إنزيم أكسيد النيتريك سينثاز البطاني

إنزيم أكسيد النيتريك سينثاز البطاني ( eNOS إختصارا إينوس )، المعروف أيضًا باسم سينثاز أكسيد النيتريك 3 ( NOS3 ) أو سينثاز أكسيد النيتريك التكويني ( cNOS )، هو إنزيم يُشفَّر في البشر بواسطة جين NOS3 الموجود في المنطقة 7q35-7q36 من الكروموسوم 7. يُعد هذا الإنزيم واحدًا من ثلاثة نظائر تُصنِّع أكسيد النيتريك (NO)، وهو جزيء غازي صغير محب للدهون يشارك في العديد من العمليات البيولوجية. تشمل النظائر الأخرى سينثاز أكسيد النيتريك العصبي (nNOS)، الذي يُعبَّر عنه بشكل دائم في خلايا عصبية محددة في الدماغ  وسينثاز أكسيد النيتريك المُحفَّز (iNOS)، الذي يُحفَّز تعبيره عادةً في الأمراض الالتهابية . يُعدّ إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) المسؤول الرئيسي عن إنتاج أكسيد النيتريك (NO) في البطانة الوعائية ،  وهي طبقة أحادية من الخلايا المسطحة تُبطّن السطح الداخلي للأوعية الدموية، عند الحد الفاصل بين الدم المتدفق في تجويف الوعاء الدموي وبقية جدار الوعاء الدموي. يلعب أكسيد النيتريك المُنتَج بواسطة إنزيم أكسيد النيتريك البطاني في البطانة الوعائية أدوارًا حاسمة في تنظيم مرونة الأوعية الدموية، وتكاثر الخلايا، والتصاق الكريات البيضاء ، وتجمع الصفائح الدموية . لذلك، يُعدّ إنزيم أكسيد النيتريك البطاني الفعال ضروريًا لصحة الجهاز القلبي الوعائي.

 البنية والأنشطة التحفيزية 
إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) هو ثنائي يتكون من وحدتين أحاديتين متطابقتين بوزن 140 كيلو دالتون، تتألفان من نطاق مختزل يحتوي على مواقع ارتباط لثنائي نيوكليوتيد الأدينين نيكوتيناميد الفوسفات NADPH وأحادي نيوكليوتيد الفلافين FMN وثنائي نيوكليوتيد الأدينين الفلافين FAD، وجزء مؤكسد يحتوي على مواقع ارتباط لمجموعة الهيم والزنك والعامل المساعد رباعي هيدروبترين BH4 والركيزة L-أرجينين . يرتبط الجزء المختزل بالجزء المؤكسد عبر تسلسل ارتباط بالكالمودولين . في بطانة الأوعية الدموية، يُصنّع أكسيد النيتريك NO بواسطة إينوس من L-أرجينين والأكسجين الجزيئي، الذي يرتبط بمجموعة الهيم في إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (إينوس) ، ويُختزل ثم يُدمج في L-أرجينين لتكوين NO و L-سيترولين . يُعد ارتباط العامل المساعد BH4 ضروريًا لكي يُنتج إنزيم إينوس أكسيد النيتريك بكفاءة. في غياب هذا العامل المساعد، يتحول إنزيم أكسيد النيتريك البطاني من شكل ثنائي إلى شكل أحادي، وبالتالي ينفصل. على هذا الشكل، فبدلًا من إنتاج أكسيد النيتريك المرغوب فيه فإن إينوس ينتج أنيون فوق الأكسيد ، وفوق الأكسيد هو جذر حر شديد التفاعل في الجسم وذو عواقب وخيمة على الجهاز القلبي الوعائي.

