饒春燕，樂湘華綜述，趙曉晏校審

（1.第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院消化內(nèi)科，重慶 400037；2.中國人民解放軍75556部隊，?？?571147）

硫化氫（H2S）對有機體的毒性早在300多年前即被人們發(fā)現(xiàn)，至今，它仍被認為是一種有毒的環(huán)境污染氣體，即使微小的劑量也能導(dǎo)致明顯的病理生理作用［1］。H2S是一種小分子質(zhì)量脂溶性的氣體分子，可以自由滲透入細胞膜發(fā)揮生物效應(yīng)，因此，其毒性作用范圍廣，可影響肺、腦、腎等多種器官功能［2］。

1 H2S的合成、代謝及生理作用

現(xiàn)在已經(jīng)證實，哺乳動物體內(nèi)可通過激活5′－磷酸吡哆醛依賴性酶:胱硫 醚－γ裂解酶（cystathionineγ－lyase，CSE，EC 4.4.1.1）和胱硫醚－β合成酶（cystathionineβ－synthase，CBS，EC 4.2.1.22），以L－半胱氨酸為底物生成 H2S［3］。H2S對這些酶也有負反饋調(diào)節(jié)作用，其他酶也能在體內(nèi)合成少量H2S，但至今沒有更多的深入研究。大多數(shù)CBS存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，而外周組織中CSE活性較高，尤其是肝、腎及血管。大鼠體內(nèi)不同血管組織將外源性半胱氨酸合成H2S的能力分級為尾動脈大于主動脈，主動脈大于腸系膜動脈［4］。但是在血管組織中合成H2S的部位尚有爭議，有人認為是在內(nèi)皮細胞，而有人卻認為是在平滑肌細胞。H2S是有效的血管擴張劑［3，5］。近年來越來越多的證據(jù)顯示，H2S有廣泛的病理生理作用，然而許多機制尚不十分清楚。例如:H2S使血管平滑肌細胞、胃腸道平滑肌細胞、心肌細胞、神經(jīng)元及胰腺β細胞的K＋ATP通道處于開放狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)血管、胃腸道、心肌收縮，神經(jīng)傳遞和胰島素分泌［3，5］。在神經(jīng)系統(tǒng)中，H2S通過提高 N－甲基－D－門冬氨酸（NMDA）受體對谷氨酸的敏感性來誘導(dǎo)海馬的長時程增強（LTP）［3，5］。此外，H2S能清除活性氮類物質(zhì)（RNS）、過氧化亞硝酸鹽、氧自由基及脂類的過氧化反應(yīng)，從而形成對心血管和神經(jīng)系統(tǒng)的保護作用。H2S在體內(nèi)可能有2種存在形式:1／3以氣體H2S形式存在，2／3以NaHS形式存在，大鼠和人的血漿中大約含有50μmol H2S。

H2S在體內(nèi)是通過在線粒體內(nèi)被氧化或在細胞質(zhì)內(nèi)甲基化而代謝，它也能被高鐵血紅蛋白［2，6］、含有二硫化物的分子（如被氧化的谷胱甘肽）［7］清除。某些酶也可使H2S與血紅蛋白結(jié)合生成S－血紅蛋白而從組織中清除，但H2S主要通過腎臟排出體外［6］。因此，平時所測到的血漿、組織中的H2S濃度低于內(nèi)源性合成H2S的濃度。

2 H2S的促炎作用

迄今為止，很多學(xué)者通過局部水腫、胰腺炎、敗血癥等動物模型研究認為H2S在體內(nèi)具有促炎作用。吸入大量H2S氣體可導(dǎo)致以支氣管肺泡內(nèi)大量嗜酸性液體滲出為特征的肺水腫［8］。在角叉藻聚糖引起的爪子水腫模型中，水腫組織中可檢測到H2S的合成明顯增加，給予CSE抑制劑DL－炔丙基甘氨酸（DL－propargylycine，PAG）后可抑制爪子的水腫程度，但與劑量相關(guān)，同時還可降低組織中髓過氧化物酶（MPO）活性［9］。參與該反應(yīng)的機制目前尚未明確，但可能與H2S引起的血管舒張作用有關(guān)。由雨蛙肽誘導(dǎo)的急性胰腺炎（AP）模型中，血漿H2S水平升高，預(yù)防性或治療性給予PAG可顯著降低血漿中H2S濃度、胰腺組織中CSEmRNA表達、胰腺和肺組織的損傷程度［10］、胰腺和肺組織中單核細胞趨化蛋白（MCP）－1、單核細胞炎性蛋白（MIP）－1α及 MIP－2表達水平［11］，同時還可檢測到血漿、胰腺及肺組織中p物質(zhì)（SP）濃度、前速激肽原（PPT）－A mRNA及神經(jīng)激肽－1受體（NK－1R）mRNA也明顯降低，可見在AP時，H2S可能會通過上調(diào)趨化因子的表達［11］或由SPNK－1R介導(dǎo)的通路發(fā)揮促炎作用［12］。用10－7M雨蛙肽在37℃環(huán)境溫度下體外孵育胰腺腺泡細胞60min后，以及給予外源性H2S載體100μM NaHS后可發(fā)現(xiàn)絲氨酸家族激酶（SFKs）磷酸化、IκBα降解、NF－κB結(jié)合力、ICAM－1及組織中MPO的活性均顯著增加，給予PAG或SFKs抑制劑PP2后，抑制了SFKs磷酸化、IκBα降解、NF－κB結(jié)合力、ICAM－1及組織中MPO的活性，而給予IκBα不可逆阻滯劑BAY11－7082后，NF－κB結(jié)合力及ICAM－1的表達降低，并且給予抗ICAM－1抗體后MPO活性降低，中性粒細胞轉(zhuǎn)移減少。因此，認為H2S可以通過SFKs－NF－κB－ICAM－1通路使 MPO活性升高、中性粒細胞移動增加，從而發(fā)揮著促炎作用［13］。

