内源性气体信号分子的研究进展
硫化氢对炎症和急危重症作用机制的研究进展
体 内 Ｈ Ｓ主要 由蛋氨酸等含硫 氨基酸 以 Ｌ半胱氨 酸为 ｚ －
血性） 胰腺炎、 、 菌血症 等模 型 中， Ｓ或其 供体促 进炎性 细 Ｈｚ
胞浸润 ， 促进促炎 因子释放 及相 应组织 酶类 生成 ， 加重炎症
出血性休克和 内毒 素休 克炎症 反应 及器 官损伤 。但 Ｍｏｒ ｏｅ 等［ 应用 Ｇ Ｙ １７ 】 ］ Ｙ ４３ 抑制促炎因子和促进抗炎 因子的释放 ，
许 菲， 邓立普 一
４ １０ ） ２ ０ ０ （ 南华大学 附属南华医院 ， 湖南衡 阳
［ 关键词］ 硫化氢 ； ； 炎症 急危重症 ； 休克 ； 败血症
［ 中图分类号］ Ｒ３ ４ ５ ［ ６． 文献标识码］ Ａ ［ 文章 编号］
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ － ５ ３ ． ０ １ ０ ． １ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １ ６ ９ ２ １ ． ４ ０ ６ ｓ
一
直以来硫化氢 （ ｄｏ ｅ ｕｆ ｅ Ｈｚ ） Ｈｙ ｒｇ ｎｓ ｌｄ ， Ｓ 被认为是具有 ｉ
与模型不 同、 同一模 型 干 预 因素 不 同、Ｈｚ 体不 同而致 ｓ供 Ｈｓ 生成 和释放速率不 同， 及酶抑制剂并 非完全特异性等方
面有关 。 ３ Ｈ Ｓ与 急 危 重 症 炎 症 反 应 ２ ３ １ Ｈ２ ． Ｓ与 败 血 症 （ ｅｓ ） Ｓ ｉｅ Ｓ ｐｉ ｐｌｒＦ等 ［Ｉ 研 究 发 现 ， ｓ ｌ １］ １
臭鸡蛋气味的有 毒气体 。关 于 Ｈｚ Ｓ的研 究 主要 集 中在毒性 方面 ， 人接触 Ｈｚ Ｓ可导致如眼炎 、 化学 性肺炎 、 肺水肿 、 消 上
气体信号分子与心血管疾病的发病机制
气体信号分子与心血管疾病的发病机制
汪立;金红芳;杜军保;唐朝枢
【期刊名称】《中国科技论文》
【年(卷),期】2006(001)004
【摘要】研究表明内源性NO、CO和H2S是具有重要生理和病理作用的心血管活性物质,与众多心血管疾病的发病机制密切相关.气体信号分子的研究成果不仅推动了心血管领域的基础研究,而且为临床治疗提供了新方向.
