气体信号分子硫化氢调节细胞功能的作用与机制
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含硫次生代谢物含硫次生代谢物是一类由生物合成的化合物,其中包含硫原子。
这些化合物在生物体内起着重要的生理和生态作用。
下面将介绍一些常见的含硫次生代谢物。
1.硫化氢(H2S):硫化氢是一种有毒且有气味的气体,同时又是一种重要的生理信号分子。
它参与神经传导、血管舒张和细胞凋亡等过程。
此外,硫化氢还具有抗氧化和抗炎作用,能够保护细胞免受损害。
2.硫醇:硫醇是一类含有硫原子的醇化合物。
它们常见于蛋白质、酶和细胞膜中,对维持细胞功能至关重要。
硫醇还具有抗氧化和解毒作用,能够降低细胞中有害物质的浓度。
3.硫萜类化合物:硫萜类化合物是一类具有丰富生物活性的有机硫化合物。
它们常见于植物、海洋生物和微生物中。
硫萜类化合物具有多种生理功能,如抗菌、抗肿瘤、抗炎和抗氧化等。
其中,大蒜素(allicin)是一种具有明显抗菌活性的硫萜类化合物。
4.甲硫醚:甲硫醚是一种含有甲基和硫原子的化合物。
它们常见于某些食物中,如洋葱和大蒜。
甲硫醚具有独特的风味和香气,并对人体健康有益。
例如,它们可以增加饮食中的抗氧化物质,有助于降低血液中的胆固醇和血糖水平。
5.硫代谢物:硫代谢物是一类在细胞内由硫氮循环(thionitrogen cycle)产生的化合物。
它们包括硫酸、硫酸盐和含有硫原子的氨基酸等。
这些化合物在细胞的代谢过程中发挥重要的作用,如代谢废物的排泄、代谢产物的转化和信号传递等。
总结起来,含硫次生代谢物对生物体的生理和生态功能具有重要影响。
它们参与多种生物过程,并具有抗菌、抗氧化和解毒等多种生物活性。
研究含硫次生代谢物的生物合成和代谢机制,有助于深入了解生物体的适应性和抗病能力,为开发天然药物和改良农作物提供理论依据。
复旦大学上海医学院朱依纯教授领衔的科研团队,联合复旦大学基础医学院、药学院和生物医学研究院等,经长达8年的科研攻关,终于发现硫化氢“受体”及其分子开关,一举揭开体内硫化氢“保护作用”形成的新机制,对我国研制治疗心血管疾病和代谢综合征自主知识产权的新药有重要意义。
近日,该成果已在线发表在权威期刊《抗氧化与还原信号》(《Antioxidants & Redox Signaling》)上,引起世界关注。
硫化氢是生命起源前就存在于地球的古老分子,其气味像臭鸡蛋,是一种有刺激性气味的有毒气体,同时又是人体氨基酸代谢的废物,如大量吸入可抑制人体神经系统,甚至导致死亡。
但近年来医学界逐渐认识到,由人体内一种特殊的酶催化后自身产生的硫化氢则是一种有益气体,如适量产生和“激活”可有效调节心血管活动,促进缺血区血管新生,保护缺血心肌,调控心肌离子通道,对有效预防心脏病、老年性痴呆、抗炎等有重要作用。
然而,硫化氢作为一种气体小分子,它在人体内是通过何种途径、何种机制产生如此众多和重要的“保护”作用的,一直是世界医学界的“难解之谜”。
为揭开这一谜团,朱依纯率领博士后陶蓓蓓、蔡文杰博士等研究人员展开攻关。
首先,为了进一步探索心肌缺血等严重缺血性疾病的非手术治疗方法,课题组创建了硫化氢促血管新生模型,通过筛选体内大量在硫化氢作用下发生变化的信号分子,终于找到了硫化氢的一个“受体”,即蛋白质VEGFR2.进而发现,VEGFR2受体中有一个医学界至今未知的名叫“Cys1024-Cys1045二硫键”的新分子结构,而Cys1024-Cys1045二硫键正是一个控制VEGFR2受体的“保险开关”。
也就是说,只有通过硫化氢才能打开这一开关,当该开关打开后,VEGFR2受体才能被激活,激活后的受体才能表现出天然的活性。
但是,硫化氢是“凭什么本事”打开这“保险开关”的呢?课题组更进一步研究发现,原来Cys1024-Cys1045二硫键是人体内专起抑制作用的活跃分子结构,而硫化氢则利用它的“活跃”和它分子开关的外层电子轨道的相互作用,完成了自己的“使命”。
海马Warburg效应介导硫化氢对帕金森病大鼠海马小胶质细胞极化及其抑郁样行为的调控作用摘要【研究背景与目的】抑郁症是帕金森病(Parkinson’s disease,PD)患者最常见的并发症。
目前,对于PD抑郁仍缺乏有效的药物治疗。
硫化氢(Hydrogen sulfide,H2S)是一种具有神经调节作用的新型气体信号分子。
我们以往发现H2S具有改善抑郁的作用、且能上调PD大鼠海马Warburg效应。
有研究表明,Warburg效应具有调控小胶质细胞极化的作用,而小胶质细胞极化与抑郁症的发生密切相关。
为此,本课题将探讨H2S对PD大鼠抑郁样行为的拮抗作用,并从调控海马Warburg效应-小胶质细胞极化的角度探讨H2S抗PD大鼠抑郁样行为的机制。
【方法】1.采用鱼藤酮(rotenone,ROT)颈背部皮下注射建立PD大鼠模型;2.新环境进食抑制实验、强迫游泳实验和悬尾实验用于评估大鼠的抑郁样行为;高架十字迷宫实验用于评估大鼠的焦虑样行为;旷场实验评估大鼠自发活动量;3.免疫荧光(Immunofluore sce nce,IF)技术检测Iba1的平均荧光强度;4.蛋白免疫印迹法(Western blot,WB)检测小胶质细胞诱导型一氧化氮合酶(Induction nitric oxide synthase,iNOS)以及精氨酸酶-1I(Arginase-1,Arg-1)、几丁质酶3样分子3(Chitinase3-like3,Ym-1)的表达;5.Griess试剂检测NO含量;6.ELISA kits检测IL-1β、TGF-β1、IL-4含量。
【结果】1.H2S改善ROT诱导的PD大鼠抑郁样行为在新环境进食抑制试验中,NaHS(30,100μmol/kg,i.p.,4w)能显著缩短ROT诱导的PD大鼠的进食潜伏期,30min内食物总消耗量无显著差异;在强迫游泳试验中,NaHS(30,100μmol/kg,i.p.,4w)能有效缩短ROT诱导的PD大鼠强迫游泳不动时间;在悬尾实验中NaHS(100μmol/kg,i.p.,4w)能明显降低ROT诱导的PD大鼠的不动时间。
硫化氢气体信号分子:生命中的“双刃剑”硫化氢(H2S)是一种气体信号分子,它在生物体内具有多种生理和病理作用。
虽然硫化氢在高浓度下具有毒性,但在适量的浓度下,它对人体健康有着积极的作用。
本文将介绍硫化氢的生理和病理作用,并探讨硫化氢在医学研究中的应用前景。
