朱海雪，孫霓，惲左夷，朱城伊，孫俊，李朋朋，李玉潔，黃琳燕

(徐州醫(yī)學(xué)院，江蘇徐州221000)

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硫化氫在心血管疾病中作用的研究進(jìn)展

朱海雪，孫霓，惲左夷，朱城伊，孫俊，李朋朋，李玉潔，黃琳燕

(徐州醫(yī)學(xué)院，江蘇徐州221000)

生理濃度的硫化氫具有抗炎、抗氧化、抗心肌細(xì)胞凋亡、舒張血管等作用，可參與高血壓、冠心病、血栓、心力衰竭和缺血再灌注損傷等心血管疾病的病理生理過程，同時在心血管疾病的預(yù)防治療中表現(xiàn)出積極的作用，為心血管系統(tǒng)疾病患者拓寬臨床治療途徑提供了方向。

硫化氫；動脈粥樣硬化；高血壓；缺血再灌注損傷；冠心病；心力衰竭；血栓

硫化氫是繼一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后發(fā)現(xiàn)的第3種氣體信號分子。哺乳動物體內(nèi)的硫化氫主要通過4條途徑產(chǎn)生，其中兩條是5′-磷酸吡哆醛的酶依賴調(diào)節(jié)途徑，即胱硫醚-β-合成酶(CBS)和胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)途徑；一條是通過半胱氨酸轉(zhuǎn)移酶途徑，以含硫氨基酸為底物催化而生成[1]；一條是3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶(3-MST)途徑[2]。硫化氫在體內(nèi)1/3以氣體形式存在，2/3以硫氫化鈉(NaHS)形式存在；其在脂溶性溶劑中的溶解度為水中的5倍，故可自由通過細(xì)胞膜。硫化氫廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)，在心血管系統(tǒng)中具有抗高血壓、抗動脈粥樣硬化(AS)、保護(hù)心肌缺血再灌注損傷[3]、減輕心力衰竭及抗血栓等重要作用?，F(xiàn)將硫化氫在心血管病中的作用研究進(jìn)展綜述如下。

1 硫化氫與AS

AS是一種慢性炎性疾病，具有經(jīng)典炎癥變性、滲出及增生的特點。炎癥反應(yīng)貫穿AS發(fā)病的各個階段，可能是多種因素致AS的共同環(huán)節(jié)或通路。AS過程中存在著內(nèi)源性硫化氫代謝紊亂，生理濃度的硫化氫對AS具有保護(hù)作用。硫化氫抑制趨化因子CCL2、CCL5和巨噬細(xì)胞表面趨化因子受體CCR2、CCR5的表達(dá)，在疾病早期抑制粥樣斑塊形成[4]。用高脂飼料結(jié)合維生素D3的方法建立大鼠AS模型，建模后腹腔注射NaHS，證實硫化氫能通過抑制動脈局部腎素表達(dá)產(chǎn)生抗AS作用[5]。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)高濃度的硫化氫有促炎作用。脂多糖(LPS)能刺激巨噬細(xì)胞中CSE催化生成硫化氫[6]。Whiteman等[7]研究發(fā)現(xiàn)，硫化氫的促炎和抗炎效應(yīng)都與LPS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞炎性介質(zhì)形成有關(guān)。通過比較NaHS(硫化氫的速釋型供體[8])和GYY4137(硫化氫的緩釋型供體)在LPS處理小鼠的巨噬細(xì)胞RAW264.7釋放促抗炎介質(zhì)情況，證實GYY4137濃度依賴性抑制促炎性介質(zhì)如IL-1β、IL-6、TNF-α、NO和PGE2表達(dá)，同時通過HSP-27/ATF-2/NF-κB途徑促進(jìn)LPS誘導(dǎo)抗炎因子IL-10的合成。然而，高濃度的硫氫化鈉卻通過增加促炎性介質(zhì)IL-1β、IL-6、NO、PGE2和TNF-α合成發(fā)揮促炎作用，這表明硫化氫對炎癥的影響是復(fù)雜的，不僅硫化氫濃度相關(guān)，還與硫化氫的生成率相關(guān)。

