沈 靜（綜述） 劉 芳（審校）

（上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科－上海市糖尿病臨床醫(yī)學中心－上海市糖尿病研究所－上海市糖尿病重點實驗室 上海 200233）

眾所周知，硫化氫（hydrogen sulfide，H2S）是一種有臭雞蛋氣味的毒性氣體。哺乳動物體內(nèi)可合成H2S，內(nèi)源性H2S來源于半胱氨酸代謝，通過依賴5′磷酸吡多醛的酶調(diào)節(jié)途徑，包括胱硫醚－γ－裂解酶（cystathionine－γ－lyase，CSE）和胱硫醚－β－合成酶（cystathionine－β－synthase，CBS）［1］。在心血管系統(tǒng)中H2S主要由CSE催化合成，而神經(jīng)系統(tǒng)中H2S主要由CBS催化合成。催化H2S的酶在不同組織的表達不同，CSE主要在血管平滑肌細胞和血管內(nèi)皮細胞，而CBS主要在脊柱和小腦［2］。H2S在體內(nèi)存在兩種形式，一種以氣體形式，另一種以硫氫化鈉（NaHS）形式存在，NaHS在體內(nèi)可解離為鈉離子和硫氫根離子，后者與氫離子結(jié)合生成H2S 近年來，H2S被認為是繼一氧化氮和一氧化碳之后的第3種氣體信號分子，參與調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的生理病理過程，對心血管疾病有保護作用［3－4］。研究發(fā)現(xiàn)，體外給予H2S可以降低大鼠血壓，改善離體灌注大鼠心臟的心肌細胞缺血狀態(tài)［5－6］。

血管新生是一系列復雜的生物學過程，是細胞、基質(zhì)、細胞因子互相作用的結(jié)果。血管新生對傷口愈合的早期非常關(guān)鍵［7］。內(nèi)皮細胞（endothelial cells，ECs）的增殖、遷移和分化是血管新生過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［4］。近年來在體外培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細胞和后肢肌肉缺血、皮膚傷口、胃潰瘍等的動物模型的體內(nèi)研究中，發(fā)現(xiàn)一定劑量的硫化氫可促進內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和黏附功能，從而增加微血管的形成，改善組織缺血和促進傷口閉合。其機制可能與激活血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）及其下游的信號通路相關(guān)。

H2S對血管新生和傷口愈合方面的作用

外源性 H2S 研究發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)的RF／6A內(nèi)皮細胞，給予NaHS，劑量從1μmol／L至1 000 μmol／L遞增，劑量為10和20μmol／L時，NaHS可顯著增快內(nèi)皮細胞的增殖、黏附和遷移功能并促進微血管結(jié)構(gòu)的生成，而高劑量時卻無明顯作用［8］。用體外培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞給予H2S（60 μmol／L）處理，可加快其生長，增加內(nèi)皮細胞的遷移能力，并加快其形成毛細血管狀結(jié)構(gòu)的生成［9］。

對于活體，H2S同樣有促血管新生的作用。一定濃度范圍內(nèi)，對雞胚絨毛尿囊膜（CAM）模型使用H2S可增加血管長度［9］。連續(xù)7天給予小鼠NaHS，濃度從每天10～200μmol／kg遞增，發(fā)現(xiàn)給予NaHS劑量在每天10μmol／kg和50μmol／kg的小鼠，基質(zhì)膠中內(nèi)皮祖細胞浸潤和血管新生顯著增加，但是更大劑量（200μmol／kg）則無此作用［8］。

在慢性缺血情況下，H2S也是有利于血管新生的因素。結(jié)扎大鼠的股動脈，使其后肢肌肉缺血，然后連續(xù)4周每天1次腹腔內(nèi)注射NaHS（10、20、50、100和200μmol／kg），結(jié)果顯示，與對照組相比，NaHS 50μmol／kg可顯著改善缺血區(qū)血管生長、毛細血管密度和局部組織血流供應。但是200μmol／kg的劑量則沒有促血管新生的作用［10］。

實驗也發(fā)現(xiàn)，局部使用H2S能加快大鼠燙傷傷口愈合［8］。尚有研究發(fā)現(xiàn)，H2S對胃潰瘍和大腸的潰瘍也有促進愈合的作用［11－12］。

內(nèi)源性H2S 在CAM中加入H2S合成抑制劑DL－炔丙基甘氨酸（propargylglycinePAG 和β－氰丙氨酸（β－cyanoalanine，BCA），發(fā)現(xiàn)兩者都減少小管長度和分支數(shù)量。而加入外源性H2S后可逆轉(zhuǎn)PAG和BCA的抗血管新生作用。提示H2S是血管新生的內(nèi)源性刺激物，內(nèi)源性H2S在活體中對血管網(wǎng)的生成作用很大。而且野生型小鼠傷口面積愈合速度明顯快于CSE基因敲除小鼠，表明內(nèi)源性H2S被抑制后，傷口愈合會減緩［9］。

