L-NAME（NG-nitro-L-arginine methyl ester）是一種廣泛應(yīng)用的一氧化氮合酶（NOS）抑制劑。L-NAME（AbMole，M2818）是探索一氧化氮（NO）信號(hào)通路在心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)中生理與病理作用的基石性工具化合物。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、L-NAME的作用原理
一氧化氮（NO）作為一種信號(hào)分子，廣泛參與細(xì)胞增殖、血管舒張、神經(jīng)傳遞、免疫應(yīng)答等多種生理過程，其功能異常與心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)病變、炎癥紊亂等多種病理狀態(tài)密切相關(guān)。NO的生物合成依賴一氧化氮合酶（NOS）的催化作用，該酶以L -精氨酸為底物，在輔酶（如NADPH、FAD、FMN）參與下生成NO與L-瓜氨酸。根據(jù)組織分布與功能差異，NOS主要分為神經(jīng)元型（nNOS）、誘導(dǎo)型（iNOS）和內(nèi)皮型（eNOS）三類。L-NAME對(duì)上述三種NOS均具有抑制活性。L-NAME（N'-硝基-L-精氨酸甲酯） 的分子結(jié)構(gòu)與 NOS 的天然底物 L-精氨酸高度相似，二者均可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合NOS的活性中心。L-NAME 與 NOS 的結(jié)合常數(shù)（Ki 值）要低于L-精氨酸的米氏常數(shù)（Km 值），因此在同等濃度下，L-NAME 可優(yōu)先占據(jù) NOS 活性中心，阻斷L-精氨酸的結(jié)合。結(jié)合后的 L-NAME 可通過其分子中的硝基（-NO₂）與 NOS 活性中心的血紅素基團(tuán)形成穩(wěn)定的配位鍵，導(dǎo)致酶的構(gòu)象改變，進(jìn)一步抑制 NOS 的催化活性。

二、L-NAME（51298-62-5）的科研應(yīng)用

1. L-NAME用于動(dòng)物高血壓模型的構(gòu)建
L-NAME（NG-Nitroarginine methyl ester，AbMole，M2818）可通過抑制NOS，減少NO的生物合成，后者的缺乏將導(dǎo)致血管收縮功能異常，最終可建立高血壓動(dòng)物模型。L-NAME誘導(dǎo)的動(dòng)物高血壓模型特征包括血壓升高、血管張力異常及氧化應(yīng)激增強(qiáng)。例如L-NAME可誘導(dǎo)Wistar大鼠的高血壓模型，使用劑量為50 mg/kg/Day，結(jié)果顯示L-NAME處理后的大鼠的收縮壓升高（收縮壓≈80mmHg）^[1]。在另一項(xiàng)研究中，L-NAME通過飲用水給予C57BL/6基因編輯小鼠，給藥方案為50 mg/kg/day（1-17周），100 mg/kg/day（18-21周），在結(jié)合高鹽飲食后成功構(gòu)建了小鼠的高血壓模型^[2]。此外，L-NAME的動(dòng)物給藥方式十分便捷，一般可將其溶于水中進(jìn)行喂食或者通過腹腔進(jìn)行注射^[3]。在聯(lián)合高脂飲食（HFD）時(shí)，L-NAME還能誘發(fā)心臟舒張功能障礙（HFpEF）和腎臟纖維化，為代謝性疾病的研究提供模型^[4]。L-NAME還能用于構(gòu)建先兆子癇動(dòng)物模型，例如L-NAME在Wistar大鼠中通過自由飲水的方式給藥，誘導(dǎo)大鼠出現(xiàn)先兆子癇的經(jīng)典癥狀^[5]。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

 

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圖 1. Systolic blood pressures during L-NAME and high-salt administration.

2. L-NAME用于心肌缺血再灌注損傷的研究
L-NAME還被用于研究 NO 信號(hào)通路在心肌缺血再灌注（I/R）損傷中的作用機(jī)制。例如L-NAME（劑量為30 μM，在缺血前10分鐘和缺血期間，通過加入灌注液的形式給藥）在白化Wistar大鼠的心肌I/R損傷模型中，抑制了蒲公英提取物對(duì)大鼠心臟的保護(hù)^[6]。L-NAME（100 μmol/l，靜脈注射）還可以逆轉(zhuǎn)白藜蘆醇對(duì)SD大鼠心肌I/R損傷模型的保護(hù)作用，表明NO是白藜蘆醇發(fā)揮功能的機(jī)制之一^[7]。

 

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圖 2. 白藜蘆醇抑制SD大鼠心肌I/R模型中的梗塞比例^[7]