【总页数】5页(P239-243)
【作者】汪立;金红芳;杜军保;唐朝枢
【作者单位】北京大学医学部,北京,100083;北京大学第一医院儿科,北京,100083;北京大学第一医院儿科,北京,100083;北京大学医学部,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】R54
【相关文献】
1.心血管疾病发病机制研究:细胞外信号调节激酶在缓激肽引起血管平滑肌细胞增殖反应中的调节作用 [J], 张严高;秦永文;吴弘;文军慧;李闻捷
2.心血管疾病发病机制研究:细胞外信号调节激酶在血管紧张素Ⅱ引起血管平滑肌细胞增殖反应中的调节作用 [J], 张严高;秦永文;吴弘;文军慧;李闻捷
3.气体信号分子一氧化碳体系与低氧性肺动脉高压发病机制研究 [J], 杜军保
4.气体信号分子在心血管疾病发病中的意义 [J], 金红芳;杜军保;唐朝枢
5.气体信号分子与心血管疾病的发病机制 [J], 汪立;金红芳;杜军保;唐朝枢;
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CO与心血管疾病之间的关系最新研究进展
CO与心血管疾病之间的关系最新研究进展标签：CO；心血管；最新进展近年来，越来越多的研究表明一氧化碳（Carbon monoxide，CO）是调节各种心血管疾病的一种重要的细胞信使分子，尤其是内源性CO可能与心血管功能调节及相关疾病的发生发展密切相关。
研究表明，CO一方面通过增加患者血管和代谢压力，另一方面直接作用于亚临床心血管疾病本身而促进疾病的进展。
然而，其在心血管相关疾病中的具体作用机制目前尚不完全清楚。
鉴于此，本文对CO与心血管疾病之间关系的现状作一综述。
1 CO的生物学特性空气中，CO是煤、石油等含矿物质不完全燃烧的产物，是一种无色、无味、无刺激的气体。
正常情况下，CO通过呼吸系统进入血液后与血红蛋白结合而参与机体的新陈代谢。
然而，过量的外源性CO与血红蛋白及肌红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，后者抑制氧气的输送，导致机体细胞缺氧，严重者甚至因CO中毒而死亡[1]。
而近年来研究发现，CO也存在于生物机体内，并广泛参与心血管、呼吸及神经等系统的生理和病理生理过程，发挥着抗炎、抗凋亡及抗氧化应激等生物学效应[2-3]。
内源性CO的产生主要有两条途径[2]：一是酚、四烷盐等物质自动氧化而成；二是由血红素氧化而成。
其中，前者是次要途径，该种途径产生的CO的生理效应尚不明确；而后者是机体内CO的主要来源，其生成过程中关键的催化酶-血红素氧合酶目前至少存在三种同工酶，其在不同的组织中发挥不同的作用。
2 CO与心血管疾病随着人口老龄化的加剧，心血管疾病已成为死亡率最高的疾病，严重威胁着人类的健康。
而CO作为一种气体信号分子，不仅能被心血管系统所大量产生，而且具有舒张血管平滑肌、抗血小板聚集及参与循环系统的神经、体液和内分泌调节等多种生理学效应；其在高血压、心肌损伤、心律失常、动脉粥样硬化及心源性休克等多种心血管疾病的发生发展中发挥着重要的生理学作用。
2.1 CO与高血压高血压是一种以动脉血压升高为特点的临床综合征，分为原发性高血压和继发性高血压，其发病的基础是血管重构及血管舒缩功能障碍。
气体信号分子与呼吸系统常见病发生机制的研究进展
基， 化学 性 质 活 泼 ， 目前 已被 大 量 研 究 证 实 ， Ｎ Ｏ具
