Gasotransmitterit

Gasotransmitterit ovat endogeenisesti syntetisoituvia pienikokoisia kaasumaisia signaalimolekyylejä, jotka voivat diffundoitua helposti biologisiin kalvoihin ilman kuljettajamolekyylejä. Ne toimivat nopeasti ja usein paikallisesti, ja niiden pitoisuudet ovat tarkasti säädeltyjä pienissä vastaussignaaleissa. Gasotransmitterit muodostavat eräänlaisen signaalijärjestelmän, joka linkittää solujen metabolisen tilan ja fyysisen toiminnan nopeasti tapahtuvaan säätelyyn.

Kolme keskeistä gasotransmitteria ovat typpioksidi (NO), hiilimonoksidi (CO) ja vedyn sulfidi (H2S). NO syntetisoidaan solun sisäisistä aminohapoista nitric oxide synthase -entsyymeillä (nNOS, iNOS ja eNOS). CO syntetisoidaan heme-oksidaasin toimesta (HO-1, HO-2). H2S tuotetaan useiden entsyymien, kuten cystathionine beta-syntaasen (CBS) ja cystathionine gamma-lyase (CSE), sekä osin 3-merkinnän kautta. Näiden lisäksi saattaa esiintyä lisäpolkuja tietyissä kudoksissa.

Gasotransmittereiden signaalimekanismit eroavat hieman toisistaan, mutta niillä on yhteisiä piirteitä. NO aktivoi solu-guanylaattisyyliaasia (sGC), mikä lisää cGMP:n tuotantoa. CO voi myös aktivoida sGC:ta. H2S vaikuttaa ionikanavien modulaatioon sekä proteiinien thiol-rikasten merkkauksella, kuten S-sulfhydrationilla. Näiden molekyylien vaikutukset voivat olla sekä pro- että antioksidatiivisia riippuen kontekstista ja pitoisuuksista.

Fysiologisesti gasotransmitterit osallistuvat verenkiertoon, hermosignaalointiin, tulehdusvasteisiin sekä kudosten suojamekanismeihin iskeemian ja reperfuusion aikana. Niiden häiriöt voivat liittyä muun muassa verenpaineen säätelyn, aivotoiminnan ja tulehdusreaktioiden muutoksiin. Gasotransmitterit ovat tutkimuksen kohteena sekä perinteisten sairauksien että uusien terapiastrategioiden kehittämisessä. Tutkimuksessa korostuvat niiden nopea difuusio, lyhyt puolittumisaika ja mittaushaasteet sekä osana monimutkaista redox-signaalia tapahtuvaa vuorovaikutus.