Srdcovo-cievny systém ako hnací motor organizmu - RNDr. Soňa Čačányiová, PhD.

Krvný obeh, čiže obeh krvi v kruhu – cirkuláciu – objavil a informácie o tomto objave publikoval v roku 1628 W. Harvey, keď definitívne vyvrátil starovekú predstavu galénovského lekárstva, podľa ktorej sa krv nepretržite vytvára v pečeni, cievami sa privádza do tkanív a tam sa spotrebúva. Napriek skutočnosti, že sa od tých čias zásluhou čoraz dokonalejších vedec­kých metód podarilo odhaliť presnejšiu štruktúru, funkciu a mechanizmy regulujúce cirkuláciu, patria srdcovo-cievne ochorenia k najčastejším príčinám chorobnosti a úmrtnosti ako na Slovensku, tak celosvetovo. Ochoreniami srdcovo-cievneho systému trpí viac ako polovica slovenského obyvateľstva, pričom mnohí o tom ani nevedia. Slová ako ateroskleróza, vysoký krvný tlak, ischemická choroba srdca či infarkt myokardu sa dnes skloňujú v médiách vo všetkých pádoch. Mimoriadne závažnou sa ukazuje skutočnosť, že tieto ochorenia postihujú čoraz mladšie vekové skupiny. V poslednom období sa už pomaly stáva otrepanou fráza o prudkom náraste tzv. civilizačných ochorení, ktorú však už môžeme prirovnať k známemu porekadlu o nosení dreva do lesa. Práve moderná doba a pokrok, ktoré so sebou prinášajú nové poznatky a technológie či liečebné postupy sú totiž súčasne spojené s vypätím, stresom a tendenciou k sedavejšiemu štýlu života. Absencia telesnej aktivity vedie k poruchám obehového systému i samotného srdca. A pritom sú krajiny, v ktorých sa za posledných 20 či 30 rokov výskyt srdcovo-cievnych ochorení znížil. Napríklad v Japonsku, ktoré prechádza zásadnou zmenou životného štýlu, od stravovacích návykov, cez postoj k fyzickej námahe a ďalším celospoločenským fenoménom. Aj krajiny v okolí Stredozemného mora majú v porovnaní s inými krajinami nízku úmrtnosť na kardiovaskulárne ochorenia. Nástup nového tisícročia je spojený s intenzívnym poznávaním príčin kardiovaskulárnych ochorení a so spresňovaním ich diagnostiky, sa potom odráža aj vo výraznom po-kroku používaných terapeutických postupov. Aby bolo možné podchytiť jednotlivé chorobné procesy už v skorých vývojových štádiách a začať proti nim úspešný boj, je nevyhnutné najskôr spoznávať základné mechanizmy a princípy vzájomných vzťahov medzi štruktúrou a funkciou srdcovo-cievneho systému.

Ako vzniká krvný tlak a čo všetko dokážu cievy

Pohyb krvi v cievach, v ktorých prúdi ako v potrubiach, udržiavajú dve pumpy, a to pravá polovica srdca („pravé srdce“), ktorá zabezpečuje prú­denie krvi do pľúc, kde sa okysličuje, a ľavá polovica srdca („ľavé srdce“), ktorá zabezpečuje cirkuláciu okysličenej krvi do celého tela. Práca, ktorú vykonáva srdce, sa dá porovnať s tlakovým čerpadlom: plní sa krvou pri­tekajúcou pod nízkym tlakom a vypudzuje ju do veľkých ciev – tepien, ktoré