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NO是一種帶有不成對電子的氣體，化學性質不穩定，半衰期很短，僅有幾秒鐘，易形成硝酸鹽和亞硝酸鹽。長期以來，人們只知道NO是一種環境污染物，是酸雨的誘導者，卻從未認識到這小小的氣體分子在生物體內發揮著不容忽視的作用，成為20世紀90年代的研究熱點，在1992年被Nature雜志譽為“明星分子”，其研究至今方興未艾。

1978年，美國紐約州立大學Furochott等在一次偶然的機會中發現Ach對內皮保存完整的兔離體主動脈環具有舒張作用;而對去內皮螺旋條則具有收縮作用。后來證明Ach作用于內皮細胞，產生了一種彌散因子，稱為內皮細胞依賴性舒張血管因子(EDRF)，后來證明EDRF即為NO。

NO以L-Arg為底物，在一氧化氮合成酶(NOS)的催化下生成。NOS經實驗證明是NADPH-黃遞酶，此酶按其細胞和組織來源共有三種亞型：神經元型NOS(nNOS);內皮型NOS(eNOS);誘導型NOS(iNOS)。前兩種在細胞處于生理狀態下即可表達，是鈣離子和鈣調蛋白依賴型，合稱為結構型NOS(cNOS)，后一種為非鈣依賴型，在細胞受到刺激時可大量表達。由于NO擴散快，易被降解，其合成部位常用NOS的分布部位來表示。用免疫組織化學和NADPH-黃遞酶組織化學法發現，脊椎動物的許多部位如腦、胃腸道、肺、心血管、子宮、卵巢、巨噬細胞甚至骨骼肌細胞中有NOS陽性細胞分布。作為一種低分子量的脂溶性分子，NO產生后以擴散的形式作用于其周圍的組織和細胞，其“受體”是一些酶或其他分子中的二價鐵離子。當NO與鳥苷酸環化酶(GC)的鐵離子結合后，GC便被激活，從而產生一系列的生物學效應。

NO在生物體內像一柄“雙刃劍”，發揮著雙重作用。適量的NO釋放，能引起生物體的一系列生理作用，而NO的釋放過量或不足，則產生一系列病理作用，危害人體健康。

NO是一種極不典型的中樞和外周神經系統的遞質，因為它并非包裹在突觸囊泡中或以細胞排粒作用而釋放，也不作用于典型的細胞表面受體，但由于其擴散快，傳導距離長而在學習和記憶中發揮作用。同時作為一種舒血管劑，NO在人體生理狀態的腦內大血管活動中起重要作用。外源性或內源性的NO過量產生或釋放卻具有神經毒性，部分原因是由于NO能與超氧陰離子()作用，形成過氧化亞硝酸離子(ONOO。)，以及繼發鏈式反應生成毒性更強的NO2和OH。。

NO在生理狀態下對血管的流量、流速及血管阻力起調節作用，可阻止血小板聚集和黏附。因此動脈粥樣硬化(AS)和缺血缺氧引起的內皮細胞功能障礙、高血壓及充血性心力衰竭，其NO的量均有變化。

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