2 硫化氫與高血壓

高血壓是一種以動脈血壓持續(xù)升高為主要臨床表現(xiàn)的心血管綜合征，也是心腦血管疾病最主要的危險因素。研究發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性高血壓患者血漿硫化氫和NO水平較正常人低[9]，自發(fā)性高血壓大鼠中硫化氫生成體系受到了嚴(yán)重的抑制，硫化氫含量、硫化氫產(chǎn)率及CSE的表達(dá)都明顯降低。初診高血壓患者血壓控制后較未用藥前白細(xì)胞內(nèi)硫化氫產(chǎn)生速率明顯增加，且血漿內(nèi)高血壓相關(guān)炎性因子明顯降低[10]。在左旋硝基精氨酸甲酯高鹽致高血壓小鼠模型中，外源性硫化氫能夠降低血壓[11]。在各種實驗?zāi)Ｐ椭凶C明，硫化氫具有調(diào)節(jié)血壓的功能。一些研究已顯示，經(jīng)側(cè)腦室給予NaHS處理的原發(fā)性高血壓大鼠動脈壓降低[12]。同樣，予以高鹽飲食處理可使鹽敏感的Dah1大鼠血壓升高，再經(jīng)NaHS全身治療后其收縮壓降低[13]。研究還發(fā)現(xiàn)，患有妊娠期高血壓疾病的大鼠[14]或孕婦[15]血清硫化氫水平均低于正常的孕鼠或孕婦。硫化氫通過開放血管平滑肌上K+-ATP通道舒張血管[16]、抗氧化作用及抑制血管結(jié)構(gòu)重構(gòu)[17]等方式來發(fā)揮降血壓效應(yīng)。

3 硫化氫與缺血再灌注損傷

缺血是機體最主要的病理改變之一，引起缺血的主要原因是組織和器官的血管原發(fā)性病變。在一定條件下恢復(fù)血液再灌注后，部分動物或患者細(xì)胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞不但未減輕反而加重，因而將這種血液再灌注后缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象稱為缺血再灌注損傷。缺血再灌注損傷易損傷心、腦、肺、肝、胃腸等組織，而硫化氫廣泛分布于心、腦、肺、肝和胃腸等組織，因此硫化氫在缺血再灌注損傷的模型中被廣泛研究。Johansen等[18]發(fā)現(xiàn)，硫化氫呈劑量依賴性地減少缺血再灌注損傷所致大鼠心肌梗死的梗死面積。其機制可能如下：①內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)的釋放，如腺苷、緩激肽等。②NaHS處理后，冠狀動脈流出液中乳酸脫氫酶(LDH)濃度降低，心肌組織丙二醛(MDA)的生成減少，超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)活性增強，心肌缺血損傷減輕，提示抗氧化應(yīng)激是硫化氫減輕心肌缺血損傷的重要機制之一；同時，在過氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)的原代乳鼠心肌細(xì)胞氧損傷模型中發(fā)現(xiàn)，硫化氫可對抗H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞氧化損傷[19]。③NaHS可抑制急性心肌缺血損傷心肌NF-κB的活化，下調(diào)TNF-α、IL-1β 、IL-6、細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)的表達(dá)，上調(diào)IL-10的表達(dá)，通過抑制炎癥反應(yīng)而減輕心肌缺血損傷。④NaHS可降低急性心肌缺血損傷心肌細(xì)胞凋亡率，抑制細(xì)胞色素C(Cyt-C)釋放，減少Caspase-3的表達(dá)。提示硫化氫可通過抑制心肌缺血后細(xì)胞凋亡而減輕心肌缺血損傷。最新研究表明，內(nèi)源性硫化氫對心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用可能通過直接作用于心肌細(xì)胞K+-ATP通道、肌質(zhì)網(wǎng)K+-ATP通道或線粒體K+-ATP通道，增加K+-ATP通道的開放頻率，從而調(diào)節(jié)血管舒縮功能[20，21]。還有研究表明，硫化氫可通過調(diào)節(jié)ERK1/2 和磷脂酰肌醇(PI3K)，維持線粒體膜電位，減少活性氧(ROS)產(chǎn)生，發(fā)揮保護(hù)心肌細(xì)胞、降低心肌細(xì)胞缺血再灌注損傷的作用[22]。但是，也有研究認(rèn)為內(nèi)源性硫化氫水平只在一定范圍內(nèi)參與心肌保護(hù)，當(dāng)超過這一范圍則保護(hù)作用消失[18]。