ju rozvádzajú do celého tela, pričom vytvára pomerne vysoký tlak na steny tepien. Srdce dospelého človeka prečerpá za deň asi 10 tisíc litrov krvi. Činnosť srdca sa prejavuje pravidelným, rytmickým striedaním sťahu (systoly) a ochabnutia, relaxácie (diastoly). Normálny pulz je 60 – 80 úde­rov za minútu. Srdce ženy vykonáva za minútu o 6 – 8 úderov viac ako srdce muža a ťažká fyzická práca (a takisto tréningové zaťaženie) môže vyvolať zrýchlenie pulzu na 200 i viac úderov za minútu. Silou, ktorou vypudzovaná krv pôsobí na steny ciev, sa vytvára tlak krvi. Steny tepien preto musia byť dostatočne pevné, aby vydržali tento tlak. Príliš veľký tlak dlhodobo vyvíjaný na steny ciev je označovaný ako vysoký krvný tlak (hypertenzia). Krátkodobý vzostup krvného tlaku môže byť aj normálnou reakciou tela na fyzickú alebo psychickú záťaž a je prirodzený a potrebný. Naproti tomu v žilách prúdi krv pod nízkym tlakom naspäť do srdca. Steny žíl sú preto oveľa tenšie. Aby sa smer prúdenia krvi v ži­­lách z dôvodu nízkeho tlaku neotočil, nachádzajú sa v nich žilové chlopne, ktoré fungujú ako spätné klapky. Chlopne sú nasmerované na steny žíl a nebránia prúdeniu krvi smerom k srdcu. Keby sa však smer prúdenia otočil, chlopne sa primknú k sebe. Týmto spôsobom zabránia spätnému prúdeniu krvi. Takzvaný veľký telový obeh nadväzuje na ľavú polovicu srdca. Z ľavej komory vystupuje mohutná aorta, ktorá sa vetví na ďalšie tepny. Tepny (artérie, z gréc. aér = vzduch, teréein = obsahovať) sú cievy, ktoré transportujú okysličenú krv zo srdca do iných orgánov tela, napr. do mozgu, pečene, obličiek, rúk a nôh, i do svaloviny samotného srdca, aby im priniesla kyslík a výživné látky. Artérie sa postupne vetvia až na jemné vlásočnice (z lat. vas capillare = kapilárna cieva). V nich prebieha výmena výživných látok medzi krvou a tkanivom (obr. 1). Husto rozvetvená kapilárna sieť sa potom opäť spája do žíl, ktoré nakoniec ako horná a dolná dutá žila transportujú odkysličenú krv naspäť do srdca. Takzvaný malý pľúcny obeh sa napája na pravú polovicu srdca a skladá sa z tepien, ktoré sa vetvia na kapiláry v pľúcach, kde sa krv okysličí a privedie sa späť do ľavej polovice srdca. Napojením telového a pľúcneho krvného obehu za sebou, čiže sériovo, sa vytvára uzavretý kruh. V rámci tohto uzavretého kruhu však vznikajú roz­vetvením ciev veľmi početné a paralelne zapojené krvné cesty, ktoré zabezpečujú zásobenie krvou v jednotlivých orgánoch a oblastiach (ko­­­­­­ro­­nárne cievy srdca, mozog, svaly, vnútornosti, obličky, koža, kostra a ďalšie). Artérie a žily človeka sú dlhé asi 100-tisíc kilometrov. Žily obsahujú v každom okamihu asi 75 % krvi celého organizmu. Asi 20 % krvi sa nachádza v tepnách a iba 5 % vo vlásočniciach. Vlásočnice obsahujú v každom okamihu iba desatinu litra krvi.
