宋志強，張建鵬

第二軍醫(yī)大學(xué)a.學(xué)員旅學(xué)員十一隊；b.基礎(chǔ)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室；上海 200433

內(nèi)源性硫化氫（H2S）主要在血管內(nèi)皮細胞由3種重要的酶——胱硫醚β合成酶（CBS）、胱硫醚-r-裂解酶（CSE）及3-半胱氨酸轉(zhuǎn)移酶（3-MST）催化L-半胱氨酸生成。在不同的部位，CBS、CSE 和3-MST對H2S的生成各自起著關(guān)鍵酶的作用。在鼠、人、豬的腦動脈等心血管系統(tǒng)、胃、子宮中，CSE促進H2S生成，舒張血管，從而起著關(guān)鍵酶的作用；但在肝、腎、神經(jīng)組織、胎盤、胰島中，CBS對H2S的生成有關(guān)鍵作用[1-2]；3-MST則主要在腦和紅細胞中起作用[3]。研究發(fā)現(xiàn)H2S對胎盤的發(fā)育有重要作用，在初期子癇中，CSE 的失調(diào)易導(dǎo)致母源性高血壓和胎盤畸形[4]。另外，H2S 還能保護人臍靜脈內(nèi)皮細胞免受H2O2誘導(dǎo)的線粒體損傷和氧化壓力，從而降低發(fā)生動脈粥樣硬化等心血管疾病的可能性[5]。也有研究表明，內(nèi)源性H2S 產(chǎn)生過少還與糖尿病的發(fā)生有關(guān)[6]。由此可見，H2S在體內(nèi)是一個重要的調(diào)節(jié)物質(zhì)，尤其對生理病理條件下心血管系統(tǒng)功能具有重要的調(diào)節(jié)作用。

1 H2S通過舒張血管使血壓降低

Liang 等發(fā)現(xiàn)H2S 能通過活化肌質(zhì)網(wǎng)（SR）中的Ca2+通道使Ca2+外流，進而活化Ca2+激活的K+電流（Kca）通道，細胞膜出現(xiàn)超極化，使整體的Ca2+流入減少，最后讓血管舒張[7]。當(dāng)然，也有研究表明，H2S可以不通過細胞受體與第二信使，直接激活A(yù)TP 敏感性鉀通道（K+-ATP），使細胞膜超極化，進而使平滑肌舒張[8]。然而，鼠胸主動脈平滑肌細胞實驗表明，丙酮醛類物質(zhì)能通過與H2S直接反應(yīng)或降低CSE水平來減少H2S，K+-ATP通道的開放數(shù)目減少，血管舒張障礙，出現(xiàn)高血壓、糖尿病并發(fā)癥等疾病[9]。另外，丙酮醛類物質(zhì)還與胰島素抵抗有關(guān)。

Tian 等發(fā)現(xiàn)H2S 能降低離體的鼠腦動脈肌細胞L-Ca2+電流，從而阻止Ca2+內(nèi)流來舒張腦動脈[1]。也有研究發(fā)現(xiàn)Ca2+的釋放由肌醇-1，4，5-三羥甲基氨基甲烷磷酸鹽（InsP3）誘導(dǎo)，而H2S 則作為一種硫醇減少因子以HS-形式通過InsP3受體來減少Ca2+從肌質(zhì)網(wǎng)釋放，從而誘發(fā)氣管平滑肌舒張[10]。而當(dāng)H2S濃度降低時，則可出現(xiàn)可逆行為，即使平滑肌收縮。

Lee等則發(fā)現(xiàn)H2S能夠活化Cl-/HCO3-體系，從而使細胞pH 值降低，酸化，進而舒張血管[11]。腎遠端上皮鈉通道過度活化可導(dǎo)致高血壓，外源性的H2O2能夠誘導(dǎo)磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸［PI（3，4，5）P3］的富集，而后者則能刺激腎上皮鈉通道開放[6]。磷酸酶張力蛋白同類物（PTEN）則能抑制PI（3，4，5）P3的富集，H2S 能阻止H2O2誘導(dǎo)的PTEN 氧化失活，從而抑制腎上皮鈉通道的開放。因此H2S能減少腎鈉離子的重吸收，預(yù)防高血壓的發(fā)生。H2S 舒張血管的機制見圖1。

