Der vasodilatatorische Effekt der Aminosäure l-arginin Stereospezifität und Insulinabhängigkeit

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entwickelten dafür bereits passende 4-oxo-Pteridin-basierende NOS-Inhibitoren, die als 

therapeutische Agenzien in der Lage sein sollen, NOS-mediierte pathophysiologische 

Abläufe bei Sepsis, Entzündung und neurodegenerative Erkrankungen positiv zu 

beeinflussen. Sie konstruierten diese Derivate in Anlehnung an das natürlich 

vorkommende H

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Bip durch Einführung bestimmter chemischer Gruppen. Als besonders 

effektiv erwiesen sich Änderungen an der Position 6 des reduzierten 4-oxo-Pteridin 

(z.b. durch Einführung hydrophober Substituenten) (Kotsonis et al., 2001).  

Von den ecNOS synthetisiertes NO induziert eine zytosolisch gelöste Guanylatzyklase 

durch Bindung am Eisen-Schwefelzentrum der hemi-prosthetischen Gruppe. Die 

Guanylatzyklase synthetisiert daraufhin vermehrt zyklisches Guanosinmonophasphat 

(3`,5`-cyclo-GMP) aus Guanosintriphosphat: 

 

 

GTP  

→  3`,5`-cyclo-GMP + Pyrophosphat 

Das cyclo-GMP hat Second-Messenger-Funktion in Analogie zum cyclo-AMP. Die  

eigentliche Wirkung (z.B. Relaxation der glatten Muskelzellen) wird durch die stark 

ansteigende intrazelluläre Konzentration des cyclo-GMP vermittelt (Waldman et al., 

1988). Das in den Makrophagen (Ignarro et al., 1991) und den Zellen des 

Nervensystems hingegen synthetisierte NO benötigt keinen Second-Messenger, es 

wirkt direkt auf die Zielzelle.  

I.4.4  Aktivatoren, Inhibitoren, Halbwertszeit und Abbau 

Die NOS werden durch verschiedene Substanzen aktiviert. Während die ecNOS über 

Acetylcholin, Bradykinin, Thrombin und «Scherkräfte» (Rubanyi et al., 1986) aktiviert 

werden, stimulieren L-Glutamat und Lithium die bNOS. Die iNOS-Expression wird 

vorwiegend durch proinflammatorische Zytokine wie Interleukin-1-

β, Interferon-γ, 

Tumornekrosefaktor-

α und γ-Strahlen induziert (Bogle et al., 1991; Geller et al., 1993; 

Moncada et al., 1992; Moncada et al., 1993; Poljakovic et al., 2002; Zhang et al., 

1997;). 

Die NO-Synthetasen lassen sich hauptsächlich mittels analoger Substanzen des L-

Arginins hemmen. NG-monomethyl-L-Arginin (L-NMMA), NG-nitro-L-arginin-Methlyester 

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(L-NAME), NG-nitro-iminoethyl-L-Ornithin (L-NIO) und NG-nitro-iminoethyl-L-Lysin (L-

NIL) führen zu einer nicht-selektiven, kompetitiven Hemmung aller NOS (Nathan et al., 

1994). Verschiedene Forschergruppen konnten bisher in vivo und in vitro (z.T. an total 

isolierten okulären Arterien) Experimenten, an unterschiedlichen Spezies, diese NOS 

an verschiedenen anatomischen Stellen im Auge nachweisen. Ein zusätzlicher, oft breit 

genutzter NO-Synthetaseinhibitor ist 7-Nitroindazol (7-NI), anscheinend selektiv für die 

Hemmung der nNOS gegenüber den ecNOS in vivo und der noch stärker selektiv 

wirkende nNOS-Inhibitor TRIM (Handy et al., 1996), der sich an die Oxygenase-

Domäne der hemi-prosthetischen Gruppe bindet. Wie schon erwähnt, synthetisierten 

Kotsanis et al. eine neu Art von NOS-Inhibitoren, die besonders die NOS-I-Aktivität 

hemmen (Kotsonis et al., 2001). 

Dennoch stellt der Mangel an hoch-selektiven NO-Synthetasehemmern weiterhin ein 

ungelöstes Problem für neue Therapieansätze dar. Pathologien wie Leberzirrhose und 

Septikämie stellen mögliche Einsatzgebiete solcher Inhibitoren dar. 