Krv nepretržite obieha v uzavretom systéme: srdce – cievne riečisko – srdce rytmickou čin­nosťou srdcovej pumpy. Do arteriálneho rie­čiska tohto uzavretého kruhu privádza srdcová pum­pa pri každom údere spravidla taký objem krvi, aký sa doň odčerpal zo žilového riečiska. V zme­nených podmienkach sa však môže do arteriálneho riečiska vypudiť väčší alebo menší objem kr­vi. Týmto zmenám objemu krvi sa pohotovo prispôsobuje kapacita krvného riečiska i srdcových dutín, pretože aj keď cirkulácia krvi podlieha podobným zákonitostiam ako prú­denie kva­palín v úzkych rúrkach, na rozdiel od systému mechanickej pumpy a roz­vodových trubíc srdce a cievy predstavujú elastické štruktúry schopné prispôsobiť sa okamžitej zmene objemu krvi. Aj keď srdce vyvrhuje do ciev krv v intervaloch (prerušovane), je prúd krvi plynulý (neprerušovaný). Je to preto, lebo tepny sa správajú ako pružné rúrky, ktoré svojou schopnosťou roztiahnuť sa a spätne zmrštiť vytvoria pružník, pomocou ktorého sa plynulo šíri pulzová vlna od srdca až na perifériu. Jednoducho povedané, steny tepien sa rozťahujú a sťahujú pri každom údere srdca, čím vzniká pulz. Činnosť srdca a charakter cievneho riečiska zabezpečujú, že sa stále udržuje tlakový spád od najvyššieho tlaku krvi (pri výstupe z ľa­vého srdca) po najnižší tlak (pri vstupe do pravého srdca). Tento tlakový spád je výrazne závislý od štruktúrnych vlastností cievnej steny, ktoré zabezpečujú jej správnu funkciu. V horných častiach cievnej sústavy, kde je najvyšší krvný tlak, je aj najvyššia rýchlosť prúdenia krvi. V kapilárach je nízky tlak aj pomalé prúdenie krvi, lebo plocha priesvitu kapilár je asi 600 – 800-krát väčšia ako pri tepnách. Tlak krvi predstavuje mechanickú energiu, ktorej hlavným zdrojom sú rytmické sťahy srdcovej pumpy, a rozdiel tlaku krvi, tlakový spád je nevyhnutnou podmienkou na zabezpečenie normálneho smeru prúdenia krvi. Čas obehu krvi je druhovo špecifický, je tým kratší, čím je organizmus menší. Napríklad čas obehu krvi koňa je 31,5 sekundy; kozy 14,7 sekundy a sliepky 5,2 sekundy. Cirkulácia krvi sa môže porušiť, a to ako pri poruchách srdca ako pumpy, tak i pri poruchách ciev na najrôznejších úrovniach. Hlavnými príčinami porúch cirkulácie sú hypertenzia, srdcová nedostatočnosť (zlyhanie srdca), nepravidelnosť srdcového rytmu (arytmia) a zúženie až upchatie ciev (ateroskleróza).
Tlak prúdiacej krvi závisí od rýchlosti krvného prúdu a viskozity krvi, ako aj od štruktúrnych vlastností jednotlivých oblastí cievneho riečiska. Práca srdca a odpor, ktorý kladie cievne riečisko, spolu s elastickými vlastnosťami a kapacitou ciev predstavujú hlavné faktory, ktoré formujú tlak krvi. Cievny odpor je prevažne výsledkom napätia cievnej steny, ktoré je síce regulované nervovými impulzmi a hormonálne, zároveň je však do veľkej miery závislé od štruktúrnych vlastností cievy. Výrazné zmeny v štruktúre a funkcii ciev sťažujú podmienky normálnej výmeny látok v kapilárach (odovzdanie živín, okysličenie tkanív), resp. kladú zvýšený nárok na prácu srdca. Preto je dôležité aj napriek už značným znalostiam naďalej podrobnejšie spoznávať štruktúru a s ňou spojenú funkciu ciev. Steny ciev sú zložené z troch vrstiev. Vonkajšia adventícia, ktorá je tvorená pružnými elastickými a pevnými kolagénnymi vláknami, podmieňuje roztiahnutie cievy. Zabezpečuje spojenie cievnej steny s okolitým tkanivom. Na rozhraní medzi vonkajšou a strednou vrstvou cievnej steny sa nachádzajú nervové zakončenia (obr. 2). Z nervových zakončení sa pri nervovom podráždení uvoľňujú smerom k strednej vrstve cievy látky, tzv. neurotransmitery, ktoré potom riadia činnosť ciev a môžu meniť aj štruktúrne vlastnosti ciev. Stredná vrstva (média), je najhrubšia časť cievnej steny. Je tvorená z hladkosvalových buniek, elastických a v menšej miere kolagénnych vlákien a spoločne podmieňujú pružnosť ciev. Podľa typu obsahujú cievy jednu vrstvu alebo viac vrstiev hladkosvalových buniek, ktoré zároveň zabezpečujú dôležitú vlastnosť ciev, a to na jednej strane schopnosť stiahnuť sa, zmrštiť (vazokonstrikcia), čo vedie k zúženiu prierezu cievy, a na druhej strane schopnosť roztiahnuť sa (vazodilatácia, vazorelaxácia), čo vedie k zväčšeniu priesvitu cievy. Hladkosvalové bunky sú teda výkonné zložky cievnej steny, ktoré zabezpečia aktívne „zúženie“ alebo „rozšírenie“ ciev. Zároveň zabezpečujú, že cievy v tele nie sú ochabnuté, ale majú určité napätie, tzv. tonus. Veľkosť, resp. sila tohto tonusu je určená predovšetkým vzruchmi šíriacimi sa cievnymi nervami, ako aj látkami tvorenými priamo v tkanive ciev či prenesenými krvným prúdom. Elastické vlákna sú špirálovito usporiadané v navzájom prepletených vrstvách. V kombinácii s kolagénnymi vláknami poskytujú stene ciev veľkú roztiahnuteľnosť a súčasne odolnosť proti roztrhnutiu.