一、硫化氢的生理作用1. 调节血管张力硫化氢可以通过调节血管平滑肌细胞的离子通道和酶活性来调节血管张力。
研究表明,硫化氢能够扩张血管,降低血压,预防心血管疾病。
2. 抗氧化作用硫化氢可以作为一种抗氧化剂,减少自由基的产生,保护细胞免受氧化损伤。
研究表明,硫化氢能够减少心肌梗死、脑卒中和其他疾病的发生。
3. 促进细胞增殖和分化硫化氢可以促进细胞的增殖和分化,有助于组织修复和再生。
研究表明,硫化氢能够促进肝细胞和神经细胞的增殖和分化,有望成为治疗肝病和神经系统疾病的新途径。
二、硫化氢的病理作用1. 毒性作用高浓度的硫化氢具有毒性,能够损伤呼吸系统、中枢神经系统和心血管系统。
短期暴露于高浓度的硫化氢会导致头痛、眩晕、恶心、呕吐和呼吸困难等症状,甚至会导致死亡。
2. 促进炎症反应硫化氢可以促进炎症反应,加重炎症病变。
研究表明,硫化氢能够促进炎症细胞的浸润和活化,加重肝炎、肾炎和肺炎等疾病的病情。
三、硫化氢在医学研究中的应用前景1. 治疗心血管疾病硫化氢能够扩张血管,降低血压,预防心血管疾病。
因此,硫化氢被认为是一种治疗心血管疾病的新途径。
目前,已有多项研究表明,硫化氢可以治疗心肌梗死、心力衰竭和高血压等疾病。
2. 治疗神经系统疾病硫化氢能够促进神经细胞的增殖和分化,有望成为治疗神经系统疾病的新途径。
目前,已有多项研究表明,硫化氢可以治疗帕金森病、阿尔茨海默病和脊髓损伤等疾病。
3. 治疗肝病硫化氢能够促进肝细胞的增殖和分化,有望成为治疗肝病的新途径。
目前,已有多项研究表明,硫化氢可以治疗肝纤维化、肝硬化和肝癌等疾病。
总之,硫化氢是一种具有双重作用的气体信号分子。
最新:气体硫化氢分子的血管生物学产H2S的有三种酶,胱硫醚β-合成酶(CBS)、细胞胱硫醚-γ-裂解酶(CTH/CSE)和3-巯基丙酮酸转硫酶(3MST)。
CBS和CSE参与从同型半胱氨酸到半胱氨酸的互变过程,即转硫作用的通路;两种酶都依赖于5-磷酸吡哆醛。
同时请注意,CBS和CSE也催化了一系列并不产生H2S的额外反应。
CBS是已知唯一的含亚铁血红素辅基和阳性变构激活剂S-腺苷甲硫氨酸的一种PLP依赖性酶。
在静息状态下,CBS和3MST被发现于线粒体和胞质中,而CSE仅存于胞质中。
所有三种产H2S的酶均在血管细胞中有表达,但对调控其表达的分子通路却知之甚少。
活性氧和层流剪切流已被证实可以增强CSE 和3MST的表达,而钙和特化蛋白1(Sp1)的升高会上调平滑肌细胞(SMC)中CSE的表达。
大多数有关血管的研究集中于CSE,原因是CSE的药物抑制剂更易获得。
另外,CBS缺乏小鼠的出现早于CSE 敲除鼠数年,它们的严重表型导致生命的第一周就发生死亡,限制了其在实验研究中的应用,致使研究者后来使用杂合子。
相反,CSE敲除小鼠没有发育异常,生命周期相对正常,确实展现了心血管表型,血压升高、内皮依赖性应答减弱。
虽然3MST小鼠也可获得,但尚无心血管特征方面的数据发表。
H2S信号转导中即时vs 延迟的效应和通路H2S是高度水溶性的,在身体常温下的溶解度达80mM。
它也溶于脂膜,能进入胞内和胞外的靶蛋白。
因为H2S是弱酸性,它在正常体温下与其阴离子HS?达到平衡(pKa :7) ,生理性pH值中~70%以HS?形式存在。
与H2S生物学活性有关的分子化学属性仍有待阐释,H2S、HS?、聚硫化物和S/N杂合子影响着多种与生物学应答有关的信号通路。
靶通路包括激酶和磷酸酶、外加酶、离子通道和转录因子(图1)。
H2S影响信号蛋白活性的原发机制是靶蛋白上反应的半胱氨酸残留物发生过硫化作用,形成过硫化物(—SSH)。
取决于靶蛋白的性质,H2S的效应可能需要数秒到数天才能表现出来。
体内硫化氢代谢硫化氢是一种具有强烈刺激性气味的气体,通常呈无色无味状态。
在自然界中,硫化氢是一种常见的有毒气体,常见于火山喷发、沼气发酵、硫化细菌等地方。
在人体内,硫化氢主要由硫氧化菌和硫还原菌等微生物在肠道中产生。
此外,硫代谢酶也可以在细胞内产生硫化氢。
在肠道中,硫化氢主要通过硫还原菌和硫氧化菌产生。
硫还原菌通过利用硫或硫酸盐还原性代谢物质,产生硫化氢。
硫氧化菌则通过利用氧气氧化硫化氢,产生硫酸盐。
在正常情况下,肠道中的硫化氢水平很低,但当某些微生物异常增生或细菌群失衡时,硫化氢的水平会升高,导致肠道内环境的改变。
硫化氢在人体内的代谢主要通过硫代谢酶来进行。
硫化氢在体内主要经过三种途径代谢,即氧化硫化氢、硫化氢合体和硫化氢脱氢酶。
氧化硫化氢是最主要的代谢途径,通过反应一氧化氮和氧气形成亚硫酸和硫酸,进一步形成二氧化硫。
硫化氢合体是硫化氢与氨或胺类物质化合形成硫氨的过程,从而减少硫化氢的毒性。
硫化氢脱氢酶则将硫化氢氧化生成硒化物和硫代谢酶,进一步参与氧化还原反应。
硫化氢在人体内具有多种生理作用。
首先,硫化氢能够通过直接作用于细胞膜和细胞质内的蛋白,影响细胞内信号转导通路,从而影响细胞内的生理功能。
其次,硫化氢还具有抗氧化和抗炎作用,能够保护细胞免受氧化应激和炎症的损害。
此外,硫化氢还可以调节细胞内钙平衡、降低胃酸分泌、促进血管扩张等生理功能。
然而,硫化氢在人体内也具有一定的毒性。
过量的硫化氢会对呼吸系统、消化系统、神经系统等器官造成损害,甚至引起窒息和死亡。
此外,硫化氢还是一种强烈的氧化还原剂,可以对DNA、蛋白质和脂质等生物分子产生氧化损害,导致细胞死亡和组织损伤。
在日常生活中,人们可以通过饮食和生活方式调节体内硫化氢的水平。
例如,多摄入含硒、硫等元素丰富的食物,如硒含量高的大蒜、洋葱、硫含量高的甘薯、橄榄等蔬菜水果,有利于促进硫化氢的代谢。
此外,保持良好的生活习惯,适量运动、减少压力、戒烟限酒等,也有助于维持体内硫化氢平衡。
硫化氢与其他气体信号分子的相互作用H2S是一种无色,可燃气体,相对分子质量为34.08,蒸气密度为1.19(大于空气:1.0).H2S 具有典型的臭鸡蛋气味或堵塞下水道的气味。
其沸点为-60.3摄氏度,熔点为-82.3摄氏度,冰点为-89摄氏度。
H2S是水分子的硫类似物,可经以系列反应后氧化,产生二氧化硫(SO2)、硫酸。
H2S,NO,和CO是目前确定的3个气体信号分子,他们具有类似的化学和生物学特性,使得三者有共同的分子靶点和类似的细胞功能。
在生物学功能调节上,三者存在互补作用。
例如,在组织水平,三者均能诱导血管舒张,在细胞水平,三者能抑制氧化磷酸化,H2S和NO作用于细胞色素氧化酶。
三者还存在相互竞争,血红蛋白是三者相互竞争的靶点。