3. L-NAME用于炎癥與免疫調(diào)控研究
NOS 在炎癥刺激（如脂多糖 LPS、細(xì)胞因子）誘導(dǎo)下可大量表達(dá)，生成的NO 作為免疫效應(yīng)分子參與病原體清除與炎癥反應(yīng)調(diào)控。L-NAME（NG-Nitroarginine methyl ester，AbMole，M2818）通過抑制NOS可以揭示NO在免疫過程中的功能。例如L-NAME 通過降低腫瘤細(xì)胞的NO和巨噬細(xì)胞的TNF-α來抑制 r/m HM-SFME-1 細(xì)胞的腫瘤細(xì)胞進(jìn)展和肺轉(zhuǎn)移。在上述實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)物模型為Balb/c小鼠，L-NAME 的劑量為1mg/mL，通過小鼠飲用水給藥^[8]。L-NAME還在II型膠原誘導(dǎo)的C57/B10小鼠關(guān)節(jié)炎（CIA）模型中，通過抑制NOS，減少NO和RNS（活性氮）的生成，限制了T細(xì)胞的活化，并因此對(duì)大鼠CIA起到預(yù)防作用。在上述研究中，L-NAME給藥方式為腹腔注射或者經(jīng)口給藥，劑量分別為4.3mg/100μL/小鼠和416 mg/L（混入小鼠飲用水中）^[9]。

 

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圖 3. Treatments of L-NAME suppress CIA in mice^[9]

三、范例詳解

1. Neurotherapeutics, Volume 21, Issue 1, January 2024, e00301
西班牙瓦倫西亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)人員在上述論文中研究了肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）的病理機(jī)制與潛在干預(yù)策略。通過兩種 ALS 小鼠模型（SOD1G93A 轉(zhuǎn)基因小鼠、FUSR521C 轉(zhuǎn)基因小鼠），探討了Nicotinamide riboside（NR）、Pterostilbene （PT）與Ibudilast（IBU）聯(lián)合使用對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元保護(hù)及小鼠存活的影響，并深入解析其作用機(jī)制。主要發(fā)現(xiàn)以下機(jī)制：ALS 病理損傷的核心機(jī)制為 “促炎細(xì)胞因子→H₂O₂/NO 生成→・OH/・OONO⁻積累→運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元氧化損傷”的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。Nicotinamide riboside 通過補(bǔ)充 NAD ⁺ 激活抗氧化通路，Pterostilbene 通過激活 Nrf2 增強(qiáng)抗氧化防御，Ibudilast 通過抑制 PDE 降低 TNFα 水平，三者協(xié)同作用可阻斷氧化應(yīng)激與亞硝化應(yīng)激，減少神經(jīng)炎癥，保護(hù)線粒體功能，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的保護(hù)。由AbMole提供的L-NAME（NG-nitro-L-arginine methyl ester，AbMole，M2818）作為一氧化氮合酶（NOS）的特異性抑制劑，在本研究中用于驗(yàn)證 NO 在 ALS 病理進(jìn)程中的直接作用。通過腹腔注射 L-NAME（20 mg/kg/天，自18周起給藥至小鼠死亡），可顯著降低ALS小鼠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞的 NO 生成量（NOx 水平較對(duì)照組減少 40%-50%），并降低亞硝化應(yīng)激標(biāo)志物（亞硝基硫醇、3-硝基酪氨酸）的水平，證明 NO 是ALS模型中促損傷的關(guān)鍵分子^[10]。

 

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圖 4. Treatment with L-NAME decreases NO generation and increases survival in ALS mice^[10].

2. Oxid Med Cell Longev. 2021 Jun 14;2021:6662225.
江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)人員在上述文章中，探究了動(dòng)脈粥樣硬化（AS）合并抗磷脂綜合征（APS）背景下，氧化低密度脂蛋白/β2糖蛋白I / 抗β2糖蛋白I抗體復(fù)合物（oxLDL/β2GPI/anti-β2GPI）對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞自噬的調(diào)控機(jī)制，及其與內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)人員以人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）和小鼠腦內(nèi)皮細(xì)胞（bEnd.3）為模型，通過 Western blot、透射電鏡（TEM）及 mRFP-GFP-LC3 腺病毒轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：oxLDL/β2GPI/anti-β2GPI 復(fù)合物可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞自噬，并且在復(fù)合物處理后，細(xì)胞的PI3K（Tyr458）、AKT（Ser473）、mTOR（Ser2448）及 eNOS（Ser1177）磷酸化水平顯著升高（峰值出現(xiàn)于處理后的30-45 分鐘），且 AKT 抑制劑 AZD5363可抑制 eNOS 磷酸化，證明eNOS是AKT的下游靶點(diǎn)。來自AbMole的L-NAME（N (ω)-nitro-L-arginine methyl ester，M2818）在本研究中用于驗(yàn)證 eNOS 通路在復(fù)合物調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞自噬中的必要性，L-NAME預(yù)處理HUVECs和bEnd.3細(xì)胞（100μM，4 小時(shí)），可抑制 oxLDL/β2GPI/anti-β2GPI 復(fù)合物誘導(dǎo)的 eNOS 磷酸化（Ser1177），從而阻斷 eNOS 通路激活^[11]。

 

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圖 5. The regulation of PI3K/AKT/mTOR and eNOS signaling pathways in oxLDL/β2GPI/anti-β2GPI complex-mediated endothelial autophagy^[11].

AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。

 

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參考文獻(xiàn)及鳴謝
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