Ｎ Ｏ Ｓ 有三种 ： 神经源型 Ｎ Ｏ Ｓ （ ｎ Ｎ Ｏ Ｓ ）、 诱 导型 Ｎ Ｏ Ｓ
（ ｉ Ｎ Ｏ Ｓ ）、 内皮 型 Ｎ Ｏ Ｓ （ ｅ Ｎ Ｏ Ｓ ）。ｅ Ｎ Ｏ Ｓ主 要 存 在 于 动静 脉 内皮 细 胞 中 ， 是血管壁 上 Ｎ Ｏ的主要来源 。
们 不仅 与心 血管疾 病 、 脑血管 疾病 的发 生息息 相关 ，
Ｈ ’ ｓ 也可 以同上述两种气体信 号分子一样 ， 发挥血
管 扩 张作 用 。其 生 理 作 用 最 早 是 在 神 经 系 统 发 现 的， 在 哺乳 动 物体 内主要 有 Ｈ ， ｓ气体 及 化学 形 式 的 Ｈ Ｓ ． 两种存 在 。其 主要 产生 途 径 是 在半 胱 氨 酸 吡 哆 醛． ５ 一 依赖 性酶 胱 硫 醚 Ｂ合 成 酶 （ Ｃ Ｂ Ｓ ） 及 胱 硫 醚 裂解 酶 （ Ｃ Ｓ Ｅ） 的催 化 下 产 生 的Ｅ ３ ３ 。Ｃ Ｂ Ｓ和 Ｃ Ｓ Ｅ表 达 均有 组织 特异 性 ， Ｃ Ｓ Ｅ是 心 血 管组 织 内源 性硫 化
３ ．硫化氢 （ Ｈ Ｓ ） ： 过 去认 为 Ｈ Ｓ是一 种有 毒 的 废气 ， 它 主要 是通过 抑 制 细胞 线 粒体 细胞 色素 Ｃ氧 化 酶 引起多 系统 损 害 。但 近些 年 来 大 量研 究 证 实 ，
ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ， Ｎ Ｏ ） 浓度降低或有诱发因素如发热、 内毒素 、 烷化剂、 低氧等 时， Ｈ Ｏ 一 １的 ｍ Ｒ Ｎ Ａ表达增加 ， 可能 与抑 制平 滑肌 上钙 离 子通 道 及 浓度 … ， 直 接激 活 可
新型气体信号分子硫化氢的研究进展
１１ 内源 性 Ｈ Ｓ的生成 ． ’ 内 源 性 的 Ｈ ｓ是 以体 内含 硫 的 氨 基 酸 如 半 胱 氨 酸、 甲硫 氨 酸 和 同 型 半 胱 氨 酸
等 为 底 物 ， ５ 一 酸 吡 多 在 磷
ｈｎ （ ｉｔ ｅａｔｅｔｆＧ ｎｒｌ ｕｇｒ， Ｌ ｅｅａ Ｈ ｓｉ ｌＢ ｉｎ ０ ８ ３ Ｃ ｉａ ｕ ． Ｆｒ ｐ ｒ ｎ ｏ ｅｅａ ｒｅ 尸 ＡＧｎｒｌ ｏｐｔ ，ｅｉｇ１０ ５ ，ｈｎ ） ｓＤ ｍ Ｓ ｙ ａ ｊ Ａ ｓ ａ ｔＨ ｄｏｅ ｕｐ ｉｅ（ ２ ） ａ ｏ ｏｏ ｓ ａ，ａ ｅｎｒｃｇｉ ｄａ ｄｓ ｄｅ ｒ ｖｒ ０ ｂｔ ｃ ： ｙｒｇｎｓｌｈｄ Ｈ ，ｓａｐｉ ｎｕ ｓｈ ｓ ｅ ｏｎｚ ｎ ｔ ｉｄｆ ｅ ３０ ｒ Ｓ ｓ ｇ ｂ ｅ ｅ ｕ ｏｏ
其作用特点有别于另外两种气体信号分子 ＮＯ及 Ｃ Ｏ。 内源性 Ｈ２ ｓ是 一种新 的气体信 号分 子， 对其
进 一步 研 究 是 当前 生 物 医学 领 域 的 崭 新 课 题 ， 有 重 要 的理 论 和 临 床 意 义 。 具
有 明确特定 的功能 ； ⑤其细 胞 学效 应可 以依赖 或 不依 赖 第二信使介导 ，１ 内 源 性 Ｈ： Ｓ生 成 、 谢 代
及 其调 节
关键词 ： 硫化氢 ； 气体信号分子 ； 病理生理 功能
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｏ ｖ ｌＧａ ｅ ｕｓ Ｓ ｇ ａ ｏ ｅ ｕ ｅ Ｈｙ ｒ ｇ ｎ Ｓｕ ｆｄ Ｃ ｓ ａ ｃ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ Ｎｏ ｅ ｓ ｏ ｉ ｎ ｌ Ｍ ｌｃ ｌ ｄ ｏ ｅ ｌｉ ｅ ＨＥＮ ｎ， Ｅ ａ － Ｗｅ ＸＩ Ｘｉ ｏ