4 硫化氫與冠心病

冠心病是一種由冠狀動脈器質(zhì)性(動脈粥樣硬化或動力性血管痙攣)狹窄或阻塞引起的心肌缺血缺氧(心絞痛)或心肌壞死(心肌梗死)的心臟病，亦稱缺血性心臟病。冠心病患者的血漿硫化氫水平較冠狀動脈造影正常者下降一半，特別在冠心病重癥不穩(wěn)定型心絞痛和急性心肌梗死患者中，血漿硫化氫明顯下降；冠狀動脈造影顯示，血管兩支和多支病變患者血漿硫化氫濃度明顯低于單支病變者，有冠狀動脈閉塞患者血漿硫化氫濃度明顯低于單純狹窄者。此外，在異丙腎上腺素誘發(fā)的大鼠心肌缺血模型中，血漿硫化氫水平顯著降低，心肌CSE活性下調(diào)，CSE基因表達(dá)則顯著增多。而外源性給予硫化氫的供體NaHS后，可以減少心肌缺血大鼠的病死率。我們認(rèn)為，硫化氫延緩冠心病發(fā)展的機制可能有：①硫化氫具有抗氧化的作用，能夠清除組織內(nèi)增加的氧自由基，減輕或避免缺血再灌注所導(dǎo)致的損傷；②與 K+-ATP開放有關(guān)，調(diào)節(jié)血管舒縮功能；③通過抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞核白細(xì)胞黏附于血管壁，從而減少白細(xì)胞的激活、活性氧自由基的釋放，最終抑制AS炎癥過程，減少心肌細(xì)胞的凋亡而達(dá)到保護(hù)心肌的作用。

5 硫化氫與心力衰竭

心力衰竭是一種復(fù)雜的臨床癥狀群，是各種心臟病發(fā)展的終末階段，其發(fā)病率、病死率高，已發(fā)展為目前最嚴(yán)重的慢性心血管病癥。采用結(jié)扎大鼠左冠狀動脈制備急性心肌梗死模型，發(fā)現(xiàn)外源給予NaHS可提高心力衰竭大鼠存活率并改善心功能，增加血漿中硫化氫濃度可減輕心肌梗死后心肌纖維化面積；基因及蛋白檢測結(jié)果顯示，NaHS可促進(jìn)Bcl-2的表達(dá)而抑制Bax、Caspase-3的表達(dá)；TdT介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記TUNEL及電鏡在形態(tài)學(xué)上證實，NaHS有減輕梗死區(qū)心肌細(xì)胞凋亡的作用。這提示硫化氫對心肌梗死后心力衰竭有保護(hù)作用，該作用是硫化氫通過抑制心肌細(xì)胞凋亡實現(xiàn)的。在高血壓誘導(dǎo)的心力衰竭模型中，研究證實硫化氫可以減慢左心室的不良重塑進(jìn)程，誘導(dǎo)心肌中血管生成；Polhemus等[23]則發(fā)現(xiàn)，硫化氫可以為新生血管創(chuàng)造一個促進(jìn)血管生成的環(huán)境，從而減弱心力衰竭時的左心室重構(gòu)和功能紊亂。近來Liu等[24]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性硫化氫通過上調(diào)內(nèi)皮型NO表達(dá)舒張血管，從而減緩壓力負(fù)荷，對心力衰竭發(fā)揮保護(hù)作用。

6 硫化氫與血栓

血栓是指在活體心臟和血管內(nèi)，血液發(fā)生凝固或血液中某些有形成分凝集形成固體質(zhì)塊。血小板表面含有豐富的膜糖蛋白，它們介導(dǎo)血小板的黏附、活化和聚集，最終形成血栓，成為血栓性疾病的發(fā)病基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，硫化氫具有體外抗血小板聚集和體內(nèi)抑制血栓形成以及抑制中性粒細(xì)胞黏附遷移的能力。綜合肺組織病理可以發(fā)現(xiàn)，硫化氫供體可以抑制肺栓塞形成，硫化氫抑制劑可促進(jìn)肺栓塞的發(fā)展，表明內(nèi)源性CSE/硫化氫體系參與肺栓塞的病理生理過程。在深靜脈血栓小鼠模型中，NaHS組靜脈血栓發(fā)展更慢，在鉗夾后48 h血栓體積顯著小于對照組。與對照組相比，NaHS組顯示內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)蛋白表達(dá)更高；同時，給予L-NAME處理后eNOS和iNOS蛋白表達(dá)顯著降低，這提示硫化氫具有在體抑制血栓形成的作用。

硫化氫參與AS、高血壓、冠心病、血栓、心力衰竭和缺血再灌注損傷等心血管疾病的病理生理過程，同時在心血管疾病的預(yù)防、治療中表現(xiàn)出積極的作用。但是，具體的作用機制以及與其他內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子如NO、CO之間的相互作用還有待深入的研究。同時，硫化氫的生理濃度范圍極窄且具有極大的毒理作用，目前在人類等高等哺乳動物開展實驗較少，難以獲得大量有效數(shù)據(jù)，給臨床應(yīng)用帶來極大不便。期待著硫化氫的研究成果早日應(yīng)用于臨床，為廣大心血管系統(tǒng)疾病患者拓寬臨床治療途徑。

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國家自然科學(xué)基金青年項目(81402918)；江蘇省科技廳青年項目(BK20140228)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510313023)；江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510313023Z)。

黃琳燕(E-mail: huangly1985@163.com)

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2016-03-17)