一个气体信号分子占据血红蛋白结合位点,将会影响其他气体信号分子的结合,从而改变这些分子的生物学作用。
然而,三者与血红蛋白的亲和力存在差异。
NO与血红素sGG位点的亲和力最高,能增加其活性。
缺少其他内源性物质辅助时,CO与血红素sGG位点的亲和力较NO弱很多。
虽然H2S能与许多血红素蛋白(如细胞色素C氧化酶,血红蛋白和肌红蛋白)作用,目前已有的研究结果显示,H2S不能直接与sGG作用,这也使的有研究这质疑H2S与血红素sGG位点的亲和力。
即使能引起类似的细胞变化,并不是所有的气体信号分子作用于相同的分子靶点。
3个信号分子能促进LTP,但仅H2S(非NO和CO)能刺激NMDA受体。
三者之间的相互拮抗作用能达到一个动态平衡。
NO是一个自由基,但活性较低。
NO与分子氧或超氧阴离子快速反应,分别形成活性更高的,毒性更大的自由基——N2O3和过氧亚硝酸。
过氧亚硝酸是实际意义上的自由基。
相对来说,CO具有一定惰性,不直接参与氧化还原反应。
而与NO的促氧化作用相反,H2S作为一个抗氧化物发挥作用。
另一个例子就是,NO和CO能刺激Bkca通道,而H2S 则能抑制Bkca通道。
气体信号分子之间的相互作用形成一个调节性网络,对于我们了解机体的诸多生理学和生理病理学过程非常重要。
内源性气体信号分子硫化氢对心血管系统离子通道的作用李艳兵 钟光珍综述 杨新春审校【摘要】 硫化氢(H 2S )为一种新的气体信号转导分子,其广泛存在于人体各种组织中。
H 2S 对心血管系统具有重要的生理学效应,目前发现,其可作用于心血管系组织中离子通道,包括最重要的K K TP 及L 2Ca 2+、TRR AI 等通道有着开放或者关闭作用,参与了保护心脏、舒张血管等过程。
本文就H 2S 对离子通道的作用简要综述。
【关键词】 硫化氢;离子通道;气体信号分子:中图分类号:R 318.11 文献标识码:A 文章编号:167326583(2008)0620384203 基金项目 北京市自然科学基金() 作者单位 首都医科大学附属北京朝阳医院心脏中心 硫化氢(H 2S )近几年来已经被公认为继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后第三种内源性气体信使(endogenous gasot ra nsmi tt er )。
H 2S 对心血管系统具有重要的生理学效应[1]。
就目前已有研究来看,H 2S 虽然可以通过非离子通道途径发挥其生理学效应,但多数仍然是通过对不同离子通道的影响发挥作用。
本文就H 2S 对心血管系统离子通道的影响作一综述。
1 H 2S 对心肌细胞离子通道的影响心脏组织内源性生成的H 2S ,对心脏具有负性肌力作用,而且此种作用可以被A TP 敏感性钾离子通道(K A TP )抑制剂所部分阻断,由此证明H 2S 对心脏的负性肌力作用是通过开放K A TP 通道来实现的[2]。
Hu 等[3]对离体大鼠的心脏进行Na HS (H 2S 的供体)预处理(H 2S prec onditioni ng ,SP )30min ,再行缺血再灌注处理后培养20h ,结果显示SP 可以显著提高细胞的存活能力、杆状细胞的百分比及心肌细胞的收缩能力。
格列苯脲(K ATP 通道阻断剂)可以显著阻断由SP 介导的环氧化酶(COX )22表达的增加,从而阻断了SP 所产生的心脏保护作用。
气体信号分子硫化氢在植物中的生理效应及其研究进展姓名:李婷婷学号:2015111121摘要:在动物中已经发现,硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)是继一氧化氮(nitric oxide, NO)和一氧化碳(carbon monoxide, CO)之后的第三个气体信号分子,参与各种生理调节作用。
植物中很早就发现有H2S释放的现象,但是其生理功能一直不明。
本文综述了硫化氢在植物体内合成途径、硫化氢的生理效应及其作为信号分子机制的研究进展。
关键词:硫化氢;信号分子;生理效应;机制H2S在人类和动物生理活动过程中发挥重要作用,其作用的普遍性和多功能性已经引起研究工作者的关注。
尽管H2S最早是作为一种有毒气体,但其作用已被人类认识和研究了300多年。
直到20世纪90年代中期,H2S才被证实是生物体内继NO和CO后另一种新型内源性气体信号分子[1]。
这3种气体信号分子有着众多相似之处:均是相对分子质量较小的气体分子,可自由进入细胞内部;直接与相应靶分子或细胞反应,而不需要通过受体间接发挥作用;其产生受到内源性关键酶的调控;生理浓度下有特定的生物学功能。
在人和动物体内,H2S参与了血管舒张,降血压、介导炎症过程、保护细胞以及对心血管的保护作用等生理和病理过程[2]。
H2S在植物生长发育及逆境胁迫方面起着重要的作用, 但关于其作用的研究仍然有限、不够全面, 现在仍然不清楚H2S在植物信号转导中的直接靶点和下游级联反应。
但是今年已有发现,在植物中, H2S通过硫巯基化作用(S-sulfhdration)翻译后修饰蛋白, 将很多蛋白中半胱氨酸的-SH转变为-SSH, 从而调控它们的活性一、植物体内硫化氢的合成植物体内,H2S主要是通过植物根部吸收的硫酸盐通过一系列的还原途径形成。
硫酸盐还原为硫化物通过3个步骤完成:硫酸盐在ATP硫酸化酶催化下激活为腺苷酰硫酸(APS);APS被APS还原酶还原为亚硫酸盐(SO32-),还原态GSH作为电子供体;亚硫酸盐还原酶(SiR)从铁氧化蛋白(Fdred)转移6个电子到亚硫酸盐从而产生硫化物[3-5]。
硫化氢抗炎及免疫调节作用研究进展张亚靖,戴岳(中国药科大学,江苏南京211198)摘要:硫化氢是一种气体信号分子,具有多种生物活性,如抗氧化、调节细胞周期、促凋亡、抗炎和免疫调节作用等。
其供体可直接或间接释放硫化氢,对心血管系统疾病、自身免疫性疾病、神经退行性疾病、糖尿病和肿瘤等多种疾病具有防治作用。
本文综述硫化氢及其供体在炎症和免疫调节方面的研究进展。