气体信号分子与急性肺损伤
气体信号分子与急性肺损伤急性肺损伤（acute lung injury，ALI）由多种炎性介质及效应细胞共同参与，并呈级联放大的瀑布样炎症继发性损伤与弥漫性肺实质损伤，且可进一步发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。
ALI/ARDS发病机制复杂[1]，病死率高，已成为临床危重病学研究的热点和难点，故探寻新的治疗方法显得尤为重要。
内源性气体信号分子一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2S）的发现为肺损伤等疾病的研究提供了一个全新的思路。
研究发现它们均参与了ALI的发病且对ALI具有调节作用。
二氧化硫（SO2 ）是最近提出的一种新型气体信号分子，在心血管系统中发挥广泛的生物学活性[2]。
目前针对内源性SO2的研究已经延伸至呼吸系统疾病，研究发现SO2也参与了ALI发病过程，具有肺保护作用[3-4]。
气体信号分子在ALI发病机制中的作用日益受到人们的重视，现对气体信号分子在ALI中的作用做一综述。
1 气体信号分子在体内的产生目前发现的气体信号分子有：NO、CO、H2S和SO2，它们均可在体内酶的催化下内源性产生。
NO是由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化L-精氨酸产生，诱导型一氧化氮合酶（iNOS）几乎存在于所有组织的细胞浆，引起长时间的NO 释放，以细胞毒性为主，参与炎症反应过程。
CO的生成主要是通过血红素加氧酶（heme oxygenase，HO）的催化生成。
哺乳动物几乎所有的器官组织、细胞都能合成和释放内源性CO[5]。
H2S可以通过含硫氨基酸的代谢在体内内源性生成，催化内源性H2S生成的酶主要是胱硫醚-β-合成酶（CBS），胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）。
体内的SO2可以产生于含硫氨基酸的正常代谢，谷氨酸- 草酰乙酸转移酶（GOT）是SO2的内源性生成酶，在各组织及血管中均有分布[3]。
此外，哺乳动物体内激活的中性粒细胞也可通过依赖氧化应激将H2S转化为亚硫酸盐[6] 。
气体信号分子硫化氢的心脏保护作用研究进展
硫化 氢 （ｙ ｒｇｎｓｌｄ ，Ｈ： ） 是 一 种 无 色 ，有 很 强 ｈ ｄｏ ｅ ｕ｛ ｅ ｉ Ｓ 的臭 鸡 蛋气 味 的有 毒 气 体 。人 类 认 识 并 研究 其 毒 性 作 用 已 有 ３０多年 的 历史 ，然 而 Ｈ Ｓ的生 理 作 用 直 到 上 世 纪 ９ ０ Ｏ年 代 才被 逐 渐认 识 Ｈ。 在 生 物 体 内 可 由 内源 性 酶 催 化 生 成 ，受 ｓ 体 内代谢 途 径 的 调控 。生 理 浓度 下 有 特 定 生 理 功 能 ，已经 证 实其 在 神 经 、心 血管 、内 分泌 、消 化 等 多 个 系 统 中 具有 特 定 的生 理 调节 作 用 。Ｈｚ Ｓ的 体 内浓 度 远 远 低 于 其 产 生 毒 性 的 浓 度 ．它 和 一氧 化 氮 （ Ｏ） 一 氧 化 碳 （ Ｏ） 一 并 称 为 气 体 Ｎ 、 Ｃ 信号 分 子 ．组 成 气体 信 号 分 子 家族 ＿ 。 １ ’
王 紫 书 ，金 红 ，王 东 明
