H2S作为植物个体间交流的气体信号分子

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。

五、课题研究内容⑴课题研究内容、背景、意义（一）研究的目的和意义次生代谢产物的低产现象是制约细胞培养植物天然产物技术产业化应用的核心问题之一，理解和掌握植物细胞次生代谢调控规律是解决这一问题的基础。

虽然，国内外研究者针对植物培养细胞中次生代谢物低产问题进行了研究，包括优质细胞系的选育、培养条件的优化、培养技术改进以及活性物质合成关键酶基因的克隆等（Yamamoto等, 1982；梅兴国, 2001；王博等, 2008；Volkman, 2005）。

但到目前为止，植物细胞中次生代谢物的低产问题仍未得到很好解决。

植物体内的次生代谢物质的生物合成容易受外界因素的影响，而细胞内部的信号转导系统是介导外界因子诱发植物次生代谢产物合成的桥梁和纽带（Xu等，2005）。

因此，寻找有效促进次生代谢物积累的诱导子和探讨植物细胞中与次生代谢产物合成有关的信号转导机制，将有助于揭示植物次生代谢的调控规律, 对解决植物细胞次生代谢产物低产等问题具有重要的理论和实践意义。

近年来，植物抗逆(包括抗病)反应等信号转导机制研究取得了很大的进展，揭示了一些新的信号分子和信号转导机理，这无疑将为植物次生代谢信号调控机理研究带来许多便利。

硫化氢（H2S）被作为继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后的第3 种内源性气体信号因子，与一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）有惊人的相似之处（Riemenschneider等，2005；Zhang等，2011），而NO在植物次生代谢信号转导网络中的起潜在的分子开关作用（徐茂军，2009；Nürnberger等，1994），H2S与NO的关系如何？H2S能否调控植物次生代谢物？此方面的研究还未见报道。

为此，本项目在本课题组进行的多年白桦三萜含量变异的种源选择、白桦愈伤组织固体培养/液体悬浮培养获取高含量齐墩果酸成熟的培养技术以及诱导子提高三萜含量调控技术的基础上提出的（范桂枝和詹亚光2007，2009，2010和2011）。

新型气体信号分子硫化氢的研究进展发表时间：2013-08-21T09:18:55.060Z 来源：《医药前沿》2013年第21期供稿作者：李蓉1 冯喜英2 [导读] 过去一直被认为是毒性气体的硫化氢(H2S)，是继一氧化氮(NO)及一氧化碳(CO)之后的第三个气体信号分子。

李蓉1 冯喜英2（1 青海大学医学院青海西宁 810001；2 青海大学附属医院青海西宁 810001）【摘要】气体信号分子硫化氢(H2S )，作为一种气体递质，不需借助任何特殊的运输工具就可以自由快速地通过细胞膜，可以对一系列生物靶点形成生物影响，产生细胞毒性效应和细胞保护作用。

H2S在心血管、呼吸、消化、神经等系统中具有重要生理作用。

【关键词】硫化氢气体信号分子生理学作用【中图分类号】R914 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）21-0062-02 过去一直被认为是毒性气体的硫化氢(H2S)，是继一氧化氮(NO)及一氧化碳(CO)之后的第三个气体信号分子。

H2S作为一种气体递质，不需借助任何特殊的运输工具就可以自由快速地通过细胞膜，可以对一系列生物靶点形成生物影响，产生细胞毒性效应和细胞保护作用。

实验表明，向健康人体中注入低剂量的H2S没有危险，但可降低新陈代谢速率并诱发冬眠状态。

同时，越来越多的证据表明H2S抑制剂或者H2S供体对各种动物模型的发炎、再灌注损伤和循环性休克具有重要的影响。

因此，把握内源H2S的生理学效应对于深入理解H2S 在一些疾病中的作用、发病机理以及研发潜在可释放H2S的药物具有重要的指导意义[1]。

1 H2S 的生物学特点内源性H2S通常是由L-半胱氨酸被5’-磷酸吡哆醛依赖酶催化产生的。

H2S也可以由L-蛋氨酸的硫化作用内源合成，而高半胱氨酸在此过程中作为中间体，半胱氨酸是由蛋氨酸代谢生成，同时还生成同型半胱氨酸。

在体内1/3以气体H2S形式存在，2/3以NaHS形式存在，NaHS在体内可解离成钠离子（Na+）和硫氢根离子(HS-)，后者与体内氢离子结合生成H2S，并形成一种动态平衡，既保证了H2S在体内的稳定，也保证了内环境的PH值水平。