关键词:硫化氢;抗炎作用;免疫调节作用中图分类号:R967文献标识码:A文章编号:2095-5375(2021)04-0262-004doi:10.13506/ki.jpr.2021.04.013Research advances of the anti-inflammatory and immunomodulatory effects of hydrogen sulfideZH4NG呦ing,DA/Yue(China Pharmaceutical f/niversity,A'an/ing211198,China)Abstract:Hydrogen sulfide(H q S)is a gaseous signaling molecule with multiple bioactivities,such as anti-oxidation, regulation of cell cycle,pro-apoptosis,anti-inflammation and immune modulation,etc.Several compounds,termed as H S donors,release H?S directly or indirectly to play protective and therapeutic effects on cardiovascular diseases,autoimmune diseases,neurodegenerative diseases,diabetes,cancers and many other diseases.This review mainly summarized the research advances of H S and its donors in anti-inflammation and immunomodulation.Key words:Hydrogen sulfide;Anti-inflammation;Immunomodulation硫化氢(H2S)是继CO和NO之后被发现的第三类信号分子,在肾脏、心脏、肺和中枢神经系统等多个部位合成,可进入血液循环到达全身。
h2s 氧化还原线粒体
H2S在线粒体氧化还原过程中的作用。
线粒体是细胞中的能量中心,负责产生细胞所需的能量。
氧化
还原是线粒体内部的重要代谢过程,而H2S在这一过程中起着重要
的作用。
H2S是一种硫化氢气体,它在线粒体内参与氧化还原反应,通
过与氧气和其他分子发生反应,影响线粒体的功能。
H2S可以与细
胞色素氧化酶(COX)相互作用,从而影响线粒体的呼吸链。
此外,
H2S还可以调节线粒体内钙离子的浓度,影响细胞内的钙离子平衡。
研究表明,适量的H2S可以促进线粒体的正常功能,有助于维
持细胞内的能量平衡。
然而,过量的H2S可能会对线粒体产生负面
影响,导致线粒体功能异常,甚至引发细胞凋亡。
因此,了解H2S在线粒体氧化还原过程中的作用对于维持细胞
内的能量平衡和健康具有重要意义。
未来的研究将进一步揭示H2S
在线粒体功能调节中的作用机制,为相关疾病的治疗提供新的思路
和方法。
植物内源性H2S信号通路及其生物学功能研究硫化氢,通常被认为是一种有毒、难闻和腐蚀性强的气体。
然而,近年来研究表明硫化氢在生命体系中发挥了重要的作用,包括植物生长发育、叶绿体功能、抗氧化防御以及植物对逆境的响应等。
其中,植物内源性H2S信号通路及其生物学功能的研究备受关注。
一、植物内源性H2S的产生与释放H2S是植物体内的一种内源性小分子信号分子,它能够引起细胞内一系列的反应,从而改变植物的生长发育及逆境反应等。
H2S的产生主要来源于L-半胱氨酸和D-半胱氨酸经过一系列酶催化产生的。
目前已经鉴定了多个参与植物H2S产生的酶类,如L-半胱氨酸介导的半胱氨酸脱水酶(CDes)、半胱氨酸酰化酶(CS)和硫氧化酶(SO)等。
此外,H2S还会由植物的低分子量硫化物(SM)释放而来。
H2S的释放受到植物下游信号通路的调控,从而形成了一个动态平衡,保持合适的H2S浓度和信号传导。
二、植物H2S信号通路的研究进展H2S作为一种新陈代谢产物,相关研究发展较晚。
在动物学领域中,H2S作为一种气体信号分子,其内源性生物学特性和作用机制得到了全面的研究。
而在植物学领域中,关于H2S信号通路的研究还处于起步阶段。
研究表明,H2S主要通过改变植物细胞膜离子通道的通透性,从而改变细胞的基础代谢和膜电位,从而产生一系列的逆境响应。
具体而言,植物中的H2S可以在一定程度上参与ROS信号途径、Ca2+信号途径、NO信号途径、激素信号途径等多个信号通路,从而产生多重的效应作用。
此外,H2S还能够调控蛋白翻译后修饰的过程,影响蛋白的降解和合成。
三、植物H2S在生长发育与逆境应答中的生物学功能1.植物生长发育中的生物学功能植物生长发育是由内部信息交换和外部信号刺激的复杂过程。
H2S参与了植物生长发育的调控,如花芽分化、花开、花落、果实成熟以及幼苗的生长等。
研究表明,利用H2S供体外源性氢硫酸钙处理植物,能够促进植物的种子萌发及幼苗生长,同时还能提高植物产量和品质。
硫化氢的名词解释硫化氢是一种具有刺激性气味的无色气体,化学式为H2S,是由硫原子与氢原子结合而成。
硫化氢在自然界中广泛存在,被称为大自然中的“硫磺之口”。
在化学领域中,硫化氢具有多种重要应用。
首先,它是硫的一种常见形式,与氢原子结合形成硫化氢。
硫化氢具有很高的活性,能够与许多元素和化合物反应,形成类似硫化物的物质。
这使得硫化氢在工业和实验室中有着广泛的用途。
其次,硫化氢在生物领域中也扮演着重要的角色。
它是一种有毒气体,但在适量情况下,也具有一定的益处。
例如,硫化氢在生命体内作为一种气体信使分子存在,能够调节细胞的代谢过程,维持生物体的正常功能。
此外,硫化氢还具有一定的抗氧化和抗炎作用,被认为对保护心脑血管系统和抗癌有一定的作用。
在环境保护方面,硫化氢也需要引起我们的关注。
硫化氢是一种具有刺激性气味的有毒气体,在高浓度下对人体和环境都具有危害。
它是许多工业过程和废水处理中产生的产物,如果没有妥善的处理和排放措施,可能会给周围的环境和生物造成严重的危害。
因此,对硫化氢的监测和控制至关重要,以保护人类和环境的健康。
除了以上的应用和影响,硫化氢还有一些有趣和特殊的性质。
例如,它在高压下可以液化,形成硫化氢的液体。
这种液体可以用于一些特殊的实验和设备中。
此外,硫化氢在低温下也可以形成固态,形成硫化氢的晶体结构。
总的来说,硫化氢作为一种化合物,在我们的生活中有着重要的应用和意义。
它不仅能够被用于工业生产和实验室研究,还在生物领域和环境保护中扮演着重要角色。
因此,对硫化氢的深入了解和探索将有助于我们更好地应对相关的问题和挑战。