摘 要 ：气 体 信 号 分子 家 族 由 一 氧化 氮 、一 氧化 碳 和 硫 化 氢等 内源性 气 体 小 分 子组 成 ，发 挥 重 要 的生 物 学效 应 。已经 证 实硫 化 氢 在 多个 系统 中有 重要 的生 理 调 节 作 用 ．本 文 重 点 综 述 其 在 心 血 管 系 统 中 的 心 脏 保 护 作 用 ．包 括 抑 制 心 脏 缺 血再 灌 注 损 伤 、负 性 调 节 心脏 代 谢 消 耗 和抗 心 脏 氧 化应 激 等 。
与 Ｉ （ ｃ ｅ ｃｐ ｅｏ ｄｔ ｎｎ ，缺 血 预 适 应 ） 的 心 脏 保 护 Ｐ ｉ ｈ ｍｉ ｒｃ ｎ ｉｏ ｉｇ ｓ ｉ
非 酶促 途 径 。在 哺 乳动 物 体 内主 要 是 酶 促 反 应 途 径 ．以 Ｌ一 半 胱 氨酸 为底 物 ，由磷 酸 吡 哆 醛 一 ５一磷 酸 依 赖 性 酶 ，主 要
18.气体信号分子在急性胰腺炎中作用的研究进展
Ｄ０１：１０．３７６０／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．０５２９—５８１５．２０１２．１１．０１９
起到明显的保护作用；此外，ＣＯ缓释剂ＣＯ释放分子２可作 为治疗ＡＰ的一种可选择的新方法“。…ｊ近年来，ＨＯ—ｌ在 ＳＡＰ中拮抗炎症因子过度释放引起关注．我困学者提出了通 过ＨＯ一１基因转染治疗ＡＰ的可能性“。另外，Ｈａｂｔｅｚｉｏｎ 等。１ ８。在研究中使用ｐａｎｈｅｍａｔｉｎ（可生成氯化ＩｆＩ【红素的水溶
１０３７
所，Ｈ，町以直达这些部位中和ＲＯＳ，减轻氧化应激损伤０９： 至今，有关Ｈ，的研究已广泛展开。Ｆｕｋｕｄａ等”发现 吸入Ｈ，可以减轻肝脏缺ｍ【再灌注损伤。Ｈｕｇｙｅｃｚ等”在脑 缺｜血，Ｍａｎａｅｎｋｏ等ｏ”３、Ｌｅｋｉｃ等。副在腑ｍ血方面，都发现Ｈ， 对神经系统损伤有保护作用，Ｔｅｒａｓａｋｉ等”。发现Ｈ，可减轻 放射性肺损伤。Ｈａｙａｓｈｉ等‘”发现Ｈ：有助于减轻睡眠呼吸 暂停综合征引赳的左心室病理性重构。这些研究均认为Ｈ！ 通过减轻氧化应激而发挥治疗作用。Ｈｕａｎｇ等。２ ８’则在机械 通气性肺损伤研究中认为，Ｈ，可通过激活核因子ＫＢ通路抑 带Ｉｉ肺卜皮细胞的捅亡。Ｒ前有关Ｈ！的研究多处于起步阶 段，要更为深入地阐明作用机制，尚需进一步探索，另外，至 今尚未发现治疗量的Ｈ：存在明显副作用÷ 存ＡＰ的发病机制中，氧化应激是促进炎症发展的重要 因素之一。ＡＰ早期，ＲＯＳ、ＲＮＳ等自由基即可造成腺泡细胞 损伤，通过氧分子、ＮＯ及它们在氧化还原反应中生成的中间 产物如超氧阴离子、过氧化氢等，破坏细胞膜和ＤＮＡ分子， 增加脂质过氧化及激活核网子ＫＢ通路。因此是否可以将 Ｈ，抗氧化、抗炎的功效应用于ＡＰ的治疗？我国学者Ｃｈｅｎ 等”ｊ率先进行了尝试，对左旋精氢酸引发的鼠ＡＰ模型，应 用富氢水进行治疗，可以有效地清除自由基，减轻氧化损伤， 抑制核因子ＫＢ的激活，减少炎性因子的生成释放和炎症细 胞的浸润，控制胰腺损伤，治疗后组织水肿和淀粉酶活性都 显著减轻，细胞凋亡也明显被抑制，腺泡细胞增生活跃：未 来Ｈ，对ＡＰ治疗的研究仍有较大空间。 五、气体分子治疗急性胰腺炎的可能与展望 目前，随着对发病机制认识的不断深入，ＡＰ形成了以个 体化治疗方案为基础，按不同病因、病期进行处理的综合治 疗方案。另外，随着各学科医疗技术的不断进步，治疗手段 也越来越多样化，多学科合作的ＡＰ治疗模式逐渐形成”一 ＡＰ的治疗已不再拘泥于单一的形式；同样，单一的治疗方法 也已不能满足需要。这为不断创新、开发新的治疗手段提供 了理论基础。在当今转化医学理念兴起的背景下，将实验研 究的成果快速有效地转化到临床治疗ｒ｛Ｊ来，成为所有医务丁 作者的迫切要求。各种气体信号分子的研究如火如荼，成果 不断涌现，这些成果是否也可以转化到ＡＰ的临床治疗中来