Hui等［14］第1次提出，盲腸結(jié)扎穿孔法（CLP）引起的大鼠敗血癥休克時組織產(chǎn)生H2S增多，后來研究也證實H2S在該模型中是一種炎癥介質(zhì)［15］。CLP引起的敗血癥組與假手術(shù)組相比，血漿和組織中產(chǎn)生的H2S明顯增加，尤其是肝臟中CSE mRNA水平上調(diào)明顯；另一方面，預(yù)防性或治療性給予PAG能降低MPO活性和組織損傷程度。向大鼠體內(nèi)注射NaHS可顯著加重敗血癥引起的系統(tǒng)性炎癥。Zhang等［16］認為H2S通過激活NF－κB上調(diào)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生并加重炎癥反應(yīng)。預(yù)防性或治療性給予PAG能明顯降低肺和肝中IL－1β、IL－6、TNF－α、MCP－1（CCL－2）、MIP－2（CXCL－1）mRNA及蛋白的表達水平，并減少核轉(zhuǎn)移、降低NF－κB的活性；抑制H2S的產(chǎn)生可降低肺組織滲出和血漿中ALT的水平；而向大鼠體內(nèi)注射NaHS可明顯加重炎癥反應(yīng)，增強NF－κB的活性。此外，NF－κB的阻滯劑BAY11－7082可抑制H2S引起的肺損傷。另一項研究通過活體顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，敗血癥時預(yù)防性或治療性給予PAG后腸系膜小靜脈中白細胞滾動、黏附明顯減少，同時，肝、肺組織中黏附分子（ICAM－1，P－選擇蛋白和 E－選擇蛋白）mRNA和蛋白表達水平也降低了；給予NaHS可提高肺組織中黏附分子和中性粒細胞浸潤的水平，然而，這種變化可被BAY 11－7082逆轉(zhuǎn)；并且，H2S處理后的大鼠中性粒細胞中CXCR2的表達明顯上調(diào)，這導(dǎo)致 MIP－2直接遷移水平升高［17］。更近的研究表明，H2S在多種微生物引起的敗血癥時通過激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶——NF－κB通路調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。在CLP處理大鼠后4h，肝和肺組織中ERK1／2磷酸化活性、IκBα降解程度達到最大，且出現(xiàn)NF－κB；給予PAG抑制H2S的生成，降低了肝和肺組織中ERK1／2磷酸化活性、IκBα降解程度及NF－κB活性，減少細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，但是給予NaHS卻能進一步激活肝和肺中的ERK1／2，從而提高NF－κB的活性；給予MEK－1阻滯劑PD98059后不僅抑制NF－κB的激活，減少炎癥介質(zhì)的大量產(chǎn)生，而且阻斷了NaHS引起的NF－κB激活擴大、炎癥因子、趨化因子產(chǎn)生增加的作用［18］。由脂多糖引起的內(nèi)毒素血癥時也可觀察到H2S具有上述同樣的促炎作用［19］。

不僅在動物模型中，NaHS作用于IFN－γ處理的人單核細胞系 U937后，明顯增加 TNF－α、IL－1β及IL－6的表達，促進單核細胞表面CD11b表達，誘發(fā)IκBα快速降解并隨后激活NF－κBp65，而這種作用可被 NF－κB的特異性抑制劑 Bay11－7082減弱，可見H2S通過ERK－NF－κB信號通路激活人類單核細胞產(chǎn)生促炎因子［20］。