Regulujú náš tlak toxické „evolučné“ plyny?

Vnútro cievneho systému vystiela jedna vrstva endotelových buniek – endotel, ktorá nasadá na tenkú membránu – elastickú laminu (obr. 3). Práve táto vrstva cievnej steny sa ukazuje významným faktorom v regulácii cievneho tonusu a krvného tlaku. Cievny endotel sa v priebehu vývinu jedinca zakladá ako prvá časť cievnej sústavy a stáva sa základom tubulárnej štruktúry, z ktorej sa diferencujú artérie, arterioly a lymfatické cievy. Endotel je schopný reagovať na chemické, hormonálne a mechanické zmeny prostredia a pôvodný názor, že predstavuje len prirodzenú bariéru medzi cirkulujúcou krvou a hladkou svalovinou ciev, sa ukázal neúplný. V 60. – 70. rokoch minulého storočia sa objavili prvé práce, ktoré naznačili, že endotel nie je len bariéra, ale že je aj významný producent dôležitých látok (najmä však vazoaktívnych), ktoré môžu sprostredkovať a regulovať množstvo procesov. Endotelová výstelka sa dnes považuje za skutočný orgán cirkulácie a endotelové bunky, ktoré dohromady vážia asi 1,5 kg, čo je približne hmotnosť pečene a predstavujú značnú plochu (až 700 m2), sa považujú za najväčší sekrečný (autokrinný, endokrinný a parakrinný) orgán v ľudskom tele. Endotelové bunky sú schopné zachytávať signály z okolitého prostredia, zo samotnej steny cievy, ako aj z krvi. Navyše sú charakteristické vysokou metabolickou aktivitou, čiže schopnosťou syntetizovať rôzne účinné látky, ktoré ovplyvňujú mnohé procesy. Endotel okrem toho pôsobí aj ako určitý sprostredkovateľ, ktorý zachytí signál (informáciu) a zabezpečí vytvorenie rôznych účinných látok. Tieto substancie, tzv. poslovia, odovzdajú informáciu ďalej a podľa jej obsahu sa zabezpečí adekvátna odpoveď cievy. Za fyziologických podmienok majú endotelové bunky metabolické sekrečné systémy, ktoré môžu podstatnou mierou ovplyvňovať cievny tonus (napätie), resp. prietok krvi (krvný tlak). Okrem regulácie cievneho tonusu má endotel vplyv na zrážanie krvi, zasahuje do priebehu proliferačných procesov (novotvorba buniek, tkanív) a imunologických procesov a zároveň medzi týmito fyziologickými procesmi udržiava rovnováhu. Narušenie tejto rovnováhy a porušenie integrity endotelu (ale aj cievnej steny celkovo) pôsobí ako dôležitý faktor pri vzniku mnohých srdcovo-cievnych ochorení.Ako už bolo spomenuté, endotel je významný producent vazoaktívnych látok, ktoré môžu sprostredkovať vazokonstrikciu (zúženie cievy) alebo vazodilatáciu (roztiahnutie cievy). Aj napriek skutočnosti, že endotel je zdrojom najúčinnejších vazokonstriktorických látok – endotelínov a produkuje aj mnohé ďalšie vazokonstriktorické látky (ako napríklad angiotenzín, serotonín, histamín), v celom procese prevažuje snaha o vazodilatáciu a potláčanie vazokonstrikcie. Medzi najvýznamnejšie vazodilatačne