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内源性气体信号分子的研究进展内源性气体信号分子是一类重要的生物活性分子，在细胞信号
传导、疾病发生等方面发挥重要作用。
近年来，随着研究技术的
发展和对内源性气体信号分子作用机制的不断深入探究，人们对
其研究越来越重视。
本文将围绕内源性气体信号分子的来源、作
用机制、生物活性等方面进行探讨，旨在为相关领域研究者提供
一些参考。
1. 内源性气体信号分子的来源
内源性气体信号分子是指由生物体内部生成的、具有生物活性
的气体分子，包括一氧化氮（NO）、氢氧化氮（NO2-）、二氧化碳（CO2）等。
它们是通过细胞内的酶类或特定的代谢途径产生，具有广泛的生物学功能。
其中，NO是最早被研究的内源性气体信号分子，它产生主要是通过三种NO合酶的催化作用产生，包括
内皮细胞NO合酶、神经细胞NO合酶和血小板NO合酶。
此外，NO还可以通过与胱氨酸或亚硝酸盐等氮类物质反应而产生。
2. 内源性气体信号分子的作用机制
内源性气体信号分子是通过作用于细胞内的受体或直接作用于细胞膜、细胞器和细胞蛋白等方式发挥生物学效应。
其中，NO的作用主要是通过与溶酶体膜上的蛋白酶和磷酸酶结合，从而调节多种生物学过程，如血流量、神经传递、炎症反应等。
同时，NO 还可以通过反应性氮种（RNS）的生成，进一步调控细胞的生物活性。
例如，NO与超氧自由基（O2）结合可形成强氧化性氮种（ONOO-），从而参与细胞氧化应激和炎症反应。
此外，CO2和NO2-等气体信号分子的作用机制也逐渐得到了研究者的关注。
CO2可以通过改变细胞内酸碱平衡而调节细胞的代谢、免疫和生长等功能，同时还可以参与维持血管平滑肌的功能。
NO2-则可以通过与细胞内的亚硝酸盐反应、维持细胞的氧化还原状态等方式发挥生物学效应。
3. 内源性气体信号分子的生物活性
内源性气体信号分子具有广泛的生物活性和生理功能，主要表现在以下几个方面。
（1）参与调节血管舒缩和微循环的功能
NO是最早研究的气体信号分子之一，其主要作用是通过作用于血管内皮细胞的NO合酶（eNOS）和神经元中的NO合酶（nNOS）来调节血管的张力和增加血流量。
同时，NO还可以抑制血小板聚集和血栓形成，发挥抗血栓的作用。
（2）调节神经元的传递和细胞凋亡的发生
NO可以作为神经递质调节神经元的传递和细胞凋亡的发生，通过作用于N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体和活性氧等分子来调控神经元的生长和发育。
同时，NO还具有抑制肿瘤细胞生长和凋亡诱导作用的生物学效应。
（3）调节炎症反应和免疫功能
NO可以通过抑制炎症因子的产生和细胞因子的释放、抑制免疫细胞的活性和调节炎症代谢等方式调节炎症反应和免疫功能。
此外，NO还可以通过增加细胞的氧化还原状态、抑制细胞因子的产生和调节炎症介质的代谢等方式发挥生物学效应。
总之，内源性气体信号分子是一类重要的生物活性分子，其来源、作用机制和生物活性都是研究者们一直关注的问题。
随着技术的不断进步，未来我们可以更加深入地探究内源性气体信号分子在生物学过程中的作用机制和生理功能，为相关疾病的治疗和防治提供更为有效的手段。