3 H2S的抗炎作用

白細胞黏附和血漿滲出是炎癥反應(yīng)的重要標(biāo)志。戴鴻雁等［21］研究氣體信號分子H2S在脂多糖誘導(dǎo)大鼠肺急性炎癥反應(yīng)中的作用時發(fā)現(xiàn)，H2S具有明顯地抑制肺內(nèi)中性粒細胞聚集、減輕LPS引起的肺水腫和肺毛細血管通透性增高等炎癥反應(yīng)的作用，而且能有效地減少脂質(zhì)過氧化物丙二醛（MDA）的產(chǎn)生，可見H2S在炎癥發(fā)生早期具有抗炎、抗氧化性損傷的作用。給予PAG抑制大鼠體內(nèi)產(chǎn)生H2S，黏附于腸系膜小靜脈內(nèi)皮細胞的白細胞明顯增加，PAG還能加劇角叉藻聚糖在大鼠氣囊中誘導(dǎo)的中性粒細胞浸潤和爪子水腫程度［22］。不僅如此，H2S供體（NaHS、Na2S）也可有效抑制促炎肽甲酰甲硫氨酸－亮氨酸－苯丙氨酸（FMLP）表面灌流大鼠腸系膜小靜脈引起的白細胞黏附［22］，而這種抑制效應(yīng)可被K＋ATP通道阻斷劑格列本脲逆轉(zhuǎn)，提示H2S的抗炎作用可能與K＋ATP通道有關(guān)。

不僅如此，H2S還可通過調(diào)節(jié)細胞因子及趨化因子產(chǎn)生抗炎作用。H2S供體能抑制由阿司匹林引起的白細胞黏附及黏附分子（LFA－1、ICAM－1）在白細胞和內(nèi)皮細胞的表達上調(diào)，但與劑量有關(guān)［23］。Li等［24］發(fā)現(xiàn)H2S供體能顯著減少中性粒細胞在肝、肺組織中的聚集。大鼠尾靜脈注射油酸誘導(dǎo)的急性肺損傷模型中，給予NaHS可增加PaO2水平，降低肺濕干比和多形核白細胞（PMN）浸潤，并減輕肺損傷程度；同時，降低血漿和肺組織中IL－6和IL－8水平，增加IL－10水平，因此認為H2S通過調(diào)節(jié)IL－6，IL－8和IL－10而起著抑制炎癥反應(yīng)的作用［25］。用雞蛋清誘導(dǎo)的大鼠哮喘模型肺組織中 H2S濃度、CES活性及蛋白表達與正常肺組織相比明顯降低，而誘生型一氧化氮合酶（iNOS）蛋白表達和活性均增高；給予NaHS后氣道炎癥及重塑有所減輕，最大呼氣量（PEF）增加，杯型細胞增生及膠原沉著程度降低，支氣管肺泡灌洗液（BALF）中細胞總數(shù)、嗜酸性粒細胞及中性粒細胞均減少，肺組織中iNOS蛋白表達未見明顯變化，活性卻明顯下降［26］，可見H2S起著抗炎作用，該作用與iNOS活性減低有關(guān)。雨蛙肽誘導(dǎo)的AP可引起胰腺和肺組織中MPO活性明顯增強，預(yù)防性或治療性給予釋放H2S的二氯芬酸衍生物ACS15能顯著降低肺組織中MPO活性，但對胰腺中MPO沒有影響，形態(tài)學(xué)也顯示肺組織切片肺泡增厚及中性粒細胞浸潤程度明顯降低，胰腺組織切片也沒有明顯變化；但給以同樣劑量的二氯芬酸卻沒有上述變化，可見ACS15顯著減輕胰腺炎引起的相關(guān)肺損傷［27］的作用與H2S有關(guān)。釋放H2S的5－氨基水楊酸衍生物ATB－429也能減輕小鼠結(jié)腸炎模型中的白細胞滲出［28］。用雨蛙肽體外孵育胰腺腺泡細胞可發(fā)現(xiàn)蛋白激酶B（AKT）磷酸化減少、IκBα降解增加、NF－κB活性、TNF－α、IL－1β表達均升高，給予孵育后的胰腺腺泡細胞5μM NaHS后，可檢測到AKT磷酸化增加、IκBα降解減少、NF－κB活性、TNF－α、IL－1β表達均降低，而給予PI3K／AKT抑制劑LY294002后可發(fā)現(xiàn)外源性H2S的上述作用。因此證明，PI3K在NaHS處理后的腺泡細胞中起著負調(diào)節(jié)作用，以及 H2S通過 PI3K／AKT－NF－κB通路引起 TNF－α、IL－1β表達下降，從而起著抗炎作用［29］。

在缺血再灌注損傷動物模型中，給予NaHS可明顯降低組織損傷程度，減少再灌注組織中絲裂原活性蛋白激酶（MAPK）磷酸化，并激活NF－κB，降低Caspase－3活化水平［30－31］，減弱抗凋亡基因Bcl－2和NF－κB依賴蛋白（iNOS、COX2、ICAM－1）的表達［30］，PAG 則能加劇上述反應(yīng)?？?見H2S可能通過MAPK－NF－κB信號通路起保護性作用，但該機制尚未在其他動物模型中證實。

總之，大量證據(jù)顯示內(nèi)源性或外源性H2S均能產(chǎn)生廣泛的促炎或抗炎作用，可能是由于動物模型不同，各組織器官或細胞對H2S的反應(yīng)不一，產(chǎn)生H2S的量及濃度不同，致使其產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)不同。但H2S在全身多系統(tǒng)中的病理生理功能揭示了某些疾病未知的發(fā)病機制，并提出了新的治療途徑，具有廣闊的研究前景和應(yīng)用價值。

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