W porównaniu z innymi związkami chemicznymi, które kojarzą się dziś z nauką i medycyną, ten wygląda wręcz niepoważnie. Jeden atom tlenu plus jeden atom azotu – i tyle? Czy coś takiego może mieć na nas tak wielki wpływ jak długie łańcuchy DNA czy rozbudowane molekuły białek? Prostota bywa jednak złudna.

Tlenek azotu – w skrócie NO – przenika nasze ciało od stóp do głów, towarzysząc nam w zdrowiu i chorobie. Przyniósł ulgę niezliczonym rzeszom pacjentów, pozwolił firmom farmaceutycznym na zarobienie grubych miliardów i daje uczonym nadzieję na opracowanie nowych, jeszcze skuteczniejszych leków. Nie jest to zresztą pierwszy tego typu przypadek. Inne proste gazy też odgrywają wielką rolę w funkcjonowaniu naszej biologicznej maszynerii.

Tlenek węgla (CO), zwany powszechnie czadem, jest testowany jako środek ułatwiający przyjęcie się przeszczepionych narządów, zaś siarkowodór (H2S) może wkrótce umożliwić nam bezpieczne „hibernowanie” poszczególnych narządów czy całego organizmu. Z tej trójki właśnie tlenek azotu robi najbardziej malowniczą karierę i może wkrótce zmienić życie każdego z nas na lepsze. Jednak biologicznie aktywne gazy mają dwa oblicza. W małych dawkach regulują pracę naszych komórek, ale w dużych stężeniach prowadzą do śmierci wskutek uduszenia. Nic więc dziwnego, że początki badań nad nimi bywały dramatyczne.

Zapomniana trucizna

Związkami azotu zajmowali się uczeni pracujący na przełomie XVIII i XIX w. w brytyjskim Instytucie Pneumatycznym (Pneumatic Institution), a przede wszystkim młodziutki Humphry Davy – samorodny geniusz, poeta, chemik i eksperymentator. Doświadczenia zwykł przeprowadzać najpierw na sobie samym, co o mały włos nie zakończyło przedwcześnie jego kariery. Był bliski uduszenia po wdychaniu tlenku węgla; równie fatalne skutki zaobserwował w przypadku dwutlenku (NO2 ) i tlenku azotu. Ten drugi prawdopodobnie uszkodził drogi oddechowe uczonego. „Zapewne to była przyczyna przypadłości płucnych, które nękały go przez resztę życia i które, bez najmniejszych wątpliwości, skróciły jego dni” – wspominał później księgarz i pisarz Joseph Cottle. Davy szybko doszedł do wniosku, że NO i NO2 to po prostu trucizny i skoncentrował się na podtlenku azotu (N2O), znanym powszechnie jako gaz rozweselający. Uczony popadł wręcz w uzależnienie od tej narkotycznej substacji, która potem zrobiła karierę w medycynie jako środek znieczulający. Tymczasem tlenek azotu usunął się w cień. Owszem, był uważany za toksynę zanieczyszczającą powietrze (powstaje m.in. w procesach spalania zachodzących w elektrowniach czy silnikach samochodowych) i przyczynę kwaśnych deszczów, znalazł też zastosowanie w przemyśle chemicznym. Dopiero w 1867 r. inny Anglik, Thomas Brunton, wpadł na medyczny trop NO – tyle że nie miał o tym pojęcia.

Brunton opiekował się m.in. pacjentami z dusznicą bolesną. Na ich cierpienia wynikające ze zwężenia tętnic wieńcowych w sercu nie było wówczas lekarstwa. Lekarz próbował różnych sposobów, aż odkrył, że ból zmniejsza się, gdy zostaje obniżone ciśnienie tętnicze u chorego. Z początku osiągał to przez upuszczanie krwi, ale zdawał sobie sprawę, że to mało praktyczny sposób. Na szczęście jego kolega Arthur Gamgee prowadził właśnie eksperymenty na zwierzętach, aplikując im opary azotynu amylu – środek ten prowadził do spadku ciśnienia krwi. Brunton przetestował go na ludziach, napisał artykuł do magazynu „The Lancet” i przeszedł do historii jako odkrywca nowej kategorii leków – nitratów.

Są one do dziś powszechnie stosowane przez kardiologów u pacjentów z chorobą wieńcową, choć już nie w formie azotynu amylu (ta substancja zrobiła za to karierę jako swego rodzaju narkotyk – tzw. poppers, wywołujący stany euforii i pobudzenia). Jednym z bardziej znanych nitratów jest nitrogliceryna – ta sama, która posłużyła Alfredowi Noblowi do produkcji dynamitu. Jednak wówczas i przez wiele kolejnych dziesięcioleci lekarze nie rozumieli, jak te leki działają. Dopiero w 1977 r. Ferid Murad odkrył, że w organizmie powstaje z nich tlenek azotu, który rozkurcza mięśnie gładkie w ścianach naczyń krwionośnych, prowadząc do spadku ciśnienia krwi obserwowanego ponad sto lat wcześniej przez Bruntona. Kilka lat później dwaj inni uczeni – Robert Furchgott i Louis Ignarro – dokładnie opisali ten mechanizm. W 1998 r. cała trójka została uhonorowana Nagrodą Nobla.