Nitric Oxide and Hydrogen Sulfide Regulation of Ischemic Vascular Growth and Remodeling

Abstract

Ischemic vascular remodeling occurs in response to stenosis or arterial occlusion leading to a change in blood flow and tissue perfusion. Altered blood flow elicits a cascade of molecular and cellular physiological responses leading to vascular remodeling of the macro- and microcirculation. Although cellular mechanisms of vascular remodeling such as arteriogenesis and angiogenesis have been studied, therapeutic approaches in these areas have had limited success due to the complexity and heterogeneous constellation of molecular signaling events regulating these processes. Understanding central molecular players of vascular remodeling should lead to a deeper understanding of this response and aid in the development of novel therapeutic strategies. Hydrogen sulfide (H2S) and nitric oxide (NO) are gaseous signaling molecules that are critically involved in regulating fundamental biochemical and molecular responses necessary for vascular growth and remodeling. This review examines how NO and H2S regulate pathophysiological mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis, along with important chemical and experimental considerations revealed thus far. The importance of NO and H2S bioavailability, their synthesis enzymes and cofactors, and genetic variations associated with cardiovascular risk factors suggest that they serve as pivotal regulators of vascular remodeling responses.

Looking Back at the Early Stages of Redox Biology

“…In short, •NO itself is beneficial in guaranteeing optimum blood flow and neuronal function, but when transformed to •NO 2 or peroxynitrite, it becomes Janus-faced: it creates an efficient bactericidal cocktail with the typical collateral oxidative tissue damage [ 272 , 281 , 282 , 283 ]. For recent developments and ramifications in the field see [ 267 , 284 , 285 , 286 ].…”

Modeling of the Transport and Exchange of a Gas Species in Lungs With an Asymmetric Branching Pattern. Application to Nitric Oxide

“…Lastly, it is also possible for a NO molecule to be consumed within the epithelial or the tissue layer (Beckman and Koppenol, 1996 ; Karamaoun et al, 2016 ). Indeed, within these layers, several reactions with NO take place, such as the reaction with superoxide to form peroxynitrite (Beckman and Koppenol, 1996 ; Rajendran et al, 2019 ). These reactions were shown to be well-represented by a first-order reaction with respect to the NO concentration (Beckman and Koppenol, 1996 ).…”

Aminoguanidine Restores Endogenous Hydrogen Sulfide Synthesis, Constitutive Nitric Oxide Synthesis, Endothelium-Dependent Vasodilation and Inhibits Mitochondrial Permeability Transition Pore Opening in the Heart of Old Rats

“…Відомо, що газові трансмітери оксид азоту (NO) і сірководень (H 2 S) є важливими сигнальними молекулами, що регулюють низку біохімічних і фізіологічних процесів у нормі та при патології, при цьому активно вивчається їх роль в підтриманні нормального функціонування серцево-судинної системи і судинного гомеостазу в цілому [1,2].…”

“…Нині відомо, що порушення ендогенного синтезу H 2 S супроводжують розвиток таких патологічних станів, як гіпертензія, атеросклероз, діабет, серцева недостатність, нейродегенеративні захворювання тощо [16]. Більшість із цих станів характерні і частіше всього розвиваються у старих організмів, у яких синтез сірководню суттєво знижений [2,7]. Антиоксидантні властивості сірководню ґрунтуються на його здатності вступати в реакцію з іншими сполуками, зокрема активними формами кисню, азоту, які при цьому втрачають свою активність та ушкоджувальну дію на білки або ліпіди [16,17].…”