يؤدي إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (إينوس) وظيفة وقائية في الجهاز القلبي الوعائي، تُعزى إلى إنتاجه أكسيد النيتريك NO . ويُعد تنظيم مرونة الأوعية الدموية من أهم فوائد أكسيد النيتريك في  الجهاز الدموي. فبعد إنتاجه في الخلايا البطانية للأوعية، ينتشر أكسيد النيتريك عبر أغشية خلايا العضلات الملساء الوعائية، مُنشطًا إنزيم غوانيلات سيكلاز القابل للذوبان ، الذي يُحفز تحويل غوانوزين ثلاثي الفوسفات إلى غوانوزين أحادي الفوسفات الحلقي (cGMP). غوانوزين أحادي الفوسفات يُنشط بدوره بروتين كيناز ، الذي يُعزز فسفرة متعددة لأهداف خلوية، وهذا يُخفض تركيز أيونات الكالسيوم (Ca2 +) داخل الخلايا، ويُعزز استرخاء الأوعية الدموية. ومرونتها  يُمارس أكسيد النيتريك تأثيرات مضادة للتكاثر من خلال تثبيط تدفق أيونات الكالسيوم (Ca2 +) عبر غوانوزين أحادي الفوسفات الحلقي، أو من خلال تثبيط نشاط إنزيمي الأرجينيز وأورنيثين ديكاربوكسيلاز بشكل مباشر، مما يُقلل من إنتاج البولي أميدات اللازمة لتخليق الحمض النووي DNA. لأكسيد النيتريك NO أيضًا تأثيرات مضادة للتخثر ناتجة عن انتشاره عبر غشاء الصفائح الدموية وتنشيط إنزيم غوانيلات سيكلاز القابل للذوبان (sGC)، مما يؤدي إلى تثبيط تجمع الصفائح الدموية. علاوة على ذلك، يؤثر أكسيد النيتريك على التصاق الكريات البيضاء بالبطانة الوعائية عن طريق تثبيط العامل النووي كابا بي ( NF-κB )، الذي يحفز التعبير عن الكيموكينات وجزيئات الالتصاق في البطانة الوعائية. بالإضافة إلى هذه الوظائف يتمتع أكسيد النيتريك الناتج عن إنزيم أكسيد النيتريك البطاني  بخصائص مضادة للأكسدة، حيث يقلل من تكوين أنيون فوق الأكسيد نتيجة لزيادة التعبير عن إنزيم ديسموتاز فوق الأكسيد ، وهو إنزيم مضاد للأكسدة يحفز تحويل أنيون فوق الأكسيد إلى بيروكسيد الهيدروجين ، بفعل أكسيد النيتريك. علاوة على ذلك، يُعزى جزء من خصائص أكسيد النيتريك المضادة للأكسدة إلى زيادة التعبير عن إنزيم هيم أوكسيجيناز-1 والفيريتين  مما يقلل من تركيزات أنيون فوق الأكسيد في الأوعية الدموية.

 التنظيم 
يخضع التعبير عن إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) ونشاطه لسيطرة دقيقة من خلال آليات تنظيمية متعددة مترابطة على مستويات النسخ الجيني، وما بعد النسخ، وما بعد الترجمة. ويُعد ارتباط عوامل النسخ، مثل Sp1 و Sp3 و Ets-1 و Elf-1 و YY1 ، بمحفز NOS3 ومَثْيَلَة الدنا DNA methylationعملية مهمةً لتنظيم النسخ. أما على مستوى ما بعد النسخ، فيتم تنظيم إينوس من خلال تعديلات على النسخة الأولية، واستقرار الحمض النووي الريبوزي الرسول mRNA، والتموضع داخل الخلية، والنقل بين النواة والسيتوبلازم. وتشمل تعديلات ما بعد الترجمة لـإينوس أستلة الأحماض الدهنية، والتفاعلات بين البروتينات، وتوافر الركيزة والعوامل المساعدة، ودرجة الفسفرة . ومن الجدير بالذكر أن إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (إينوس) يرتبط، عبر الميريستلة والبالميتلة ، بالكافولاي ، وهي تجاويف غشائية غنية بالكوليسترول والدهون السفينغولية . عند ارتباط إنزيم أكسيد النيتريك البطاني بالكافولاي، يُعطَّل الإنزيم نتيجةً للتفاعل القوي والمباشر بينه وبين الكافولين-1 . يؤدي ارتباط الكالمودولين المُنشَّط بالكالسيوم بإنزيم إينوس إلى إزاحة الكافولين-1 وتنشيطه. إلا أن دراسات حديثة شككت في فرضية ارتباط الكافولين-1 مباشرةً بإنزيم إينوس ، إذ قد يكون الجزء المُقترح لارتباط الكافولين-1 بإنزيم إينوس غير متاحة بسبب موقعها في الغشاء البلازمي. ونتيجةً لذلك، لا تزال تفاصيل كيفية تفاعل الكافولين-1 مع إنزيم إينوس لتنظيم نشاطه غير واضحة. علاوةً على ذلك، يُنظَّم تنشيط إنزيم أكسيد النيتريك البطاني ديناميكيًا على مواقع فسفرة متعددة عند بقايا التيروسين والسيرين والثريونين .Qian J, Fulton D (2013). "Post-translational regulation of endothelial nitric oxide synthase in vascular endothelium". Frontiers in Physiology. 4: 347. doi:10.3389/fphys.2013.00347. PMC 3861784. PMID 24379783.