pôsobiace látky produkované najmä endotelom patrí jedna z desiatich najmenších molekúl v prírode: oxid dusnatý. Oxid dusnatý je anorganický plyn, ktorý je známy najmä ako jedovatý plyn, ktorý sa podieľa na vzniku smogu, kyslých dažďov a ničení ozónovej vrstvy. Je to bezfarebný plyn, ktorý je súčasťou výfukových plynov a ako produkt spaľovania fosílnych palív je jedným zo znečisťovateľov životného prostredia. A práve táto malá a nestála molekula sa ukázala dôležitou nielen pre kardiovaskulárny systém, ale zistilo sa, že je signálnym poslom a dôležitým faktorom takých závažných ochorení, ako sú neurodegeneratívne ochorenia ako Parkinsonova choroba či Alzheimerova choroba, nádorové ochorenia, cukrovka či poruchy imunitného systému. Právom bola táto molekula vyhlásená za molekulu roka 1992, považuje sa za všestranný bunkovosignalizačný efektor zohrávajúci úlohu v rôznych (pato)fyziologických procesoch. Táto malá molekula zohrala pravdepodobne vý­znamnú úlohu v procese evolúcie. Keď americkí genetici blokovali muche octomilke gén nevyhnutný pre enzým vyrábajúci oxid dusnatý, zistili, že sa zárodky bez neho nedokázali vyvíjať.
Naopak, pokusy opačného typu, keď bola vajíčkam prasaťa podaná vysoká dávka oxidu dusnatého, začali sa, ako po životodarnej injekcii, rýchlo vyvíjať na embryo. I keď je oxid dusnatý jednou z najjednoduchších molekúl nachádzajúcich sa v prírode, zasahuje do všetkých fáz a oblastí biológie a medicíny. Oxid dusnatý je najdôležitejší mediátor erekcie a je dôležitý hlavne v jej skorej, nastupujúcej fáze. Okrem toho vykonáva úlohu neurotransmitera v mozgu a je súčasťou cyklu, ktorý súvisí s procesom učenia a formovania pamäti. Oxid dusnatý je schopný využiť svoje toxické vlastnosti na zabíjanie buniek infikovaných patogénmi a je súčasťou odpovede imunitného systému na cudzie látky – patogény. Oxid dusnatý sa podieľa podobným princípom aj na deštrukcii nádorových buniek. Navyše hrá dôležitú úlohu počas obrannej reakcie rastlín proti patogénom rastlín. Oxid dusnatý je voľný radikál, čo môže na jednej strane vyvolávať obavy, keďže v súčasnosti je dobre známa neslávna úloha radikálov v spúšťaní mnohých ochorení. Na druhej strane práve preto, že to je voľný radikál, má schopnosť rýchlo sa spájať s inými voľnými radikálmi v tele, a tým ich eliminovať. Oxid dusnatý sa v bunkách vytvára z aminokyseliny L-arginínu, pričom vzniká ďalšia aminokyselina L-citrulín. Ako už bolo spomenuté, jej dôležitým producentom sú endotelové bunky ciev. K zisteniu, že práve endotel je miestom produkcie takej vý­znamnej molekuly, pritom viedla náhoda. V roku 1987 Robert Furchgott, ktorého korene mimochodom vedú až na Slovensko, a John Zawadski zistili, že keď nedopatrením poškodili vnútornú výstelku cievy králika, čiže endotel, súčasne tým