自由基反应机理反应条件

9．1．4　NO自由基

NO自由基被著名的自然杂志（Nature）选为1992年的明星分子，一时名声大振，关于NO的文章像雪崩一样在世界各著名杂志上争相刊载发表。归纳起来，有以下几个方面的内容：NO是内皮细胞松弛因子，能够松弛血管平滑肌，防止血小板凝聚；是神经传导的逆信使，在学习和记忆过程中发挥着重要的作用；巨噬细胞等在吞噬和刺激时活化释放NO自由基作为杀伤外来入侵微生物和肿瘤细胞的毒性分子；NO作为自由基可以损伤正常细胞，在心肌和脑组织缺血再灌流损伤过程中起着重要作用。我国自1990年以来也开展了对NO自由基的研究工作，取得了一些进展。本节就NO自由基的物理化学性质和生理功能及最新研究结果作一个简单讨论。

生物系统NO有三种不同的氧化还原形态，即NO自由基（nitric oxide，NO）、NO亚硝阳离子（nitrosonium ion，NO＋）及NO硝酰基阴离子（nitroxyl anion，NO^－）。NO在2p－π反键轨道上有一未配对电子，失去它即成为NO^＋，得一电子便生成NO^－。NO、NO＋和NO^－具有广泛的心血管、免疫及神经活性，其主要的化学反应性列于表9－7。在生物系统中，NO＋半衰期最长（分级），NO次之（秒级），NO^－最短（微秒级）。通常一氧化氮自由基书写为NO，将“·”略去。

表9－7　生物系统中NO、NO＋及NO^－的化学反应性

在生物组织内，NO主要由NO合酶（NOS）合成和释放。NOS至少有三种以上同工酶，分别有三种不同的独立基因编码。NOS可在各生物系统内广泛存在或诱导表达。NOS是NO生物途径内外调节或干预的关节点，因此NOS酶学与分子生物学研究成为NO生物医学研究的核心内容。

9．1．4．1　NO的物理性质

NO相对分子质量为30，属小分子自由基，结构简单，易运动，常温下为顺磁性气体，能溶于水（1mmol/L），并有脂溶性。

9．1．4．2　NO的化学性质

NO化学性质活泼，可迅速与O₂、、铁、铜、镁等金属离子反应，与Fe^2＋有极强的亲和力（见表9－8）；与O₂生成NO₂，NO₂也是自由基，与反应生成过氧亚硝基阴离子ONOO^－。

表9－8　NO与某些自由基反应的速率常数（k）

ONOO^－的pKa＝7．49（37℃），因此在偏酸条件下极易分解为NO₂＋，而且不需要Fe^2＋/Fe^3＋参与，这与Harber－Weiss反应不同。ONOO^－氧化能力强，比H₂O₂大1　000倍；NO₂和自由基比NO和O₂氧化能力更强，细胞毒性更大，但NO也具有较强的毒性；NO与O₃反应生成一种发光产物，这一特性为NO的化学分析奠定了基础。

9．1．4．3　NO的生化性质

内源性NO和可溶性鸟苷酸环化酶（GC）的亚铁血红素部分有极高的亲和力，结合产生一种亚硝酰基血红素或NO^－亚铁血红素（NO^－heme）。此复合物与GC的卟啉部位结合，使其催化部位附近的构型改变，从而激活GC，在Mg^2＋介导下，导致cGMP生成增加。图9－1所示为与NO反应的有关自由基和化合物。

图9－1　与NO反应产生的有关自由基和化合物

血红蛋白（Hb）、肌红蛋白（Mb）可以抑制NO对GC的激活作用。美兰可以抑制GC催化GTP生成cGMP，亦即抑制NO的作用。

NO可导致血管扩张，抑制血小板在内皮细胞表面黏附和血小板聚集。NO有高度脂溶性，极易扩散通过生物膜，可在细胞之间起广泛的作用。