 الأهمية السريرية 
الأهمية السريرية
يُعدّ ضعف إنتاج أكسيد النيتريك (NO) عاملًا مُساهمًا في نشأة العديد من الأمراض، مثل ارتفاع ضغط الدم، وتسمم الحمل، وداء السكري، والسمنة، وضعف الانتصاب، والصداع النصفي. وفي هذا السياق، أظهرت دراسات عديدة أن تعدد الأشكال الجينية في جين NOS3 يؤثر على قابلية الإصابة بهذه الأمراض. ورغم أن NOS3 جين شديد التعدد الشكلي، فقد دُرست ثلاثة أشكال جينية متعددة فيه على نطاق واسع: تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة(SNPs) g.-786T>C (حيث يشير "g." إلى تغيير جيني ينتج عنه استبدال حمض الجلوتاميك بحمض الأسبارتيك في الموضع 298 في البروتين المُشفّر)، ويقع في مُحفّز NOS3 وفي الإكسون 7 على التوالي، بالإضافة إلى تكرارات متتالية متغيرة العدد (VNTR) تتميز بتكرار 27 زوجًا قاعديًا في الإنترون 4. يرتبط الأليل C للتعدد الشكلي g.-786T>C، الذي يؤدي إلى انخفاض التعبير عن إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) وإنتاج أكسيد النيتريك (NO)، بزيادة خطر الإصابة بارتفاع ضغط الدم، وتسمم الحمل، واعتلال الكلى السكري، واعتلال الشبكية، والصداع النصفي، وضعف الانتصاب. كما أن وجود الأليل 'Asp' للتعدد الشكلي Glu298Asp يقلل من نشاط إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (eNOS)، ويرتبط بزيادة القابلية للإصابة بارتفاع ضغط الدم، وتسمم الحمل، وداء السكري  ، والصداع النصفي، وضعف الانتصاب. يؤثر تكرار التتابع المتغير في عدد النسخ (VNTR) في الإنترون 4 على التعبير عن إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (eNOS)، وعلى قابلية الإصابة بارتفاع ضغط الدم، 

 وتدعم أدلة متزايدة ارتباط الأمراض بأنماط هابلوتايب NOS3 (مجموعة من الأليلات المتقاربة ضمن كتلة DNA واحدة). قد يكون هذا النهج أكثر إفادة من تحليل التعددات الشكلية الجينية بشكل فردي. وقد أثرت أنماط هابلوتايب، بما في ذلك تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة g.-786T>C وGlu298Asp وتكرار التتابع المتغير في عدد النسخ (VNTR) في الإنترون 4، على قابلية الإصابة بارتفاع ضغط الدم،
وتسمم الحمل, وارتفاع ضغط الدم لدى مرضى السكري. قد تؤثر متغيرات NOS3 أيضًا على الاستجابة للأدوية التي تؤثر على إشارات أكسيد النيتريك، مثل الستاتينات ومثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين (ACEi) ومثبطات فوسفودايستراز النوع 5 (PDE5i). كان علاج الستاتينات أكثر فعالية في زيادة التوافر الحيوي لأكسيد النيتريك لدى الأفراد الذين يحملون النمط الجيني CC لتعدد الأشكال g.-786T>C مقارنةً بحاملي النمط الجيني TT. أظهر مرضى ارتفاع ضغط الدم الذين يحملون النمطين الجينيين TC/CC والأليل C لتعدد الأشكال g.-786T>C استجابات أفضل لخفض ضغط الدم عند استخدام مثبط الإنزيم المحول للأنجيوتنسين إينالابريل. وبالمثل، أظهر مرضى ضعف الانتصاب الذين يحملون الأليل C لتعدد الأشكال g.-786T>C استجابات أفضل لمثبط فوسفودايستراز النوع 5 سيلدينافيل. تشير هذه الدراسات مجتمعةً إلى أن الستاتينات ومثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين ومثبطات إنزيم فوسفودايستراز-5 قد تُعيد إنتاج أكسيد النيتريك المُختل لدى الأفراد الحاملين للأليل/النمط الجيني المتغير لتعدد الأشكال الجينية g.-786T>C في جين NOS3، مما يُخفف من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. بالإضافة إلى تحليل التعددات الجينية بشكل فردي، فقد تبين أن الأنماط الفردانية، بما في ذلك تعددات النوكليوتيدات المفردة g.-786T>C وGlu298Asp وتكرار التتابع المتغير في الإنترون 4، تؤثر على الاستجابة للسيلدينافيل لدى مرضى ضعف الانتصاب.

 المراجع 

 للمزيد من القراءة 

تصنيف:EC 1.14.13
تصنيف:جينات على كروموسوم 7