odstránili aj schopnosť cievy relaxovať sa, dilatovať sa. Usúdilo sa, že neznámy faktor, ktorý bol označený ako endotelový relaxačný faktor, sa uvoľňuje ako signálna molekula z endotelových buniek a prechádza k hladkosvalovým bunkám, kde vyvolá relaxáciu. Až neskôr, v roku 1988 Robert Furchgott a Lous Ignarro nezávisle od seba zistili, že tento faktor je totožný s oxidom dusnatým. Za odhalenie fyziologického účinku tejto látky boli autori ocenení Nobelovou cenou za medicínu. Hlavný účinok oxidu dusnatého v cievach spočíva v jeho schopnosti relaxovať, čiže uvoľniť hladké svalstvo v stene cievy, čím sa cievy rozširujú a zmenší sa aj ich tonus. A keďže práve vysoký cievny tonus, čiže tenzia je jeden z hlavných činiteľov vedúcich k vzniku vysokého tlaku krvi (hyper-tenzia), znamenalo poznanie účinku tejto molekuly významný krok vpred. Z vedeckého i lekárskeho hľadiska poskytlo objavenie účinkov oxidu dusnatého možnosť vstupovať do regulačných procesov vzniku hypertenzie. Oxid dusnatý, ktorý je cievnou stenou nepretržite vytváraný a uvoľňovaný, napomáha vďaka svojim vlastnostiam znižovať krvný tlak. Naopak, blokovanie tvorby tejto látky vedie k vzniku hypertenzie a môže predstavovať jednu z príčin jej vzniku. Navyše má oxid dusnatý antiproliferatívne vlastnosti (tlmivý efekt na pomnožovanie a rast buniek), čo je pre cievnu stenu veľmi dôležité. Zhrubnutie cievnej steny totiž vedie k zoslabeniu prietoku krvi cievou, a to je jeden z faktorov, ktoré postupne vedú k hypertenzii. Zúžené srdcové (koronárne, obr. 4) cievy sa môžu upchávať, čo môže neskôr viesť k srdcovému infarktu. Súčasne vytváranie aterosklerotických plakov v cievach znižuje produkciu oxidu dusnatého, a tým prispieva k zvýšenej vazokonstrikcii a následne k hypertenzii. Pojem ischemická choroba srdca už nie je len lekárskym pojmom, ale vzhľadom na nárast výskytu tohto ochorenia je to už výraz známy širokej verejnosti. Zaujímavá je aj skutočnosť, že oxid dusnatý je súčasťou mechanizmu pôsobenia nitrátov v organizme, ktoré sa používajú pre potreby klinickej praxe dlhšie ako 150 rokov. Už koncom devätnásteho storočia sa použil nitritamyl pri liečbe anginy pectoris. Podobne nitroglycerín bol používaný ako liek pomáhajúci utíšiť anginózne bolesti hrudníka. Je hlavnou súčasťou tabletky, ktorá sa umiestňuje pod jazyk a vďaka spontánnemu uvoľňovaniu oxidu dusnatého napomáha rozširovaniu ciev, a tým pomáha utíšiť bolesti, ktoré sú výsledkom opačného procesu – zúženia koronárnych artérií. Je iróniou osudu, že Alfréd Nobel, ktorému nitroglycerín ako výbušnina priniesol slávu a vede najprestížnejšiu cenu, bol na sklonku života odkázaný používať nitroglycerín ako liek. Ako vidieť, lekári tento prostriedok používajú už dlhý čas napriek tomu, že mechanizmus jeho účinku na organizmus bol neznámy.
