемая в лаборатории концентрированная азотная кислота содержит 63% HNO3. При хранении довольно легко, особенно на свету разлагается по уравнению:

4HNO3 ⇄ 2H2O + 4NO2↑ + O2

Выделяющийся газ NO2 окрашивает азотную кислоту в бурый цвет.

Химические свойства
Азотная кислота

Кислотно – основные свойства

Азотная кислота – одна из наиболее сильных кислот. В водных растворах она полностью диссоциирована на ионы:

HNO3 ⇄ H+ + NO3

Как и все кислоты, она реагирует:

а) с оксидами металлов:

MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O

б) с основаниями:

Mg(OH)2 + HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O

в) с солями более слабых кислот:

K2CO3 + HNO3 = KNO3 + CO2↑ + H2O

Окислительно – восстановительные свойства

Азотная кислота является одним из сильнейших окислителей. Ее окислительно-восстановительные свойства обусловлены присутствием в молекуле HNO3 атома азота в высшей степени окисления N+5 в составе кислотного остатка NO3. Окислительные свойства кислотного остатка NO3значительно сильнее, чем ионов водорода Н+, поэтому азотная кислота взаимодействует практически со всеми металлами, кроме золота и платины, находящимися в конце ряда напряжений. Так как окислителем в HNO3 являются ионы NO3, а не ионы Н+, то при взаимодействии HNO3 с металлами практически никогда не выделяется водород. Нитрат-ионы NO3при взаимодействии HNO3 с металлами восстанавливаются тем полнее, чем более разбавлена кислота и чем более активен металл. На следующей схеме показано, какие продукты могут образоваться при восстановлении HNO3:

Общая схема взаимодействия азотной кислоты с металлами

Концентрированная HNO3 при взаимодействии с наиболее активными металлами (до Al в ряду напряжений) восстанавливается до N2O. Например:

10HNO3 + 4Ca = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

Концентрированная HNO3 при взаимодействии с менее активными металлами (Ni, Cu, Ag, Hg) восстанавливается до NO2. Например:

4HNO3 + Ni = Ni(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

Аналогично концентрированная азотная кислота реагирует с некоторыми неметаллами. Неметалл при этом окисляется до оксокислоты. Например:

5HNO3 + P = HPO3 + 5NO2↑ + 2H2O

Следует отметить, что концентрированная HNO3 пассивирует такие металлы, как Fe, Al, Cr. Сущность пассивирования заключается в образовании на поверхности металла тонкой, но очень плотной оксидной плёнки, предохраняющей металл от дальнейшего взаимодействия с кислотой; например:

3Al + 12HNO3 = Al(NO3)3 + Al2O3 + 9NO2↑ + 6H2O

Разбавленная HNO3 реагирует с наиболее активными металлами (до Al) с образованием аммиака или нитрата аммония NH4NO3:

10HNO3 + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с менее активными металлами образуется оксид азота (II) NO:

8HNO3 + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

Таким же образом разбавленная HNO3 взаимодействует с некоторыми неметаллами:

2HNO3 + S = H2SO4 + 2NO↑

Взаимодействие азотной кислоты с медью
Получение

В лаборатории азотную кислоту получают при взаимодействии безводных нитратов с концентрированной серной кислотой:

Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HNO3

В промышленности получение азотной кислоты идет в три стадии:

  1. Окисление аммиака до оксида азота (II):

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

  1. Окисление оксида азота (II) в оксид азота (IV):

2NO + O2 = 2NO2

  1. Растворение оксида азота (IV) в воде и избытком кислорода:

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3

Применение

Азотную кислоту применяют для получения азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ.

Соли азотной кислоты

Соли азотной кислоты называются нитратами. Нитраты калия, натрия, аммония и кальция называются селитрами. Селитры применяют как минеральные азотные удобрения, так как азот является одним из основных элементов питания растений.

Все соли азотной кислоты хорошо растворимы в воде.

Соли азотной кислоты, как и она сама, являются сильными окислителями.

При нагревании все нитраты разлагаются с выделением кислорода, характер других продуктов разложения зависит от положения металла в ряду напряжений:

Примеры:

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2↑ + O2

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2↑ + O2

*на изображении записи кристаллы нитрата меди (II)

Похожее


Смотрите также