2 H2S誘導(dǎo)血管平滑肌細胞凋亡

Yang等研究發(fā)現(xiàn)，敲除CSE基因的小鼠ERK1/2磷酸化水平下降，p21Cip/WAF-1降低，細胞周期蛋白D1水平升高，從而使平滑肌細胞增殖水平提高，而未敲除CSE基因的小鼠對照組實驗現(xiàn)象卻相反[12]。換言之，H2S能夠誘導(dǎo)平滑肌細胞的凋亡，從而防止血管結(jié)構(gòu)重建，減少高血壓等心血管疾病的發(fā)生率。而CSE基因的過度表達也能增加ERK與p38 MAPK的表達，從而抑制細胞增殖[13]。另外，實驗還發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，敲除CSE 基因的平滑肌細胞在一定濃度的外源H2S 刺激下，較未敲除CSE 基因的平滑肌細胞更易凋亡[12]。也就是說，外源H2S誘導(dǎo)的細胞凋亡在內(nèi)源性H2S合成受阻時才能更好地發(fā)揮作用。

Li等發(fā)現(xiàn)在高肺血流誘導(dǎo)的肺高壓和肺動脈結(jié)構(gòu)重組中，外源性的H2S 增強Fas 蛋白和caspase-3的表達，而抑制bcl-2 的表達，從而促進肺動脈平滑肌細胞的凋亡[14]。H2S 誘導(dǎo)血管平滑肌細胞凋亡的機制見圖2。

3 H2S阻礙血管平滑肌細胞的增殖

Ma等發(fā)現(xiàn)H2S能通過減少新生內(nèi)膜的過度增生來抑制動脈粥樣硬化兔血管的再狹窄[15]。

Yang等發(fā)現(xiàn)鋅指結(jié)構(gòu)特異性蛋白1（SP-1）是人的平滑肌細胞CSE生成的決定性調(diào)節(jié)物質(zhì)[16]。結(jié)扎頸動脈使CSE mRNA 表達水平下降，新內(nèi)膜生成增加；H2S則抑制平滑肌細胞的增殖，減少新內(nèi)膜的生成。SP1 結(jié)合米拉霉素（可結(jié)合于DNA 富含GC 區(qū)域）抑制CSEmRNA 的表達，而單獨的SP1 則促進CSE的表達。

Perry 等研究發(fā)現(xiàn)，H2S 能夠通過抑制細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）1/2 和P38 磷酸化來抑制氣管平滑肌細胞增殖和IL-8 的釋放[17]，且這一過程由CBS催化，而不是CSE。但是，高鐵血紅蛋白卻誘導(dǎo)氣管平滑肌細胞增殖，同時使IL-8釋放。

Baskar等的研究則表明，S-雙氯芬酸可作為H2S釋放的誘導(dǎo)劑，抑制鼠血管平滑肌細胞增殖[18]。

喬偉麗等發(fā)現(xiàn)，注射D-半乳糖的大鼠血清H2S濃度降低，血管緊張素Ⅱ濃度升高，血管緊張素Ⅱ型1類受體的表達增強，血管老化加速，血管平滑肌增生，內(nèi)膜增厚；而以注射NaHS 作為H2S 供體的大鼠則能可逆地發(fā)生上述反應(yīng)，平滑肌細胞增生減少[19]。在周圍動脈疾?。≒AD）的相關(guān)研究中，也有H2S 活動的身影[15]。通常用經(jīng)皮腔的血管成形術(shù)（PTA）來治療PAD，但術(shù)后的動脈再狹窄是一大缺點。研究用動脈粥樣硬化損害的兔子做實驗，用氣囊血管成形術(shù)做類PTA 處理，用NaHS 作為外源H2S 的供體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)H2S 能夠抑制平滑肌細胞的增殖，誘導(dǎo)平滑肌細胞凋亡，減弱新內(nèi)膜的增生，從而抑制血管再狹窄。

Li 等發(fā)現(xiàn)在無氧條件下肺動脈組織的環(huán)加氧酶-2（COX-2）水平下降，前列環(huán)素（PGI2）含量降低，促進細胞增殖；而當(dāng)用NaHS 做H2S 的供體處理時，則發(fā)現(xiàn)COX-2/PGI2 水平上升，從而阻礙細胞的增殖[20]。也就是說H2S 能抑制缺氧性人肺動脈平滑肌細胞增生。