Keďže dysfunkcia tvorby oxidu dusnatého sa pokladá za jednu z naj­dôležitejších príčin pri rozvoji kardiovaskulárnych chorôb (hypertenzia, koronárne ochorenia, zlyhávanie srdca), nie je prekvapujúce, že sa vynakladá veľké úsilie na riešenie problému, ako dopraviť oxid dusnatý do oblasti cievneho riečiska, kde je v dôsledku rôznych príčin hladina oxidu dusnatého tvoreného organizmom nedostatočná. Nitráty sa spracúvajú v cievnej stene mimo endotelových buniek a uvoľňovaný oxid dusnatý vyvoláva od endotelu nezávislú dilatáciu hladkosvalových buniek v cievach. Pri nedostatočnej produkcii endogénneho oxidu dusnatého, keď sú poškodené endotelové bunky, je teda účinok exogénnych donorov oxidu dusnatého veľmi prospešný. Komplikáciou a do značnej miery limitujúcim faktorom benefičného účinku nitrátov je vznik nitrátovej tolerancie, t. j. liečivo sa stáva neúčinným, a aby sa účinok znovu objavil, musí sa na určitý čas podávanie prerušiť. Je to zložitý fenomén, ktorý tvoria mnohé faktory, a môže sa prejaviť už po 2 – 3 dňoch neprerušeného podávania. Presná príčina vzniku nitrátovej tolerancie je predmetom štúdií, najnovšie výsledky však ukázali, že je pravdepodobne spojená so zvýšeným obsahom kyslíkových radikálov (oxidačný stres). Napriek týmto prekážkam význam oxidu dusnatého, a tým i jeho donorov pre kardiovaskulárny systém, stimuluje výskum a naďalej sa hľadajú nové terapeutické možnosti. Požiadavky klinickej praxe sa zameriavajú predovšetkým na získanie účinnej látky uvoľňujúcej oxid dusnatý, pri ktorej by ani pri dlhodobom podávaní neklesala účinnosť. Medzi látky, ktoré by mohli spĺňať uvedené požiadavky, patrí napríklad molzidomín a pentaerythrityltetranitrát. Dlhodobá aplikácia týchto donorov oxidu dusnatého potkanom s hypertenziou vyvinutou v dôsledku nedostatku oxidu dusnatého mala benefičný účinok na kardiovaskulárny systém, viedla k zníženiu tlaku krvi a významne zabránila nárastu hrúbky cievnej steny. Podľa Laplaceho zákona sa predpokladá, že zmeny v geometrii veľkých prívodných tepien (vnútorný diameter, hrúbka cievnej steny) majú veľmi negatívny vplyv na funkčné parametre kardiovaskulárneho systému (tlak, napätie cievnej steny), ktorý potom vyústi predovšetkým do nedostatočného vyživovania zásobovanej oblasti. Predpokladá sa preto, že akékoľvek zlepšenie morfologických a funkčných parametrov cievnej steny po podávaní exogénnych donorov oxidu dusnatého môže mať benefičný účinok na celý kardiovaskulárny systém.
Ďalšou veľmi jednoduchou molekulou, ktorá je navyše aj jedovatým plynom, je sírovodík. Nedávno obletela Slovensko správa, že po otrave sírovodíkom, ktorý unikol z jedného chemického koncernu v Bratislave, zomreli dvaja ľudia. Sírovodík patrí k prirodzeným zložkám geotermálnych vôd. Podobne ako amoniak je produktom anaeróbneho rozkladu organickej hmoty obsahujúcej síru. Redukcia síranov mikroorganizmami vedie k zvyšovaniu koncentrácie sírovodíka. Sírovodík je zložkou odpadových vôd z chemických a textilných závodov a garbiarní. Hlavé toxické účinky tohto plynu spočívajú v pôsobení na centrálny nervový systém a v inhibícii dýchacieho systému. Sírovodík je bezfarebný plyn s typickým zápachom po skazených vajciach. Paradoxne môže však mať aj liečivé účinky. Sírovodík je totiž aj súčasťou sírnych prameňov, u nás sú známe sírne kúpele Smrdáky. Hlavnou účinnou zložkou smrdáckej vody je prvok síra, konkrétne sírovodík, ktorý ovplyvňuje prekrvenie a výživu všetkých zložiek kože, priaznivo vplýva na látkovú premenu a zmenšuje zápalové prejavy na koži a v kĺboch. Má aj čistiaci a dezinfekčný význam, pretože odoberá kyslík škodlivým baktériám, čím pomáha ich deštrukcii. Liečebný účinok sírovodíka bol na bunkovej