在對非肥胖型糖尿病小鼠的研究中，發(fā)現(xiàn)其血漿中的H2S濃度降低，且減少幅度與血糖水平有關(guān)，血糖越高，H2S水平越低。血管組織對外源性H2S的舒張反應并未減弱，但對H2S前體---半胱氨酸的反應卻減弱，提示糖尿病引起的內(nèi)皮功能障礙可能與H2S合成酶的減少有關(guān)［13］。

研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者的空腹血漿中H2S的水平明顯低于健康對照。鏈脲佐菌素促發(fā)的1型糖尿病大鼠血漿H2S水平也降低。對高糖處理過的人類U937單核細胞，加入H2S或半胱氨酸可以阻止白介素8和巨噬細胞趨化性和激活性因子的分泌。提示血漿中H2S減少可能導致血管炎癥［14］。超重成年人和2型糖尿病患者體內(nèi)H2S水平也較體重正常者低，且減少程度與肥胖程度相關(guān)［15］。

這些研究提示，糖尿病患者的傷口不易愈合可能與體內(nèi)H2S和H2S合成酶的生成減少有關(guān)。

H2S促進血管新生的機制 血管新生過程最重要的信號轉(zhuǎn)導由VEGF和其在血管內(nèi)皮細胞上的受體2（VEGFR2）結(jié)合的作用介導［16］。VEGF下游的信號主要有：磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3－kinase，PI3－K）→蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB／Akt）→內(nèi)皮細胞→氧化氮合成酶通路；磷脂酶C→蛋白激酶C→鈣離子通路；局部黏著斑激酶→樁蛋白通路；細胞分裂周期蛋白42→p38蛋白激酶（protein kinase p38）→熱休克蛋白27（heat shock protein27，HSP27）。這幾條通路參與到血管新生的各個環(huán)節(jié)。

VEGF／VEGFR2信號通路 在大鼠缺血的骨骼肌，H2S有利于血管新生可能與VEGF在骨骼肌中的表達相關(guān)，還與鄰近的血管內(nèi)皮細胞VEGFR2的磷酸化有關(guān)。NaHS可增加VEGF在骨骼肌中的表達，從而啟動下游Akt元件［10］。

在缺氧條件下，用NaHS處理大鼠大腦毛細血管內(nèi)皮細胞，發(fā)現(xiàn)H2S能加快內(nèi)皮細胞增殖和遷徙，通過增加缺氧誘導因子1α（hypoxia－inducible factor－1α，HIF－1α）和 VEGF的 mRNA 水平，從而顯著上調(diào)其蛋白表達水平，HIF－1α和VEGF可能參與到H2S的促血管新生作用中［17］。

PI3－K－Akt－survivin途徑 體外培養(yǎng)的 RF／6A內(nèi)皮細胞，NaHS可引起Akt磷酸化的增加。PI3－K抑制劑和Akt顯性失活突變體則可使NaHS對體外內(nèi)皮細胞傷口愈合和管狀結(jié)構(gòu)形成的作用受抑。PI3－K抑制劑可以阻止Akt磷酸化，表明H2S觸發(fā)的信號通路中PI3－K在Akt上游［10］。在大鼠后肢缺血模型中，NaHS能引起Akt磷酸化增加［10］。低濃度NaHS可顯著增加生存素（survivin）的表達，高濃度NaHS則降低其表達［8］。生存素有調(diào)節(jié)細胞凋亡的功能，在Akt下游［18］。

KATP／p38／HSP27途徑 H2S可導致 Akt、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）和p38的磷酸化增加。H2S可開啟ATP敏感性鉀離子通道（ATP－sensitive potassium channel，KATP），KATP阻斷劑格列苯脲或p38阻斷劑SB203580可抑制H2S的促內(nèi)皮細胞遷移作用。而且阻斷KATP也抑制了H2S所引起的p38磷酸化增加，提示KATP途徑在p38上游［8］。然而在低濃度情況下，H2S則不能使ERK和p38磷酸化增加［19］。

結(jié)語 盡管H2S對血管新生和傷口愈合的作用機制尚有待進步一明確，但是目前已經(jīng)肯定H2S有促進內(nèi)皮細胞的血管新生和皮膚傷口、胃潰瘍愈合的作用，且其有效劑量在生理濃度內(nèi)。在糖尿病狀態(tài)下，體內(nèi)H2S的合成和血漿水平降低，H2S降低可能是糖尿病傷口愈合困難的一個重要原因。

因此，H2S的促血管新生作用對于治療糖尿病下肢缺血、足潰瘍等缺血性疾病以及視網(wǎng)膜病變、腫瘤等血管過度生長的疾病具有潛在的應用前景。

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