The nitric oxide pathway in the cardiovascular system

Abstract

The present review analyzes the role nitric oxide (NO) plays in the homeostasis of the cardiovascular system. By regulating vascular smooth muscle cell and myocyte contractility, myocardial oxygen consumption and renal tubular transport, this simple molecule plays a central role in the control of vascular tone, cardiac contractility and short and long tern regulation of arterial pressure. Fifteen years ago, all we knew about NO is that it had very similar properties as those of endothelium-derived relaxing factor and that its action was probably mediated by cGMP. An enormous amount of knowledge has since been amassed on the biochemical pathways that NO follows from the moment it is synthesized from L-arginine until the physiological or pathological actions take place in the effector cells. This review intends to organize this knowledge in a fashion that is easy to understand. We will dissect the NO pathway in different steps, focusing on the physiological and pathophysiological actions of the isoenzymes which synthesize NO, the molecules involved in this synthesis such as caveolins, protein kinases and cofactors, the situations in which endogenous inhibitors of NO synthase are formed from L-arginine instead of NO, the way in which NO exerts its physiological action through cGMP-dependent protein kinases and finally, the pathological routes NO may follow when the oxidative status of the cell is high.

Resumen

Esta revisión aborda el importante papel que juega el óxido nítrico (NO) en la homeostasis del sistema cardiovascular. Esta simple molécula regula la contractilidad de las células del músculo liso vascular y de los miocitos, el consumo de oxígeno del miocardio y el transporte tubular renal. Así pues, juega un papel clave en el control del tono vascular, en la contractilidad cardiaca y en la regulación a corto y largo plazo de la presión arterial. Hace quince años lo único que se sabía del NO era que poseía propiedades muy similares a las del factor relajante derivado del endotelio y que su acción, probablemente, estaba mediada por el GMP cíclico. A lo largo de los últimos años, se ha ido recopilando mucha información relativa a las vías metabólicas que sigue el NO, desde que es sintetizado a partir de la L-arginina, hasta que tienen lugar sus acciones fisiológicas o patológicas en las células efectoras del sistema cardiovascular. Esta revisión pretende organizar esta información de una manera fácilmente comprensible. La vía del NO se divide en diferentes pasos, centrándose en las acciones fisiológicas y patofisiológicas de las isoenzimas que sintetizan NO, en las moléculas involucradas en esta síntesis, tales como las caveolinas, las proteín cinasas y los cofactores de la NO sintasa (NOS). También se analizan las situaciones en las que, a partir de la L-arginina, se forman inhibidores endógenos de la NOS, los mecanismos por los que el NO ejerce sus acciones fisiológicas a través de proteín cinasas dependientes de GMPc y, finalmente, se estudian las rutas patológicas que puede seguir el NO cuando el estado oxidativo de la célula es elevado.