Li等研究了雌激素與H2S在血管平滑肌細胞增殖方面的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)雌激素能夠使野生型周期蛋白D1 減少，而使CSE 缺失的鼠的周期蛋白D1 增多[21]。外源性的H2S則能使雌激素受體α（ERα）增加，而不是ERβ，進而阻礙血管平滑肌細胞的增殖。而且雌激素與H2S對平滑肌細胞的增殖都有抑制作用，H2S可能通過Era/周期蛋白D1 途徑阻礙血管平滑肌細胞增殖。但雌激素對CSE基因的表達和H2S的生成無影響。H2S 阻礙血管平滑肌細胞的增殖的機制見圖3。

4 展望

通過近二、三十年的研究發(fā)現(xiàn)，H2S 不再是一種簡單的有毒氣體，而是在人體中有重要調(diào)節(jié)能力的不可缺少的有益物質(zhì)。

H2S 能通過舒張血管降低血壓。同時有研究表明，不同濃度的H2S有不同的作用。Lim等發(fā)現(xiàn)低濃度的H2S（50～100 μmol/L）能夠減少NO，并且抑制cAMP 的積累，從而誘導(dǎo)鼠動脈支氣管收縮；而高濃度的H2S則可以舒張血管，降低血壓[22]。

關(guān)于H2S抑制血管再狹窄的機制，研究發(fā)現(xiàn)H2S能通過減弱細胞間黏附分子1（ICAM-1）的表達來抑制血管成形術(shù)后的再狹窄[15,23-24]。ICAM-1在發(fā)炎細胞對內(nèi)皮的黏附力和白細胞的遷移方面起重要作用，而發(fā)炎過程又與動脈粥樣硬化有關(guān)。

更重要的是，對于不同物種、不同部位，H2S 舒張動脈的離子機制不一樣。在鼠腦動脈，H2S 能減少Ca2+的流入從而舒張腦動脈；而在鼠主動脈、腸系膜動脈、肺動脈和豬的腦動脈，H2S 則通過活化K+-ATP通道，使細胞膜超極化從而舒張血管[16]。H2S使動脈舒張的離子機制現(xiàn)階段有多種說法，到底是只有一種離子機制，還是多種機制的共同作用，也是一個需要繼續(xù)研究的問題。H2S在不同部位舒張血管的離子機制對高血壓等疾病的防治有重要作用。

圖2 H2S誘導(dǎo)血管平滑肌細胞凋亡的作用機制

圖3 H2S阻礙血管平滑肌細胞的增殖的作用機制

有研究表明H2S與高血壓之外的疾病也存在一定的聯(lián)系。高濃度H2S 可增加P38 的磷酸化從而抑制細胞增殖，同時還發(fā)現(xiàn)，帕金森病患者P38的磷酸化被抑制，因此我們有理由相信帕金森病與高血壓等心血管疾病可能有一定的聯(lián)系[17]。

對于H2S 的作用形式，也是一個未知的問題。H2S 在體內(nèi)1/3 以H2S 氣體存 在，2/3 以HS-形式存在。H2S 發(fā)揮作用的主要形式是哪一種，還有待探索[25]。

H2S還與其他舒血管氣體有一定的聯(lián)系。CO和H2S 對血管平滑肌細胞的增殖都有抑制作用，但金紅芳等用自發(fā)性高血壓大鼠為實驗對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO可下調(diào)細胞中H2S/CSE體系，表明CO與H2S存在競爭關(guān)系[26]。因此，研究H2S與多種氣體的相互關(guān)系也是當(dāng)今的一個熱點。

有研究發(fā)現(xiàn)H2S能夠加快糖利用[27-28]，而糖尿病則與可循環(huán)的H2S水平過低有關(guān)。因此，闡明H2S與糖利用之間的關(guān)系，對糖尿病的預(yù)防、治療可能有重要意義[6]。

關(guān)于H2S供體方面的問題也存在爭議。雖然近年來發(fā)現(xiàn)有多種外源性H2S供體（如NaHS、Na2S），但內(nèi)源性與外源性H2S的差別，也就是用H2S治療相關(guān)疾病時是直接提高體內(nèi)H2S 的濃度，還是增強體內(nèi)產(chǎn)生H2S 的能力，是一個值得探究的問題[15]。另外，H2S 生成的快速供體（Na2S）與緩慢供體（GYY4137）在H2S 作用效率等方面有什么差別，也是一個需要繼續(xù)研究的問題[10]。

圖4 H2S的作用展望

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