úrovni vysvetlený iba v nedávnych rokoch. Ukazuje sa však, že sírovodík ešte neodhalil všetky svoje možnosti. Tento plyn má veľa podobných biologických vlastností ako oxid dusnatý. Podobne ako oxid dusnatý je produkovaný tkanivami vnútri organizmu. Podobne ako oxid dusnatý je tvorený z jednej z aminokyselín, L-cysteínu, a enzýmy, ktoré spúšťajú jeho tvorbu, boli objavené v cievach, srdci aj v mozgu. Podobne ako oxid dusnatý je to len malá molekula, ktorá pomerne rýchlo prechádza membránami, je pomerne nestály a rýchlo sa nadväzuje na ďalšie zlúčeniny. Podobne ako oxid dusnatý má aj sírovodík schopnosť modulovať nervové procesy a podobne ako oxid dusnatý je účinným bojovníkom proti oxidačnému stresu. Má kardioprotektívne účinky a zasahuje podobne ako oxid dusnatý do procesov apoptózy (programová smrť bunky), bunkovej proliferácie či zápalových procesov. Avšak len nedávno sa ukázalo, že pravdepodobne zasahuje aj do regulácie cievneho tonusu a krvného tlaku. Napriek skutočnosti, že nie je jednoduché detegovať a merať hladinu sírovodíka v tele, posledné štúdie ukázali, že znížená hladina sírovodíka v organizme bola priamo spojená s nálezom hypertenzie, čiže vysokého tlaku krvi, či s aterosklerózou a koronárnymi ochoreniami. Okrem priamych vazorelaxačných schopností má sírovodík schopnosť reagovať s ďal­šími látkami v tele a prispievať k udržiavaniu stálosti vnútorného prostredia. Ukázalo sa napríklad, že sírovodík má potenciál reagovať s kovmi (meď, železo, zinok) a vytvárať takzvané metaloproteinázy. A práve niektoré metaloproteinázy patria do skupiny látok (enzýmov), ktorých účinkom nastáva vazokonstrikcia, a teda pre organizmus nepriaznivé zúženie ciev. Nedávna štúdia na ľudských endotelových bunkách ukázala, že sírovodík bol vďaka schopnosti naviazať sa na jeden takýto enzým (angiotenzín konvertujúci enzým) schopný brzdiť tvorbu angiotenzínu. A angiotenzín je látka, ktorej zvýšená hladina je nepochybne jednou z príčin vedúcich k vysokému tlaku krvi.Obidve spomínané molekuly, zhodne nazývané ako signálne molekuly (a dali by sa k nim pridať aj ďalšie), ktoré sú ľuďom známe skôr ako škodlivé plyny, majú súčasne nezastupiteľné miesto v mnohých fyziologických, ale i patofy­ziologických pochodoch v organizme. A pritom ide o látky, ktoré pravdepodobne zohrali významnú úlohu v procese evolúcie a stáli pri zrode života na Zemi. Energia prvých foriem života (pravdepodobne baktérie) bola získavaná v prostredí bez kyslíka. Základnými elementmi tzv. sekundárnej atmosféry boli metán, oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, amoniak, ale i dusík, kyán (radikál atómu uhlíka a dusíka) či síra (sulfán). Vznik života je dodnes pre vedcov záhadou. Aj najprimitívnejšie živé organizmy sú oveľa komplikovanejšie než východiskové organické látky a tými veľmi pravdepodobne boli nukleové kyseliny a bielkoviny. Oxid dusnatý aj sírovodík vznikajú z ami­nokyselín a tie sú základnými stavebnými jednotkami bielkovín. Pri vzniku života z organických látok sa predpokladá určitá následnosť krokov. Najskôr sa z jednoduchších organických látok vytvorili zložitejšie reťazce. Reťazce sa začali samy kopírovať. Medzi molekulami sa začali vytvárať vzťahy, ktoré sú prvým predpokladom na prenos informácie. Navzájom spolupracujúce a „informujúce sa“ molekuly sa uzatvorili do prvotnej bunky. Nakoniec bunka začala koordinovane pracovať. Možno dnes pri poznávaní takých zložitých procesov, ako je činnosť srdca, ciev, tlaku a cirkulácie a možno i ďalších procesov, smerujú kroky vedcov cestou spoznávania vzájomných prepojení a križovatiek k jednoduchým reťazcom až po malé ohnivká, ktorými sú tvorené. Možno sú tými ohnivkami obyčajné malé molekuly.