Typpioksidi elimistössä

Typpioksidi (NO) koostuu yhdestä typpi- ja yhdestä happiatomista. Se on parhaiten tunnettu verisuonia laajentavasta ominaisuudestaan.

Koska typpioksidi on sekä kaasuliukoinen- että vesiliukoinen ja lisäksi sähköisesti neutraali, se läpäisee helposti solukalvot kuljettaen viestejä solujen sisällä sekä niiden välillä. Sen vaikutus näkyy verenkierron ja verenpaineen säätelyssä sekä verihiutaleiden paakkuuntumisherkkyydessä. Tämä nopeasti reagoiva NO-molekyyli toimii myös keskushermoston ja ruuansulatushermoston välittäjäaineena.  Immuunipuolustuksessa typpioksidi toimii antibakteeristen, antiviraalisten sekä antimikrobisten ominaisuuksiensa avulla. Se voi saada aikaan myös syöpäsolujen solukuoleman eli apoptoosin käynnistymisen.

Typpioksidin kehonsisäisen tuotannon vähentymisellä sekä lisääntymisellä on todettu olevan yhteyksiä monien eri sairauksien syntyyn. Näitä ovat niin sydän- ja verisuonitaudit, keuhkotaudit kuin myös erektiohäiriöt sekä jotkut hermostolliset sairaudet.

Entsyymi nimeltään typpioksidisyntaasi (NOS) voi kolmessa eri muodossa katalysoida kemiallisia reaktioita, joissa syntyy typpioksidia.

Verisuoniston, hengityselimistön ja suoliston sisäseinämien endoteelisoluissa vaikuttava endoteeninen NOS entsyymi (eNOS) sekä hermosolujen neuronaalinen NOS entsyymi (nNOS) tuottavat jatkuvasti pieniä määriä typpioksidia kalsiumia vaativissa kemiallisissa reaktioissa. Terveeseen verisuonistoon perustuvan typpioksidituotannon on huomattu laskevan merkittävästi iän myötä. Endoteelin NO-tuottoa vähentävät myös tupakointi, sydämen vajaatoiminta, sepelvaltimotauti sekä diabetes.

Virusinfektio tai muu tulehdusreaktio voi aktivoida indusoituvan NOS entsyymin (iNOS) esimerkiksi 
sytokiinien välityksellä. Silloin typpioksidin tuotto kasvaa niin huomattavasti, että sen voi mitata uloshengitysilmasta. Tätä tutkimusmenetelmää käytetään yleisesti astman hoidossa.

Typpioksidia muodostuu elimistössä monien eri kemiallisisten reaktioiden tuloksena. Normaalista ruokavaliosta peräisin olevasta L-arginiinista syntyy eNOS entsyymien katalysoimassa reaktiossa L-sitrulliinia ja typpioksidia. Samoin ravinnosta saatavien nitraattien ja nitriittien kulkeutuessa syljen mukana vatsaan ne pelkistyvät siellä happamuuden ansiosta typpioksidiksi. Tulehdustilojen yhteydessä kehon valkosoluissa käynnistyy runsas typpioksidin tuotanto. 

Typpioksidin verenkiertoa vilkastuttavaan tehoon perustuvat sydänlääkkenä tunnettu nitro sekä potenssihäiriöitä hoitava Viagra.  Sisäänhengitettyä typpioksidia käytetään hengityksen vajaatoiminnasta kärsivien vastasyntyneiden hoidossa. Kun COVID-19 puhkesi maailmanlaajuiseksi pandemiaksi, on typpioksidia kokeiltu myös koronapotilaiden hoidossa. Ensimmäisiä lupaavia tutkimustuloksiakin on jo saatu.

Typpioksidi voi aiheuttaa elimistössä myös negatiivisia vaikutuksia.  Sen ylituotannon seurauksena verisuonten liiallinen laajeneminen voi aiheuttaa septisen sokin.  Reuman, astman ja suolistotulehdusten yhteys kehon liialliseen NO-tuotantoon on myös todettu.   Näitä tautitiloja voidaan yrittää taltuttaa iNOS entsyymin estäjillä.  Myös flavonoideja sisältävien hedelmien ja kotimaisten marjojen on havaittu vaikuttavan typpioksidin ylituotantoa aiheuttavan geenin ilmentymiseen. 

Typpioksidin pitoisuuteen elimistössä voi vaikuttaa liikunta- ja ravintotottumuksilla sekä myös hengitystyylillä. Kohtuullinen liikunnallisuus lisää typpioksidin tuotantoa. Runsaasti luonnollista nitraattia sisältävien tummanvihreiden kasvisten sekä punajuuren on havaittu nostavan kehon NO-tasoa.  Nenäonteloissa  kehittyvän typpioksidin ihminen saa käyttöönsä nenähengityksellä. On todettu, että hengittämällä nenän kautta uloshengitysilman typpioksidipitoisuus kasvaa kaksinkertaiseksi suuhengitykseen verrattuna. Hyräilyn on huomattu lisäävän merkittävästi tämän kaasumaisen molekyylin syntyä nenän sivuonteloissa.

Lähteet 

Kemia