硫化氢对巨噬细胞MAPK信号通路作用的研究进展发表时间:2016-12-21T15:02:29.853Z 来源:《心理医生》2016年26期作者:李兴龙李毅[导读] 为人们对该方向的后续研究拓宽道路,也希望能在创面修复及其它领域提供新的治疗靶向,有利于临床医疗事业的进一步发展。
(青海大学附属医院青海西宁 810000)【摘要】硫化氢作为一种新兴气体信号分子,参与人体许多病理及生理过程,具有非常重要的细胞保护功能,可以调节巨噬细胞的增殖和凋亡。
故对其深入的研究有很大意义。
目前,根据国内外相关研究对其在巨噬细胞MAPK信号通路中的作用作一综述。
【关键词】硫化氢;巨噬细胞;MAPK信号通路【中图分类号】R3 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231(2016)26-0001-011.硫化氢的功能简介硫化氢之前被人们认为是一种大气污染物并且具有臭鸡蛋味的一种废气,多种哺乳动物体内均可产生H2S气体,H2S是继CO和NO之后的第3种新兴气体信号分子,作为一种神经、炎症调质作用于机体,也有多种生物学功能[1]。
研究发现,内源性H2S是由胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)、胱硫醚-β-合成酶(CBS)与3-巯基丙酮酸转移酶(3-MST)共同作用而成。
各组织中酶的分布也有差异。
CSE主要在心血管系统高度表达[2],在内皮细胞中相对较低度表达[3],而CBS和3-MST主要参与中枢神经系统H2S的合成[4]。
H2S参与人体多种病理生理过程,对多种细胞具有良好的保护作用,具有激活钾离子ATP通道进而扩张血管、消化道平滑肌;抑制白细胞以及上皮细胞的黏附;抗氧化作用;增加了胃黏膜血流;改善胃黏膜受损[5];调节学习、记忆;保护心肌、神经[6]及减轻肾脏纤维化[7]等多种作用。
2.MAPK信号通路的简介分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)广泛存在于真核生物细胞内,是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶[8],主要包括P38激酶(P38 MAPK)、细胞外信号转导激酶(ERK)及c-Jun-N-终端激酶(JNK)三种,其主要通过对细胞内基因调控和转录的影响,从而干预细胞发生增殖、分化及凋亡等生物学特性[9]。
一氧化氮与硫化氢摘要:一氧化氮是近年来发现的一种细胞信号分子,在人体内的生理功能极其广泛。
硫化氢是继一氧化氮之后发现的又一种新的气体信号分子,也参与着人体生理病理过程。
然而单纯从化学角度来看,他们之间又存在着这样的联系:2NO+2H2S====N2+S+2H2O那么在人体中,这两个气体信号分子之间是不是同样存在这样的联系需要我们的进一步深入研究。
关键词:一氧化氮硫化氢信号分子生理作用一、一氧化氮在人体的生理作用在心血管系统中,血管内皮细胞产生的NO,通过细胞膜迅速传递至血管平滑肌细胞,使平滑肌松弛,动脉血管扩张,从而调节血压和血流分布。
在CNS中,NO促进递质释放,参与突触可逆性过程,参与视觉、痛觉及嗅觉的气味区分等方面,调节血脑屏障的通透性,参与脑的高级功能活动,如学习和记忆功能。
NO还能放大神经细胞中的钙信号,使微弱的、易被忽略的信号放大,而引起细胞内显著的生理变化。
在胃肠道中,生理条件下NO能引起胃肠道平滑肌和括约肌舒张,过量NO则起抑制作用,从而调节胃肠的运动。
同时,还参与胃酸分泌的调节。
此外,NO参与免疫反应、介导突触传递、介导兴奋性氨基酸,参与调节肾功能,参与对肾脏排钠、肾素释放的调节;影响肺血管及其血流量;影响男性性功能及射精功能;NO还对细胞凋亡、细胞程序死亡有影响,即能诱导细胞凋亡,也能抑制细胞凋亡。
二、硫化氢在人体的生理作用存在于废气、含硫石油、下水道、隧道、造纸厂、石油提炼厂、制革厂等地貌似百害无一益的硫化氢,在人体中却有着重要的作用。
心血管系统中,实验研究发现,硫化氢能抑制平滑肌细胞异常增殖并促进其凋亡,发生机制可通过下调Bcl-2及核因子(NF)-kB水平,最终通过激活效应因子caspase-3诱导血管平滑肌细胞凋亡,从而抑制自发性高血压血管结构重建。
同时相关研究发现,硫化氢能清除过氧化氢和超氧阴离子,拮抗心肌细胞脂质过氧化,减少心肌细胞凋亡,在心肌缺血再灌注损伤中其保护作用。
收稿日期:2019-05-08㊀㊀㊀㊀修回日期:2019-05-30作者简介:周骊(1994-)ꎬ男ꎬ兰州大学生命科学学院2017年级硕士研究生.E ̄mail:595929113@qq.com通信作者:林昌俊(1976-)ꎬ男ꎬ副教授ꎬ硕士生导师.研究方向:细胞生物学与细胞生物物理学.E ̄mail:linc@lzu.edu.cnꎻ周鹏(1963-)ꎬ男ꎬ研究员ꎬ博士生导师.研究方向:分子生物学及抗病基因工程.E ̄mail:zhp6301@126.com第10卷第2期热带生物学报Vol.10No.22019年6月JOURNALOFTROPICALBIOLOGYJun 2019㊀㊀文章编号:1674-7054(2019)02-0208-07硫化氢在炎症和自噬等病理中作用与机制的研究进展周㊀骊1ꎬ林昌俊1ꎬ周㊀鹏2(1.兰州大学生命科学学院生物物理研究所ꎬ兰州730000ꎻ2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所ꎬ海口571101)摘㊀要:硫化氢(H2S)是一种内源性气体信号分子ꎬ常常与一氧化碳和一氧化氮协同作用ꎬ在血管生成㊁神经活动㊁葡萄糖代谢㊁抗氧化和炎症反应等调节功能中发挥着重要作用ꎮ由于内源H2S代谢异常与许多疾病如癌症㊁高血压㊁糖尿病和神经退行性疾病等有关ꎬ因此ꎬ调控内源H2S的量对于治疗H2S相关的疾病以及临床上的研究具有重要意义ꎮ笔者重点综述了近年来H2S供体来源和H2S在炎症㊁自噬等相关病理方面的研究进展ꎬ以及内源H2S量精确化潜在的研究方式ꎬ同时对H2S研究前景和发展方向作了展望ꎮ关键词:硫化氢(H2S)ꎻ硫化氢供体ꎻ炎症ꎻ自噬ꎻ近红外荧光探针中图分类号:R36㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀DOI:10.15886/j.cnki.rdswxb.2019.02.018硫化氢(HydrogensulfideꎬH2S)最初被认为是一种有毒气体ꎬ因此ꎬ人们忽视了其所发挥的细胞保护作用[1]ꎮ近年来的研究认为ꎬH2S是一种普遍存在的小气体信号分子ꎬ并与一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)一起加入到被称为气体传递的信号分子群中ꎬ在许多生理过程中发挥着重要作用ꎬ如具有舒张血管㊁降压㊁抗凋亡㊁抗炎㊁抗氧化应激等多种生理功能ꎬ尤其对细胞的保护作用越来越受到重视[2]ꎮ目前ꎬH2S的抗炎和自噬中作用是研究热点ꎮ笔者在前人研究的基础上ꎬ综述了内源H2S及其供体在炎症和自噬作用方面的最新进展ꎬ并进一步讨论了内源H2S检测的精确化方式ꎮ1㊀内源性H2S及其供体H2S存在于哺乳动物的各种组织中ꎬ包括心血管系统㊁消化系统㊁大脑等ꎮ半胱氨酸的脱硫水合作用被认为是哺乳动物H2S的主要来源ꎮ哺乳动物组织中的胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionine ̄γ ̄lyaseꎬCSE)㊁胱硫醚-β-合酶(cystathionine ̄β ̄synthaseꎬCBS)和3-巯基丙酮酸硫基转移酶/半胱氨酸氨基转移酶(3 ̄mercaptopyruvatesulfurtransferasewithcysteineaminotransferaseꎬ3 ̄MST/CAT)催化产生了大部分的内源性H2SꎮCBS主要存在于中枢神经系统和肝脏中ꎬCSE主要负责心血管系统H2S的生成ꎮ内源性H2S产生的途径如图1所示ꎮ3 ̄MST主要位于线粒体中ꎬ与半胱氨酸氨基转移酶(CysteineaminotransferaseꎬCAT)协同产生[3]ꎮ这些内源产生的H2S酶浓度普遍较低ꎬ其生物学功能难以被准确识别ꎮ因此ꎬ在细胞和动物研究中ꎬH2S的外源性传递有助于探索其生理作用ꎮ在研究中通常通过外源的H2S供体提供底物从而产生内源H2S来发挥其作用ꎬ因此ꎬ寻找一种适用于实验研究的H2S供体是目前的研究热点ꎮ当前最常使用的外源H2S供体是硫化氢钠(SodiumhydrogensulfideꎬNaHS)ꎬ这是一种方便使用和容易获得的H2S供体ꎬ价格也十分便宜ꎬNaHS溶于水就能快速地释放H2Sꎬ在抗炎㊁抗氧化㊁神经保护等方面发挥重要作用ꎮ图1㊀哺乳动物细胞内源性H2S生成途经Fig.1㊀EndogenousH2SgenerationofmammaliancellsYU等[4]报道了将NaHS作为H2S的外源供体对模拟局灶性脑缺血/再灌注(I/R)诱导的脑损伤的氧和葡萄糖剥夺(OxygenglucosedeprivationꎬOGD)损伤神经元的影响ꎬ其结果显示ꎬNaHS对早期和老年海马神经元OGD诱导的神经元损伤具有明显的保护作用ꎮLIN等[5]也使用NaHS作为H2S的供体对处在高糖(HG)情况下的人脐静脉内皮细胞(HumanumbilicalveinendothelialcellsꎬHUVECs)进行处理ꎬ结果显示ꎬ外源性H2S通过抑制坏死ꎬ保护HUVECs免受HG诱导损伤ꎮZHEN等[6]的研究中同样使用了NaHS作为H2S的供体来促进肝细胞癌细胞生长ꎬ为外源性H2S通过激活转录3(STAT3)-环氧合酶-2(COX ̄2)信号通路ꎬ促进PLC/PRF/5细胞增殖和迁移ꎬ起到抑制细胞凋亡的作用ꎮ但由于其释放速度快和稳定性差ꎬ对实验结果可能会有所影响ꎬ而且配置完成也不能长期保存ꎮ对于NaHS上的这些缺陷ꎬ许多研究者使用了GYY4137这种较稳定的H2S供体ꎬ虽然价格比NaHS昂贵ꎬ但可以缓慢㊁稳定地释放H2Sꎬ并且持续时间很长ꎬ实验数据较稳定ꎬ而且可重复性较高ꎮZHOU等[7]的研究发现ꎬH2S供体GYY4137可以通过下丘脑弓状核硫酰化ꎬ来增加小鼠摄食量ꎬ从而增加神经肽的产生ꎬ提高ARC中蛋白硫氢化水平㊁AMPK和CaMKKb的活化ꎮSIMONE等[8]的研究结果表明ꎬC57BL/6N小鼠提前接受GYY4137ꎬ能减轻LPS刺激下的急性肺损伤ꎬ并抑制了Hoxb8中性粒细胞中MIP ̄2和活性氧的释放ꎮMilicaLazareviᶄc[9]用干扰素和脂多糖刺激BV2小胶质细胞ꎬGYY4137预处理能抑制肿瘤坏死因子ꎬ但不影响白介素-6的产生ꎬ同时还下调了BV2细胞的炎症特性ꎬ但增加了它们产生ROS的能力ꎮ虽然GYY4137实验数据稳定性明显优于快速释放的H2S供体ꎬ但根据自身实验的需求来选择使用H2S供体十分的重要ꎬ相同的实验条件下ꎬ不同的H2S供体产生的效果也不尽相同ꎮ快速释放的H2S供体Na2S能降低大鼠血压ꎬ而缓慢释放的H2S供体GYY4137不会降低大鼠血压ꎬ在血浆生理pH下ꎬ供体Na2S能快速生成H2S来产生降低血压的功能ꎬ而供体GYY4137则无法正常产生H2S[10]ꎮ除了最常见的几种H2S供体外ꎬ也有不少研究者选择使用新型合成的H2S供体ꎬ它们是一个含硫结构(ADT ̄OH)与不同药物的母体相连接组成的复合物(图2)ꎬ以尝试满足实验上的需要ꎮJK ̄1是一种新型的pH控制H2S供体ꎬ它可以在弱酸性pH下释放H2Sꎬ从而抑制胃内的炎症及病变ꎬ减少氧化损伤ꎬ保护胃粘膜免受阿司匹林引起的损伤[11]ꎮ植物中也存在能提902㊀第2期㊀㊀㊀㊀周㊀骊等:硫化氢在炎症和自噬等病理中作用与机制的研究进展图2㊀GYY4137和新型合成H2S供体的含硫结构Fig.2㊀Sulfur ̄containingstructureofGYY4137andnewsyntheticH2Sdonor供H2S的天然供体ꎬJURKOWSKAH等[12]发现了白芥菜种子(Sinapisalba)中存在一种天然H2S供体 4-羟基苄基异硫氰酸酯(4 ̄hydroxybenzylisothiocyanateꎬHBITC)ꎬ它能影响人神经母细胞瘤(SH ̄SY5Y)和胶质母细胞瘤(U87MG)细胞的增殖ꎬ具有抑制瘤细胞增殖的作用ꎮ在H2S供体的研究中ꎬ还需将内源硫化氢与外源的硫化氢的研究相结合ꎮ通常情况下ꎬ内源的H2S缺乏时ꎬ可以补充外源的H2S供体ꎬ再通过内源H2S生成酶合成内源的H2SꎮWU[13]研究发现ꎬ在d-半乳糖诱导的小鼠衰老模型中ꎬ肝脏和肾脏内源性H2S出现缺乏时ꎬ在给予NaHS(外源H2S供体)的条件下ꎬ产生内源H2S的酶表达量增加ꎬ结果表明ꎬ外源性H2S通过诱导内源性H2S和NO生成以及降低氧化应激ꎬ可部分挽救衰老相关的功能障碍ꎮZHANG[14]的研究表明ꎬ外源的H2S供体恢复了野百合碱诱导的内源性H2S产生的不足ꎬ通过亚硫化氢AAT1和AAT2逆转了内源性SO2/AAT通路的上调ꎬ减轻了内皮细胞的炎症ꎮH2S与细胞毒性增加㊁线粒体损伤和抗氧化能力等相关联ꎬ还对炎症㊁自噬㊁衰老㊁癌症等症状起着调节作用[15]ꎬ这些都有可能成为研究H2S的方向ꎮ综上所述ꎬH2S具有抗炎症㊁抗氧化㊁促进血管生成㊁通路调节等诸多方面的作用ꎬ故众多学者将H2S作为治疗靶点来研究ꎬ以期挖掘H2S在病理及临床上的作用ꎬ以及进一步将H2S作为改善的治疗药物来考虑临床应用ꎮ2㊀H2S与炎症大量的研究表明:H2S在不同情况下可以具有抗炎症或者促炎症的作用ꎬ通常情况下是低浓度下抑制炎症ꎬ而高浓度下促进炎症ꎮ根据H2S作用的部位不同效果也不尽相同ꎬH2S生成的速率的快慢也同样会影响其效果ꎮ目前ꎬ对于H2S的研究大多集中于H2S的抗炎症的作用上ꎬMARK[16]将2种不同的外源H2S供体(快速释放H2S的供体NaSHꎬ缓慢释放H2S的供体GYY4137)作用于慢性阻塞性肺病种质细胞ꎬ结果显示ꎬ内源性和外源性H2S都可以抑制FCS诱导的人种质细胞的增殖和细胞因子的释放ꎬ并抑制了ERK-1/2和p38有丝分裂原激活蛋白激酶(MitoticactivatorproteinkinaseꎬMAPKs)的FCS刺激磷酸化ꎬ从而表现出明显的抗炎反应ꎮSIMONE[17]用H2S预处理限制炎症的方式来防止呼吸机诱导的肺损伤ꎬH2S不影响细胞因子和中性粒细胞的积累ꎬ而活性氧(ReactiveoxygenspeciesꎬROS)的形成被阻止ꎬ证明了H2S预处理可以通过抑制ROS的形成从而改善炎症ꎬ以时间依赖性的方式防止肺损伤ꎮZHAO[18]等的研究表明ꎬ颅内出血后大脑内源性H2S的生成明显下降ꎬ这可能是脑H2S生成酶CBS减少的结果ꎬ通过外注入NaHS抑制P2X7R/NLRP3的炎性小体信号级联ꎬ减轻了脑内的炎症反应ꎮHASSAN[19]通过切除5/6的肾来引起严重的肾损伤模拟肾脏功能障碍ꎬ然后使用NaHS来治疗改善肾脏中的抗氧化平衡并减少炎症的发生ꎮ近年来ꎬ也有大量的研究将H2S与不同产生炎症的通路联系起来ꎬ通过H2S作为气体信号分子来研究通路对病理上的作用ꎮ研究较多的是炎症中H2S通过Nrf2和NF ̄kB这2条通路来抑制炎症反应(图3)ꎮMAGIEROWSKIM[20]已经证明了H2S通过Nrf ̄2/HO ̄1通路减轻了萘普生药物的副作用ꎬ降低了其对胃部的毒性和减轻了胃黏膜的损伤ꎬ并调节了全身的炎症ꎮZHANG等[21]报道了脂多糖(LPS)处理后大鼠的L6012热带生物学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2019年㊀图3㊀H2S通过NF ̄KB和Nrf2途径来抑制炎症反应Fig.3㊀H2SinhibitsinflammatoryresponsethroughNF ̄KBandNrf2pathways细胞H2S水平下降并产生了炎症和凋亡ꎬ在使用H2S后ꎬ提高了LPS处理的L6细胞的增殖和存活能力ꎬH2S通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路降低ROS诱导细胞凋亡和H2S通过NF ̄KB信号通路缓解了LPS介导的炎症ꎮCHEN等[22]的研究表明ꎬNaHS可改善肾功能和肾组织病理改变ꎬ减轻LPS诱导的炎症和氧化应激ꎬ抑制TLR4ꎬNLRP3和caspase ̄1的表达ꎬ认为内源性H2S参与了急性肾损伤的发病机制ꎬ外源性H2S通过TLR4/NLRP3信号通路抑制炎症和氧化应激ꎬ对脂多糖诱导的急性肾损伤起到保护作用ꎮLIU等[23]的研究结果表明ꎬH2S的扩增释放不仅与抑制肠道运动有关ꎬ还与促进炎症有关ꎬ并证明了PI3K/Akt/Sp1信号在重症急性胰腺炎中起促进炎症作用ꎬ通过PI3K/Akt/Sp1信号通路的活化促进了H2S的产生ꎬ进一步加重重症急性胰腺炎ꎮH2S主要作用于胰腺ꎬ而影响了整个肠道生理功能ꎬ说明H2S作用的部位与产生影响的部位不完全一致ꎮ若是可以通过更为精确的方式来测定H2S的含量和位置ꎬ则能更好地研究H2S的作用ꎮ3㊀H2S与自噬近年来ꎬ有大量的研究转向H2S在自噬上作用ꎮ自噬是一个进化上保守的过程ꎬ也是维持细胞内稳态的关键机制ꎮ自噬与受损或不必要的蛋白质和细胞器的降解和循环有关ꎬ以促进细胞在应激条件下的生存ꎮ损伤细胞器可通过自噬作用清除ꎬ保留其功能ꎬ抑制线粒体ROS的产生[24]ꎮ自噬通过溶酶体驱动的降解来刺激ꎬ以应对各种细胞外和细胞内的压力ꎬ包括营养和生长因子的缺乏ꎮ过度的自噬活性也可能导致Ⅱ型程序性细胞死亡ꎬ促进疾病的发生[25]ꎮ自噬通常也是通过许多的信号通路来进行调控的ꎬ而H2S作为气体信号分子在其中充当了重要的角色ꎮ在H2S调节细胞自噬分子机制的研究中ꎬAkt和MAPK信号通路㊁AMPK(图4)和p53信号通路显得十分重要[26]ꎮ目前ꎬ大多数研究者将目光放在H2S是图4㊀H2S通过AMPK途径调控自噬Fig.4㊀H2ScontrolautophagythroughAMPKpathway112㊀第2期㊀㊀㊀㊀周㊀骊等:硫化氢在炎症和自噬等病理中作用与机制的研究进展212热带生物学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2019年㊀否能通过抑制或者促进自噬的方式保护组织免受损伤ꎮH2S对于自噬作用于肝脏中ꎬ可以抑制细胞凋亡和促进自噬通路来改善肝脏的损伤ꎮSUN等[27]的实验验证了H2S通过AMPK ̄mTOR通路刺激肝脏自噬通量ꎬ降低血清肝甘油三酯(TG)水平ꎬ改善非酒精性脂肪肝(NAFLD)的假说ꎬ证明H2S可以通过AMPK㊁mTOR通路激活肝脏自噬ꎬ从而降低血清TG水平ꎬ改善NAFLDꎮH2S可通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路ꎬ从而影响肝癌细胞系HepG2和HLE细胞的多种生物学功能ꎬH2S可以诱导细胞凋亡ꎬ抑制细胞周期和增殖ꎬ阻断细胞迁移ꎬ在低浓度下H2S可以刺激细胞增殖ꎬ但高浓度H2S会抑制细胞增殖[28]ꎮ在肝脏保护的研究中ꎬH2S也可以通过调节抑制自噬从而发挥保护作用ꎬCHENG等[29]的研究发现ꎬ缺血/再灌注性肝炎中肝细胞的死亡通过Bax和Bcl ̄2蛋白作用来调控ꎬH2S预处理能使Bax和Bcl ̄2之间的平衡趋于正常ꎬBcl ̄2上调ꎬBax下调ꎬ并验证了H2S通过抑制JNK通路减少自噬ꎬ改善了肝炎ꎮ在神经的保护中ꎬ将H2S作为一种神经调节物质和神经保护剂ꎬH2S通过调节自噬从而发挥保护作用ꎮLI[30]探讨了外源性H2S对脊髓缺血/再灌注损伤的影响及其机制ꎬ其研究结果表明ꎬH2S预处理也下调了miR ̄30c表达ꎬ上调了Beclin ̄1和LC3II在脊髓中的表达ꎮ在I/R损伤大鼠模型中ꎬ预处理前使用自噬抑制剂可以消除H2S对脊髓的保护作用ꎬ证明了H2S可以作为神经保护剂ꎬ通过激活miR ̄30c依赖性信号通路中的自噬来治疗I/r诱导的脊髓损伤ꎮXIE等[31]通过主动脉弓闭塞建立脊髓缺血再灌注大鼠模型ꎬH2S通过akt-哺乳动物雷帕霉素(mTOR)通路的靶点ꎬ降低SCIR损伤中的氧化应激ꎬ显著抑制了自噬细胞的死亡ꎬ氧化应激诱导自噬细胞死亡ꎬH2S通过减少SCIR中的氧化应激发挥神经保护作用ꎮ在ZHANG等[32]的研究中ꎬH2S预处理逆转外伤性脑损伤(TBI)诱导的caspase ̄3的分裂和Bcl ̄2的下降ꎬ抑制LC3 ̄IIꎬBeclin ̄1和Vps34激活ꎬ并维持了TBI后损伤皮质和海马的p62水平ꎬ表明H2S对脑损伤的保护作用和治疗潜力ꎬ对TBI的保护作用可能与调节细胞凋亡和自噬有关ꎮ4㊀H2S与荧光探针对于H2S而言ꎬ其生成部位和作用的部位不一定一致ꎬ并且内源性H2S浓度普遍较低难以精确测定其含量ꎮ通常检测的方式只能控制外源H2S供体的量ꎬ并不能精确定位H2S作用部位和生成量的大小ꎬ故今后的研究需将现有的文献报道的新型特异性H2S荧光探针与H2S研究相结合起来ꎬ使得H2S作用的相关研究更为精确化ꎮH2S作用于细胞实验和动物实验上可能存在一些异同ꎬ动物体是一个整体ꎬ可能存在不同组织之间的相互影响ꎬ从而影响H2S作用于某一个组织的功能ꎬ若能精确定位可以排除其他的干扰ꎬ减少不同研究者所进行研究的差异ꎮZHANG等[32]研制了一种新型的近红外(NIR)荧光探针ꎬ用于在小鼠的体内检测内源性H2Sꎬ在结肠直肠癌细胞(HCT116ꎬHT29)和小鼠肿瘤模型中ꎬ内源性H2S可以快速且有选择性地通过体内注射荧光探针来检测ꎬ在低毫摩尔浓度的H2S测定下ꎬ证明探针敏感度十分的高ꎮ在向小鼠腹腔注射外源H2S供体和探针后ꎬ可以明显观察到肾脏和肝脏有荧光产生ꎮ小鼠注射不同数量的HT29细胞ꎬ用探针注射24h后对癌细胞进行成像ꎬ可以观察到癌细胞中产生荧光ꎬ荧光强度与H2S浓度有关ꎮ这种测定方法具有高度的灵敏性㊁选择性和活体成像的功能ꎬ能识别和定量检测H2Sꎬ对于生物医学研究具有重要的意义ꎮ5㊀展㊀望虽然H2S供体具有多种选择并且简单易得ꎬ但H2S供体的精准选择对实验的结果有重要影响和密切关系ꎬ因此ꎬ必须对H2S供体作进一步地挖掘和验证ꎮ内源性或者外源性H2S在一定范围内能够减轻炎症㊁癌症㊁氧化和心血管方面的损伤并能改善机体ꎬ若将临床研究与基础研究联系起来ꎬ可以更好地发挥H2S潜在的功效ꎮ有关H2S在机体生理病理方面的研究较多ꎬ但对其研究结果存在着不同甚至相反的结论ꎬ这与H2S供体和H2S气体自身的不稳定性有一定的关系ꎬ因此ꎬ将H2S进行准确定量具有重要的意义ꎮ将能够准确对H2S进行定量的荧光探针与H2S研究相结合ꎬ对今后H2S在体内外的生理㊁病理作用研究或许有更大的利用空间ꎮ如何让功能强大的H2S更好地发挥潜力ꎬ有待于对H2S的作用及其机制作进一步的研究ꎮ参考文献:[1]SAJIDAꎬAAMIRNꎬSHAGHEFEꎬetal.Effectsofhydrogensulfideonpostharvestphysiologyoffruitsandvegetables:Anoverview[J].ScientiaHorticulturaeꎬ2019ꎬ243:290-299.[2]YANGQꎬLIDH.ProgressandprotectiveeffectofH2Sonthepathogenesisofdiabeticretinopathy[J].InternationalJournalofOphthalmologyꎬ2014(1):67-70.[3]YANGCTꎬCHENLꎬXUSꎬetal.RecentDevelopmentofHydrogenSulfideReleasing/StimulatingReagentsandTheirPo 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摘要:内源性气体信号分子的发现开辟了“废气不废”的新思路。
硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)是继一氧化氮(nitricoxide, NO)和一氧化碳(carbon monoxide, CO)之后的气体信号分子家系新成员。
近年来,人们对H2S 的内源性生成、生物学效应及其机制,特别是其在心血管、神经、呼吸、内分泌等系统的疾病发生、发展过程中的病理生理学意义进行了广泛研究。
本文综述了近年来H2S 相关基础、临床以及药学研究方面的进展,包括H2S 对细胞增殖和凋亡、炎症反应、血管新生及离子通道的调节作用,H2S 在各种系统疾病发病中的调节作用,H2S 供体及其在药学领域的研究进展。
关键词:硫化氢;增殖;凋亡;炎症反应;血管新生;离子通道正文:早在上世纪80 年代中期以前,人们通常认为一氧化氮(nitric oxide, NO)和一氧化碳(carbon monoxide,CO)均为废气,是大气主要污染物。
随后,科研人员逐步发现,机体中可以内源性产生NO 和CO,而且这些结构简单的无机小分子在复杂的生命活动中发挥着重要的调节作用,由此开创了“气体信号分子”这一崭新的科学领域,同时也开启了“废气不废”的崭新思路。
与NO 和CO 相似,硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)也曾经被人们视为是一种具有臭鸡蛋气味的废气以及大气污染物,但是,在哺乳动物、鱼类乃至无脊椎动物体内,都可以生成内源性H2S 气体,而且H2S 参与学习和记忆的调节,发挥类似神经递质的中枢调节作用。
生理浓度的H2S 可直接或与NO 协同舒张血管、降低血压,对心脏具有负性肌力作用。
更为重要的是,H2S 具有重要的心血管病理生理学意义,由此提出了H2S 是心血管功能调节的新型气体信号分子的概念[1]。
目前,大量实验资料证实H2S 在心血管、神经、消化、呼吸、内分泌、血液、泌尿系统以及免疫系统中都具有广泛的生物学效应,参与多器官、组织功能和代谢调节,是继NO 和CO 之后发现的第三种气体信号分子。