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H2S的研究进展摘要：小分子物质在生命活动中起着特殊的作用。

总结H2S在心血管系统、神经系统等的作用以及相关机制。

发现内源性H2S在神经系统、消化系统、心血管系统、呼吸系统等均有重要的生理作用，并参与了一些疾病的病理生理过程，被认为是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后的第三类气体信号分子。

对其研究是当前生物学领域的崭新课题，具有重要的理论和临床意义。

关键词：H2S；气体信号分子；生理作用；机制硫化氢(H2S) 是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体。

过去，人们一直认为它是工业生产产生的一种有毒气体，以往的研究主要偏重于其毒性方面的研究。

然而，1989年Goodwin等在鼠、牛及人的大脑中发现有相对较高浓度的内源性H2S，提示了H2S可能有较重要的生理作用[1]。

近年来，内源性H2S在神经系统、心血管系统等方面的生理作用，主要表现为参与一些疾病的病理机制，其在药物开发的前景等方面也越来越引起人们的重视。

以下就其的合成与代谢、生理作用及其与各个系统疾病的关系进行简要综述。

1 内源性H2S在体内的生成及代谢1.1 内源性H2S的生成及其酶在体内的分布内源性H2S在机体内有多种生成的途径，细胞胞浆内以L-半胱氨酸( L-cysteine，L-Cys ) 为底物，在5-磷酸吡多醛依赖性酶包括胱硫醚-β-合酶(cystathionine-β-synthase，CBS)、胱硫醚-γ-裂解酶( cystathionine-γ-lyase，CSE)、半胱氨酸转移酶等催化作用下产生的。

在线粒体内，则以β-巯基丙酮酸为底物，在巯基丙酮酸转硫酶(mercaptopyruvate trans- sulphurase，MPST)的作用下产生H2S。

CSE和CBS在机体内分布广泛，并且具有组织特异性。

CBS主要分布于神经系统内，消化系统包括回肠、肝脏同时存在有CBS和CSE；CSE分布于心血管系统内，包括心肌、主动脉、肺动脉、肠系膜动脉、尾动脉和门静脉等[2]。

新型气体信号分子H2S在植物中的研究进展孙晓莉;姜倩倩;田寿乐;许林;沈广宁【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2016(48)9【摘要】硫化氢（hydrogen sulfide，H2 S）是新近发现的一种多功能气体信号分子，最初认为其对植物有害，但近期研究表明，低浓度的 H2 S 可对植物的生长发育及外界逆境胁迫响应产生多方面的积极影响。

本文综述了 H2 S 在植物体内的产生途径及其生理功能，包括对离子、盐、干旱、逆温等非生物胁迫的响应及对气孔运动、生长发育、种子萌发等生理过程的调控，并对其研究前景进行了展望。

%Hydrogen sulfide (H2 S),a recent discovered gas signal molecule with multifunction,has long been considered as a phytotoxin.While recent researches indicated that H2 S played many positive effects on plant physiological processes and the acquisition of plant stress tolerance at low concentration.In this pa-per,the generation of H2 S and its potential physiological functions were summarized,including mediating the responses to abiotic stresses,such as ion,salt,drought,heating and low temperature,and mediating stomatal movements,plant growth and development,and seed germination.Its future prospects were also presented.【总页数】7页(P151-156,161)【作者】孙晓莉;姜倩倩;田寿乐;许林;沈广宁【作者单位】山东省果树研究所，山东泰安 271000;潍坊学院，山东潍坊261000;山东省果树研究所，山东泰安 271000;山东省果树研究所，山东泰安271000;山东省果树研究所，山东泰安 271000【正文语种】中文【中图分类】S184【相关文献】1.新型气体信号分子H2S与骨质疏松的研究概况 [J], 宗群川;王涛2.新型气体信号分子H2S与骨代谢的研究概况 [J], 郝彦明;李翀;张盼盼;陆荣柱3.新型气体信号分子H2S对吗啡依赖大鼠伏核及海马cAMP水平的影响 [J], 秦伟;刘晓红;肖顺武4.新型气体信号分子H_2S在植物生长发育中的作用研究进展 [J], 徐慧芳;陈桢雨;孟丹;闵红星;杨立明;罗玉明5.H2S作为植物个体间交流的气体信号分子 [J], 刘志强;曹纯玉;李亚文;渠娟娟;贾云乾;裴雁曦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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]。