Der wichtigste biologische Unterschied zwischen beiden NOS-Formen besteht in deren 

enzymatischer Aktivitätsdauer. Indes die induktiven NOS über Stunden hinweg 

enzymatisch aktiv bleiben, sind die konstitutiven NOS nur für kurze Zeit aktiv. Hierdurch 

erreichen die iNOS erheblich höhere Gewebekonzentrationen als die konstitutiven 

Formen. Hinzu kommt, dass NO seine Wirkung nur für kurze Zeit entfalten kann, da 

sich seine Halbwertszeit im Bereich von 3-5 Sekunden bewegt. NO wird schließlich zu 

Nitraten und Nitriten im Verhältnis 1:5 oxidiert (Kelm et al., 1999; Xie et al., 1994).  

I.4.5 Analoga 

Bestimmte Chemikalien wurden entdeckt, die als exogene NO-Donatoren fungieren. Sie 

beinhalten die klinisch verwertbaren Nitrovasolilatatoren (Nitroprussid-Na, 

Glyceryltrinitrat und verschiedene andere Nitrite) und mehr für wissenschaftliche 

Zwecke verwendbare Substanzen (Sidonimine z.B. SIN-1. S-nitrosothiole). Generell 

sind die NO-Donatoren mehrheitlich organische Stoffverbindungen. Sie werden in 6 

Klassen eingeteilt, je nachdem, an welches Atom das NO gebunden ist: C-NO-

Donatoren (z.B. FK409), N-NO-Donatoren (z.B. N-Nitrosoharnstoff, Streptozotocin), O-

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NO-Donatoren (z.B. Alfred Nobels Glyceroltrinitrat), S-NO-Donatoren, heterozyklische 

NO-Donatoren (z.B. Molsidomin) und transiente Metallionen-NO-Komplexe (z.B. 

Natriumnitroprussid) (Hou et al., 1999).  

I.4.6  Biologische Effekte der NOS 

Das L-Arginin/NO-System ist in den verschiedensten Zellen des Körpers entdeckt 

worden, wo es modulierend in biochemische und physiologische Abläufe eingreift. Die 

ecNOS wirken vasodilatatorisch auf die Gefäße und hemmen die intravaskuläre 

Aggregation der Thrombozyten.  

Vorgänge der Neurotransmission im peripheren und zentralen Nervensystem wie penile 

Erektion (Ignarro et al., 1990), Gedächtnisfunktion im Hippokampus (Collingridge et al., 

1991) und gastrointestinale Motilität (Rand et al., 1992) werden durch die neuronalen 

NOS moduliert. Die iNOS spielen eine große Rolle in der unspezifischen Abwehr von 

intra- und extrazellulären Mikroorganismen (Nathan et al., 1991) wie Fungi, Helminthen, 

Mykobakterien und Protozoen. Sie werden in einer großen Vielfalt von Zellen 

exprimiert, die bakteriellen Endotoxinen und/ oder inflammatorischen Zytokinen wie 

LPS, TNF

α und IL-1. ausgesetzt sind. Das produzierte NO entwickelt hierbei 

außerordentlich zytotoxische Eigenschaften. In hohen Konzentrationen reagiert es als 

zytotoxisches Radikal, das direkte DNS-Schäden hervorrufen kann und durch 

Nitrosylierung von Eisengruppen in Enzymen deren Funktion blockiert. Ferner kann es 

mit Superoxid zu Superoxid-Radikalen reagieren, die ebenso zytotoxische 

Eigenschaften besitzen (Moncada et al., 1992; Nathan et al., 1992). Des weiteren wirkt 

NO antiproliferativ (Garg et al., 1989), hemmt die Leukozytenmigration (Kubes et al., 

1991), induziert Apoptose, steigert die Prostaglandinsynthese und ist an der 

Destruktion von Tumorzellen beteiligt (Moncada et al., 1992). Bei autoimmunologischen 

Prozessen wie dem Typ I Diabetes mellitus  und Glomerulonephritiden (Ketteler et al., 

1994) scheint NO ebenfalls eine wichtige Rolle einzunehmen. Es konnte gezeigt 

werden, dass der Untergang von Inselzellen durch Inhibition der NO-Produktion 

verhindert werden kann und damit im weiteren Verlauf auch die Entwicklung eines 

Autoimmundiabetes (Lukic et al., 1991). Bei Patienten mit Fieber, im septischen Schock 

und unter Immuntherapie mit inflammatorischen Zytokinen erhöhen sich die 

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