漫话一氧化氮

1 没用的气体 

NO在空气中存在时间极短，最初人们并不知道它的存在。人们对NO的研究首先是从氧化亚氮（N2O）开始的。氧化亚氮就是大名鼎鼎的笑气，曾经红极一时，被誉为“天堂的气体”。戴维（图1）在研究氧化亚氮的过程中，测定出了NO的组成和结构。

图1  戴维肖像

一氧化氮在生物体的组织中仅存在几秒，极易透过细胞膜进行扩散，具有高度化学反应能力。人们已经通过实验证明，生物体中血红蛋白与NO的结合能力超过了氧气，当血红蛋白和一氧化氮结合时，血红蛋白将失去输送O2的功能，严重时会致人死亡，在战争年代，NO被作为毒气使用。

20世纪80年代，人们在探索臭氧空洞（图2）时，意外发现造成臭氧空洞的罪魁祸首除了氟利昂以外，还有NO等氮氧化合物，它们在臭氧分解过程中充当催化剂，加速臭氧分解[1]，NO成为了令人担心的空气污染物，被认为是最没用的气体。

图2  臭氧空洞

2 迟来的证明

时间长河滚滚流逝，转眼间200多年过去了。20世纪80年代，穆拉德、罗伯·佛契哥特及路易斯·伊格纳罗等几位科学家发现了NO真正的价值。1992年，国际权威学术刊物《Science》将一氧化氮评为该年度“明星分子”。

1998年，穆拉德、罗伯▪佛契哥特及路易斯▪伊格纳罗这三名美国科学家发现，一氧化氮气体是心血管系统中的信号分子，这个发现一举推翻了NO无用分子的骂名，为现代医学带来了一场深刻革命，对疾病防治，新药研制，保护人类健康，提高生活质量发挥了重要作用。三人因而获得了诺贝尔生理学和医学奖（图3）。

图3  1998年诺贝尔生理学和医学奖得主

至此，一氧化氮的研究正式开启了新的里程碑。

3 诺贝尔与NO

说起诺贝尔奖，就不得不提到诺贝尔本人。1847年，意大利化学家索伯雷发明了硝酸甘油，这种物质极易发生爆炸，限制了它的应用。诺贝尔利用硅藻土吸附硝酸甘油，极大地增加了硝酸甘油的稳定性，成功研制出安全可靠且威力巨大的炸药。诺贝尔由此获得了巨大的荣誉和财富，最终他用一生所得创立世界科学界的桂冠——诺贝尔奖。

令人感到讽刺的是，诺贝尔由于硝酸甘油成为巨富，最终却也因为硝酸甘油短命离世。晚年的诺贝尔患有严重的心脏病，病痛的折磨常常让他痛不欲生。但他却拒绝服用能够治疗他病痛的特效药——硝酸甘油。有人猜测，这和诺贝尔研制炸药的经历有关，他发现吸入过量硝酸甘油蒸汽会造成剧烈头疼。1896年，诺贝尔因病撒手人寰（图4）。

图4  诺贝尔拒绝服用硝酸甘油死于心脏病

硝酸甘油缓解心绞痛的机理困扰了医学家、药理学家百余年，直到上世纪80年代，这个老大难问题终于被上文中说到的三位诺贝尔奖得主破解：硝化甘油进入血管后，就会被转化为瞬间存在的NO气体，NO刺激血管，使其松弛和扩张，加快血液流速，增加心脏供氧，从而降低血压缓解病痛[2]。大道至简，这种简单的分子，却在人体内担负着重要的生理作用，为人类健康保健护航。

4 一氧化氮与健康 

心脑血管疾病在全世界范围内来看，已成为致死率极高的一种中老年常见病，严重影响着人们的生活质量，如今该病还有着年轻化的趋势（图5）。而一氧化氮可以降低血液黏稠度，减少血栓血块的形成，保持血管清洁，稳定血压[3]，促进全身血液循环，预防动脉老化僵硬，恢复血管弹性，强化心脏功能，因而能有效防治心血管疾病。

图5  心血管疾病的特点

糖尿病是一种常见病，该病患者常常也伴随着许多并发症。随着人们生活水平的提高，人口的老龄化进一步加剧，该病的患病率正在迅速升高，呈逐年增长趋势（图6）。研究发现，糖尿病的血管病变与内皮功能受损情况密切相关，一氧化氮对修复血管内皮具有一定的效果，糖尿病患者可以通过运动增加体内一氧化氮的合成量，从而延缓血管内皮受损[4]。

图6  糖尿病患病率逐年上升

一氧化氮对于治疗阿尔兹海默症也能起到一定的效果[5]。神经科学家研究发现，阿尔兹海默患者脑部的一氧化氮产量较正常人大幅减少。一氧化氮可以促进神经细胞之间的沟通,一氧化氮不足必然会影响神经正常的生理功能，从而进一步导致病情恶化。在体内适当补充一氧化氮，就可以起到强身健体，预防疾病的效果。

一氧化氮是人体内重要和普遍的物质，一些看起来并不相关的疾病，却会因一氧化氮的量不足而发生。

中国人注重养生之道，补充NO是保健必不可少的选择。首先是食补，富含NO的营养食品主要有谷类及制品，薯类及制品，鱼虾蟹贝类，虾米，扇贝，墨鱼，芝麻酱等。其次是坚持运动，长期规律的体育锻炼，能帮助身体持续产生NO，从而减缓血管老化的速度。最后是药补，适当的补充抗氧化剂，能够保证身体拥有充足的NO，使身体保持较健康状态，常见的抗氧化剂有综合维生素，卵磷脂，银杏萃取剂深海鲛鱼油等等。

5 结语

NO生理功能的发现，让人们开始重新审视这一分子的巨大价值。越来越多与NO相关的药品、食品和各方面应用如雨后春笋般陆续出现，进入到人们的日常生活当中，为千家万户保驾护航。阿基米德曾经说过，“给我一个支点，我能翘起整个地球”。对于我们的生命健康来说，NO就是那个关键的支点，发挥着渺小却伟大的作用。