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。

新型气体信号分子H2S在植物中的研究进展摘要：硫化氢（hydrogenulfide，H2S）是新近发现的一种多功能气体信号分子，最初认为其对植物有害，但近期研究表明，低浓度的H2S可对植物的生长发育及外界逆境胁迫响应产生多方面的积极影响。

本文综述了H2S在植物体内的产生途径及其生理功能，包括对离子、盐、干旱、逆温等非生物胁迫的响应及对气孔运动、生长发育、种子萌发等生理过程的调控，并对其研究前景进行了展望。

关键词：硫化氢；气体信号分子；非生物胁迫；植物AbtractHydrogenulfide（H2S），arecentdicoveredgaignalmoleculewithmultifunction，halongbeenconideredaaphytoto某in.WhilerecentreearcheindicatedthatH2Splayedmanypoitiveeffectonp lantphyiologicalproceeandtheacquiitionofplanttretoleranceatlowco ncentration.Inthipaper，thegenerationofH2Sanditpotentialphyiologicalfunctionwereummarize d，includingmediatingthereponetoabiotictree，uchaion，alt，drought，heatingandlowtemperature，andmediatingtomatalmovement，plantgrowthanddevelopment，andeedgermination.Itfuturepropectwerealopreented.KeywordHydrogenulfide；Gaignalmolecule；Abiotictre；Plant硫化氢（hydrogenulfide，H2S）作为一种无色易燃有臭鸡蛋气味的气体，长久以来被认为危害动植物的生长和发育，但最近医学方面的研究表明，H2S作为重要的信号分子，在调控动物和人体神经系统、消化系统以及心血管系统方面具有重要功能[1，2]。

气体信号分子硫化氢与疾病王洁20085750103 医学院08级儿科班<摘要> 长期以来, 硫化氢( hydrogensulfide, H2S)被认为是一种无色具有臭鸡蛋气味的有毒气体, 大量吸入可导致多种组织器官的损害, 严重者可导致死亡。

但近年来的研究表明, H2S是一种新型气体信号传递分子, 可以作用于血管平滑肌KATP 通道, 通过对血管的扩张作用来调节血压。

H2S在肺动脉高压、缺血再灌注损伤、神经传递、凋亡及炎症反应中发挥了重要的作用。

H2S作为第3种气体信号分子, 在哺乳动物中发挥了重要的生理和病理作用,为新药开发及许多疾病的治疗提供新的手段。

<关键词> 硫化氢; 气体信号分子; 疾病<正文> 20世纪90年代中期,Kimura[1]发现半胱氨酸的代谢产物气体硫化氢( hydrogen sulfide, H2S) 能刺激神经细胞增加细胞内腺苷酸( cyclic adenosine monophosphatecAMP)水平, 通过提高受体介导的兴奋性突触后电位来诱导海马的长时程增强( long-termpotentiation, LTP)。

近年来,内源性H2S作为一种新型的神经调节因子和信号传递分子,正在受到广泛的关注。

2.1 H2S与心血管系统疾病赵书等[2]在体内和体外研究中发现,H2S在肺动脉高压和肺血管重建中可能发挥着重要作用。

张巧丽等[ 3]研究证实H2S对冠心病、动脉粥样硬化都具有保护作用，H2S具有有效的抗氧化作用, 使超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶不同程度升高, 降低了脂质过氧化, 减少其产物MDA的生成, 增加内源性抗氧化物酶系统活性和直接去除部分自由基来改善缺血再灌注损伤的作用[ 4]。

Zhao等[ 5研究表明H2S对血管平滑肌有松弛作用,内源性H2S不完全依赖于内皮细胞发挥舒张血管作用, 而是直接通过调节平滑肌的张力来实现血管的生理调节。