硫化氢供体:保护心脏细胞的使者 诸平 根据 CEN 2013 年 4 月 17 日 的最新消息报道,广州医学院( Guangzhou Medical University )的研究人员杨春涛( Chuntao Yang )与美国华盛顿州立大学( Washington State University )、埃默里大学医学院( Emory University School of Medicine )的研究人员合作研究成果在《美国化学会化学生物学》( ACS Chemical Biology )网站 2013 年 4 月 2 日 发表 ——Yu Zhao, Shashi Bhushan, Chuntao Yang, Hiroyuki Otsuka, Jason D. Stein, Armando Pacheco, Bo Peng, Nelmi O. Devarie-Baez, Hector C. Aguilar, David J. Lefer, and Ming Xian. Controllable Hydrogen Sulfide Donors and Their Activity against Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury . ACS Chemical Biology , PubDate April 2, 2013; DOI: 10.1021/cb400090d . 研究发现某些含硫化合物在体内可以发生反应,为心脏病发作后损坏组织提供 H 2 S 气体,对保护心脏有益 ( 见图 1) 。图 1 中 R=CH 3 或者 Ph( 见图 2) 。 众所周知, H 2 S 气体是一种毒性气体,吸入过量会导致人死亡。然而近年来 , 研究人员发现 , 身体内经常会释放少量、而且是精确剂量的 H 2 S 气体,以调节血压、保护细胞免受炎症损伤 , 包括心脏病发作后的损伤等。现在 , 化学家合成了一类化合物 , 此类化合物可以选择性地释放 H 2 S ,使其作为受损心脏组织可能的治疗药剂。心脏病发作后的几分钟内,当携带炎性和氧化剂的血液冲回心脏细胞时 , 心脏细胞最初因缺氧会受到更多损害。实验动物鼠类的研究结果已经表明 , H 2 S 可以保护易受攻击的心脏细胞免遭进一步损害。医生和研究人员都希望能够为这些易受攻击的组织提供防护性 H 2 S 气体的一种方法。 华盛顿州立大学的先明( Ming Xian 音译)说, H 2 S 气体本身非常难以控制,它迅速从溶液中逃离 , 研究人员需要想方设法来对其进行控制,使其有更多的达到易受攻击的组织,起到保护作用。因此,研究人员需要一种能够以可控方式释放 H 2 S 气体的药剂。先明和他的同事们合成一组以青霉胺为基础的过硫化合物 , 此类化合物在体内与两种常见的生物分子反应会产生 H 2 S, 这 2 种生物分子分别是氨基酸半胱氨酸( amino acid cysteine )和肽谷胱甘肽( peptide glutathione ),是半胱氨酸和谷胱甘肽分子中的巯基引发 H 2 S 的释放。先明与埃默里大学的 David J. Lefer 一起发现此类化合物可以保护小鼠的心脏细胞。当老鼠心脏病发作后,他们为其注射一种分子 , 发现与尚未注射的动物相比较,会使心脏组织损伤降低 50% 。先明也使用此类化合物研究 H 2 S 究竟是如何对细胞起保护作用的。
据物理学家组织( Phys.org ) 网站 2013 年 1 月 29 日 “ 医学研究 ” ( Medical research )栏目报道,就 H 2 S 是否可以成为下一代的抗衰老补充剂进行了讨论。硫化氢 (H 2 S) 本身就是一种剧毒气体,有一种特殊的臭鸡蛋气味,但是它可能在抗衰老方面会扮演一个重要的角色,或许可以延缓机体衰老。根据在《分子和细胞生物学》( Molecular and Cellular Biology )网站优先发表的一篇论文,在这篇评论性综述文献中 , 来自中国湖南省南华大学心血管疾病研究所动脉硬化学湖南省重点实验室的姜志胜(Z.-S. Jiang)等人探讨了 H 2 S 潜在的抗衰老的途径。 H 2 S 作为一种重要的内源性信号分子,已经获得越来越多的关注,由于其对于机体心血管和神经系统具有明显的正向作用。越来越多的证据表明 H 2 S 通过抑制自由基反应来延缓衰老,主要是通过激活一种调节寿命的调节子 SIRT1 来延缓衰老, H 2 S 主要可以和一种抗衰老基因 klotho 相互作用,从而表现出潜在的抗衰老活性。 H 2 S 在人的身体内都可以产生 , 有多种重要的生理作用。例如 , 可以松弛血管内皮和平滑肌细胞,湖南南华大学的姜志胜教授,也是论文的通讯作者说道,这对于不同的年龄段保持动脉的活力是很重要的。硫化氢的功能就是作为一种抗氧化剂,而且它能抑制前炎性因子的表达 , 所有这些 “ 意味着在衰老和与年龄有关的疾病中硫化氢伴有一个重要的角色。例如 , 老鼠缺少 CSE 参与生产 H 2 S 的酶基因,显然通常表现出过早的动脉硬化、老化的一个不可避免的结果 , 姜志胜说。 作者在论文中指出,抗衰老基因 klotho 可以被 H 2 S 上调,这种基因可以通过一系列不同的途径来延长个体的寿命,当然某些途径是促进内源性抗氧化剂的产生。肾脏中产生的 H 2 S 具有直接的血管紧张素转换酶 (ACE) 抑制活性,也就是说它是 ACE 的一种抑制剂,就像是特定药物可以降血压一样。 令人惊讶的是血浆中的 H 2 S 水平会随着年龄的增长而下降,而且相比正常血压的大鼠来说, H 2 S 的水平在自发性高血压大鼠中则明显更低一些,一般情况下,缺乏 H 2 S 往往会引发心血管疾病的发生。 H 2 S 水平下降也被认为会对神经系统健康造成破坏,内源性 H 2 S 在帕金森动物模型中是缺乏的就是一个例证。而且其在阿尔兹海默症患者的大脑中水平也比较低,在动物模型和人类机体的研究中, H 2 S 都是一种抵御癌症的保护性因子。 研究者姜志胜表示,现有的研究数据揭示了 H 2 S 或许是新一代的潜在保护制剂,而且可以改善机体老化或者与老化相关的疾病。在未来 , 人们可能会通过食物摄入 H 2 S ,使其作为一种抗衰老补充剂。 More information: Y. Zhang, Z.-H. Tang, Z.-R., S.L. Qu, M.-H. Liu, L.-S. Liu, Z.-S. Jiang, 2013. Hydrogen sulfide: the next potent preventive and therapeutic agent in aging and age-associated diseases. Mol. Cell. Bio. Online ahead of print, 7 January 2013, doi:10.1128/MCB.01215-12