Stickstoffmonoxid

Das Stickstoffmonoxid hat eine molare Masse von 30,01 g/mol, der Schmelzpunkt liegt bei -163,6 °C, der Siedepunkt bei -151,8 °C. Die kritische Temperatur für NO beträgt -93 °C und der kritische Druck liegt bei 6,4 MPa. In Wasser ist Stickstoffoxid wenig löslich. Unter Einwirkung von Sauerstoff und anderen Oxidationsmitteln wird NO sofort zu braunem Stickstoffdioxid oxidiert, das in Wasser zu Salpetersäure und salpetriger Säure disproportioniert. Außer mit Iod reagiert es mit Halogenen zu Nitrosylhalogeniden. Unter Einwirkung von Schwefeldioxid wird Stickstoffoxid zu Distickstoffoxid reduziert.

Entdeckung

Ende der 70er Jahre wurde der Pharmakologe Ferid Murad erstmals auf das Stickstoffmonoxid (NO) aufmerksam. Bei Untersuchungen mit Nitraten – einer Substanzgruppe, die bei akuten Brustschmerzen eingesetzt wird – entdeckte er, dass diese NO freisetzen, welches eine Erweiterung (Dilatation) der Blutgefäße bewirkt. Auch der Pharmakologe Robert F. Furchgott untersuchte die Auswirkungen von Medikamenten auf die Blutgefäße. Er fand heraus, dass die innerste Gefäßschicht (Endothel) eine unbekannte Substanz (Faktor) produziert, die in der darunterliegenden Muskelschicht deren Erschlaffung (Relaxierung) herbeiführt. Da er die Substanz nicht bestimmen konnte, nannte er sie EDRF (Endothelium-derived relaxing Factor, von dem Endothel stammender, Gefäßmuskulatur-erschlaffender Faktor). Erst im Laufe der 80er Jahre gelang es dann, die unbekannte Substanz EDRF zu entschlüsseln. Unabhängig voneinander identifizierten Louis J. Ignarro und Robert F. Furchgott EDRF als Stickstoffmonoxid.

Herstellung

Labortechnisch kann NO durch Reduktion von verdünnter Salpetersäure mit Kupfer gewonnen werden. Industriell wird das Gas durch die katalytische Ammoniakverbrennung (Ostwaldverfahren) gewonnen.

Verwendung

Stickstoffoxid tritt als Zwischenprodukt bei der technischen Herstellung von Salpetersäure auf und wird zusammen mit Stickstoffdioxid zu Herstellung von Nitriten verwendet. Reinstes Stickstoffoxid wird als Prüfgas zur Kalibrierung von Messgeräten eingesetzt.

Physiologische Bedeutung

Erst 1987 wurde festgestellt, dass NO auch im menschlichen Körper hergestellt wird. Es sind verschiedene Wirkungen bekannt.

So wird NO durch Zellen an der Innenseite von Blutgefäßen aus der Aminosäure Arginin hergestellt. Dadurch kommt es zu einer Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur, was zu einer Vasodilatation und damit zu einer Absenkung der Vorlast des Herzens und des Blutdrucks führt. Durch diese Reaktion wurde die Wirkungsweise eine ganzen Gruppe von Medikamente verständlich, darunter Amylnitrit, Nitroprussid und Nitroglycerin, die Patienten bei Angina Pectoris-Attacken helfen können. Diese Medikamente setzen NO im Körper frei. Der gleich Mechanismus liegt bei der diätetischen Behandlung von Arteriosklerose-Patienten mit Arginin selbst zugrunde. Das gasförmige NO selbst kann aus praktischen Gründen nicht verabreicht werden.

Eine weitere Wirkung von NO ist der Schutz des Körper vor Eindringlingen. So injizieren Makrophagen Bakterien und mutierte Zellen ein tödliche Dosis NO, um sie zu zerstören. Eine übermäßige Produktion von NO durch die Makrophagen kann auch tödliche Auswirkungen haben. So ist die gefährliche Absenkung des Blutdrucks bei einem septischen Schock zu erklären.

NO wurde auch im Gehirn entdeckt. Dabei übernimmt es die Funktion eines Botenstoffes (Second Messenger), wobei es unter anderem die Synthese von Guanosinmonophosphat steuern kann. Das kleine Molekül kann leicht in Zellen hinein- und hinausdiffundieren. Man vermutet hinter NO auch den retrograden Botenstoff, der die Grundlage des Gedächtnisses bildet.

1998 wurde der Nobelpreis für Physiologie und Medizin an die Amerikaner Robert Furchgott, Ferid Murad und Louis Ignarro verliehen. Den Forschern gelang es erstmals, die große Bedeutung des NO für die Blutversorgung von Organen und dessen Rolle als Botenstoff im Organismus nachzuweisen. Mit den Erkenntnissen über NO erschließen sich somit neue Möglichkeiten bei der Behandlung von Gefäßerkrankungen und den dadurch bedingten Organschäden.

Weitere Wirkungen

NO hat auch eine Wirkung auf die Haltbarkeit von Lebensmitteln. Schon seit über hundert Jahren wird Natriumnitrit von Metzgern verwendet, um das Wachstum von Bakterien auf Pökelschinken und in Fleischkonserven zu hemmen. Inzwischen ist bekannt, dass NO aus dem Natriumnitrit freigesetzt wird. Auch nach dem Verzehr von konservierten Fleisch hat NO eine positive Wirkung im Körper, indem es nämlich die wellenförmige Kontraktion in Magen und Darm steuert, die den Nahrungsbrei weitertransportiert.

Einsatz von NO in der Säuglingsheilkunde

Bei Neugeborenen mit Atemproblemen, beispielsweise im Falle eines Lungenhochdrucks, wenn das Kind einen Blausuchtsanfall hat, wird Stickstoffmonoxid als Medikament eingesetzt. Das Besondere daran ist, das NO so schnell wirkt wie kein anderes Medikament. Auch eine Herz-Lungen-Maschine kann nicht so schnell angeschlossen werden. Der Vorteil von NO war außerdem bisher, dass es sehr billig war.

2004 ist der Preis aber auf 5000% des bisherigen Preises angehoben worden (von 70 Euro pro Tag auf 3660 Euro). Grund dafür ist, dass die Firma Linde einen der zahlreichen NO-Hersteller samt seinen Patentrechten an inhalierbaren NO aufkaufte, und daraufhin den lange bekannten Wirkstoff über eine neue EU-Zulassung zum Medikament INOmax erklären ließ. Folge ist, dass die Firma Linde nun das Monopol für inhalierbares NO in Deutschland hat und den Preis quasi beliebig festlegen kann. Dies könnte dazu führen, dass Krankenkassen nicht mehr bereit sind, einen Einsatz von NO zu finanzieren.

Nachdem sich öffentlicher Druck bezüglich der Vermarktungspraxis des Linde-Konzerns bei seinem Produkt INOmax aufgebaut hatte, erklärte das Europäische Patentamt am 17. November 2004 nach einem Einspruch der Linde-Wettbewerber Air Products und Air Liquide das von Linde genutzte Patent zur Nutzung von Stickstoffmonoxid gegen Lungenfunktionsstörungen für unwirksam.

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