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人们过去一直认为一氧化氮通过简单且不受调节的扩散来调控重要的生理学过程。而Straub及其同事在Nature上发表文章指出，在内皮细胞和平滑肌细胞交界处，血红蛋白α的氧化状态控制着一氧化氮的扩散和信号传导。
生物通报道：一氧化氮是一种血管扩张剂，由血管壁内皮细胞产生，负责调节附近平滑肌细胞的信号级联来影响血压、血流和氧输送。人们过去一直认为一氧化氮通过简单且不受调节的扩散来对上述重要生理学过程进行调控。而Straub及其同事在Nature上发表文章指出，在内皮细胞和平滑肌细胞交界处，血红蛋白α的氧化状态控制着一氧化氮的扩散和信号传导。
人们都知道血红蛋白Haemoglobin控制着红血球的氧气输送，不过这种蛋白在人肺部上皮细胞等其他细胞也有低浓度表达。近15年来，研究人员又陆续在脑、视网膜、内分泌器官和血管平滑肌等多种不含红血球的器官中发现了类似蛋白的表达，例如脑红蛋白neuroglobin和胞红蛋白cytoglobin。这些蛋白的功能包括调节电子转移反应和NO清除反应等等。不过迄今为止血红蛋白对一氧化氮的调节作用还停留在理论层面。
NO的扩散很独特，它会围绕其产生的源头形成球状浓度梯度，这种特性也为研究NO信号传导带来了挑战。人们曾经利用细胞膜小腔caveoli和代谢酶活性位点对NO产生进行空间定位和控制。
而Straub及其同事着重对内弹力膜IEL进行了研究，内弹力膜是分隔内皮细胞和平滑肌细胞的血管外层弹性组织。他们认为内弹力膜IEL的厚壁形成了内皮一氧化氮合酶（NO合成处）与平滑肌可溶性鸟苷酸环化酶（NO作用位点）之间的物理距离。
在内皮组织与平滑肌之间存在着肌内皮连结MEJ，MEJ从内弹力膜中突出形成了一些通道，允许能动态调节血管直径的舒张因子（钾离子、过氧化氢等）进行电偶联并在细胞间扩散。Straub等人提出内弹力膜中的这些连接也为NO扩散创造了通道。
研究显示，在MEJ富集的血红蛋白α能够阻断NO扩散到平滑肌。此外，高铁血红蛋白还原酶也会与血红蛋白α形成复合体，通过氧化还原来调控NO的扩散和信号传导。
一氧化氮是控制血流和血压的重要信号分子，而这项研究首次提出了NO扩散的调节机制。研究人员总结道，在MEJ内血红蛋白α与高铁血红蛋白还原酶的表达和定位组成了NO扩散的检验点，共同通过氧化还原调控NO的扩散。
（生物通编辑：叶予）
生物通推荐原文摘要：
Endothelial cell expression of haemoglobin α regulates nitric oxide signalling
Models of unregulated nitric oxide (NO) diffusion do not consistently account for the biochemistry of NO synthase (NOS)-dependent signalling in many cell systems1, 2, 3. For example, endothelial NOS controls blood pressure, blood flow and oxygen delivery through its effect on vascular smooth muscle tone4, but the regulation of these processes is not adequately explained by simple NO diffusion from endothelium to smooth muscle3, 5. Here we report a new model for the regulation of NO signalling by demonstrating that haemoglobin (Hb) α (encoded by the HBA1 and HBA2 genes in humans) is expressed in human and mouse arterial endothelial cells and enriched at the myoendothelial junction, where it regulates the effects of NO on vascular reactivity. Notably, this function is unique to Hb α and is abrogated by its genetic depletion. Mechanistically, endothelial Hb α haem iron in the Fe3+ state permits NO signalling, and this signalling is shut off when Hb α is reduced to the Fe2+ state by endothelial cytochrome b5 reductase 3 (CYB5R3, also known as diaphorase 1)6. Genetic and pharmacological inhibition of CYB5R3 increases NO bioactivity in small arteries. These data reveal a new mechanism by which the regulation of the intracellular Hb α oxidation state controls NOS signalling in non-erythroid cells. This model may be relevant to haem-containing globins in a broad range of NOS-containing somatic cells7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.
