Otrava oxidem uhelnatým, methemoglobinémie a další otravy blokující hem
2. „Jedovaté plyny“ jako fyziologické transmitery
Kyanovodík je jed, v organismu nevzniká a vykazuje jen nepříznivé účinky. Toto však zcela neplatí pro oxid uhelnatý a sirovodík.
Oxid uhelnatý vzniká v metabolismu, a to při přeměně hemu na biliverdin působením hemoxygenázy: tvoří se oxidací methinového můstku mezi prvním a druhým pyrolovým jádrem porfyrinového cyklu hemu. Jeho denní produkce je asi 12 ml (0,5 mmol). V r. 2000 byla poprvé popsána možná signální funkce tohoto plynu. Většina jeho účinku je dána vazbou na hem obsahující proteiny, navíc se aktivací guanylátcyklázy vytváří cyklický guanosinmonofosfát (cGMP). Oxid uhelnatý aktivuje nitroxidsyntázu, má účinky vazodilatační, brání agregaci trombocytů a byla popsána ještě řada dalších fyziologických účinků. Jeho účinky jsou však ještě v mnohém neznámé a vyžadují další studium.
I sirovodík vzniká v našem organismu, a to z cysteinu působením několika enzymů. Uvolňuje se i při trávení a metabolismu sirných sloučenin, obsažených v česneku a cibuli. U sirovodíku byl rovněž popsán vazodilatační účinek a řada dalších fyziologických účinků.
K těmto dvěma plynům je třeba přiřadit oxid dusnatý (NO). Vzniká v organismu z aminokyseliny argininu působením nitroxidsyntázy. Jeho vznik a účinky jsou velmi dobře popsány; mezi nejdůležitější patří vazodilatace a protizánětlivé působení. Účinek oxidu dusnatého je dán především aktivací guanylátcyklázy, částečně však také vazbou na hem v řadě proteinů; jako u oxidu uhelnatého a sirovodíku, vysoká koncentrace oxidu dusnatého je toxická.
Z výše uvedených důvodů se oxid uhelnatý a sirovodík spolu s oxidem dusnatým řadí mezi tzv. gasotransmitery. Pro ně platí:
Jsou to velmi jednoduché molekuly.
Vznikají působením enzymů, které se vyskytují jako konstitutivní i inducibilní.
Snadno difundují membránami.
Na rozdíl od neurotransmiterů nemají receptory.
Cílovou strukturou je hem.
Jejich účinek závisí na koncentraci: v nízké koncentraci vykazují řadu pozitivních fyziologických působení, ve vysoké koncentraci jsou silnými jedy.
Mají významnou úlohu v kontrole napětí hladké svaloviny cévní stěny, regulaci zánětlivých procesů, ovlivnění nervového přenosu a řadě dalších pochodů v organismu.
Znalost působení gasotransmiterů a farmakologické ovládnutí jejich tvorby či odbourávání dávají prostor k léčbě mnohých závažných chorobných stavů.