李秀儒 傅力

天津醫(yī)科大學醫(yī)學技術學院康復醫(yī)學系（天津 300070）

1 硫化氫概述

硫化氫（hydrogen sulfide，H2S）是繼一氧化氮（nitric oxide，NO）、一氧化碳（carbon monoxide，CO）之后被發(fā)現(xiàn)的一種內(nèi)源性氣體。早在1942年，Binkley等已觀察到大鼠肝臟可產(chǎn)生內(nèi)源性H2S[1]，隨后的研究證明H2S 是哺乳動物體內(nèi)轉硫途徑（transsulfuration pathway，TSP）的產(chǎn)物[2，3]，心臟、肝臟、腎臟、血管、大腦、胃腸道和骨骼肌等組織和器官均可生成H2S[4]。在哺乳動物組織細胞中，H2S 主要由胱硫醚γ裂解酶（cystathionine-γ-lyase，CSE）、胱硫醚β合成酶（cystathionine-βsynthase，CBS）和3-巰基丙酮酸硫轉移酶（3-mercaptopyruvate sulfurtransferase，3-MST）以L-半胱氨酸、甲硫氨酸、同型半胱氨酸等為底物催化生成的[5，6]。H2S的細胞信號傳遞作用主要通過以下三種方式進行：（1）與各種活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮（reactive nitrogenspecies，RNS）發(fā)生多重反應；（2）結合和/或還原鐵-血紅素蛋白的金屬中心；（3）修飾多種蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基，這一過程被稱為蛋白質(zhì)過硫化[7]。多項研究表明，H2S 在體內(nèi)參與血管張力的調(diào)節(jié)、氧化應激、炎癥反應、細胞增殖和分化等生物學過程[8-10]，與肥胖、2 型糖尿病、高血壓、動脈粥樣硬化、肌減癥、阿爾茲海默癥等疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關[11-14]。

2 硫化氫對骨骼肌萎縮的調(diào)控

到目前為止，對H2S調(diào)控骨骼肌生理和病理生理的機制研究主要集中在以下幾個方面：（1）骨骼肌中H2S的來源；（2）骨骼肌疾病的發(fā)生發(fā)展是否與缺乏H2S有關；（3）補充H2S能否改善骨骼肌的病理狀態(tài)（如骨骼肌萎縮、損傷、代謝紊亂、氧化還原失衡和慢性低度炎癥狀態(tài)等）及其機制。目前，H2S調(diào)控骨骼肌生理和病理生理的機制研究已有報道，但對于其在骨骼肌萎縮方面的作用仍存在諸多爭議。本文總結H2S在骨骼肌萎縮方面的相關研究進展，重點探討H2S對骨骼肌萎縮的影響及其潛在機制。

2.1 骨骼肌H2S的生成

研究人員通過分析NCBI/Unigene網(wǎng)站上人類和小鼠的表達序列標簽（expressed sequence tag，EST）數(shù)據(jù)庫來檢測包括CSE、CBS在內(nèi)的八種同型半胱氨酸代謝酶在不同組織中的基因轉錄水平，發(fā)現(xiàn)人類骨骼肌表達大量的CSE 和CBS[15]，提示內(nèi)源性H2S在調(diào)節(jié)肌肉同型半胱氨酸代謝中發(fā)揮重要作用。奇怪的是，小鼠骨骼肌CSE 和CBS 的基因轉錄水平并不高[15]。使用H2S電極測定大鼠不同組織中H2S的生成率，發(fā)現(xiàn)骨骼肌中H2S 生成率比肝臟高40%，比腎臟高19%[16]。此外，蛋白免疫印跡顯示CSE 和CBS 在骨骼肌中均有表達，但與肝臟和腎臟相比，表達水平較低；相反，3-MST在骨骼肌中的表達水平與肝臟相近，是腎臟的兩倍[16]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，人類骨骼肌CSE與CBS的蛋白表達水平較高，而3-MST 的蛋白表達水平較低[17]。綜上所述，CSE、CBS 和3-MST 在哺乳動物骨骼肌中均有表達，但其表達水平以及對骨骼肌H2S生成貢獻的差異有待進一步研究。

2.2 內(nèi)源性H2S缺乏對骨骼肌萎縮的影響

導致骨骼肌內(nèi)源性H2S 缺乏的主要因素包括：（1）CSE、CBS 基因敲除或敲降；（2）衰老或某些疾病狀態(tài)（肥胖、2型糖尿病、Duchenne 肌營養(yǎng)不良癥等）；（3）使用某些藥物或激素（糖皮質(zhì)激素、DL-炔丙基甘氨酸、RSL3等）。對骨骼肌萎縮的影響具體如下：

2.2.1 CSE、CBS基因敲除或敲降對骨骼肌萎縮的影響

研究發(fā)現(xiàn)，飼喂正常飼料時，CSE 敲除（CSE-/-）小鼠未出現(xiàn)發(fā)育異常，但出現(xiàn)高同型半胱氨酸血癥（hyperhomocysteinemia，HHcy）；然而，飼喂低半胱氨酸飼料時，CSE-/-小鼠出現(xiàn)急性骨骼肌萎縮，并伴有肝臟和骨骼肌中天冬酰胺合成酶（asparagine synthetase，ASNS）基因轉錄增強，谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量降低以及微管相關蛋白1 輕鏈3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）和螯合體1（sequestosome 1，SQSTM1/p62）在骨骼肌內(nèi)積聚，CSE-/-小鼠最終死于嚴重的肢體癱瘓[18]。與野生型小鼠相比，CSE-/-小鼠骨骼肌中H2S 的生成率明顯降低且增齡性的骨骼肌萎縮及心臟毒素（cardiotoxin，CTX）誘導的骨骼肌損傷現(xiàn)象更為嚴重，這可能與成肌調(diào)節(jié)因子肌細胞生成素（myogenin，MyoG）表達下降導致肌肉再生能力降低有關[19]。此外，使用CSE siRNA 干擾降低CSE的蛋白表達，導致C2C12肌管細胞中H2S生成率顯著下降，ROS 生成增加，且葡萄糖轉運體4（glucose transporter type 4，GLUT4）、鳶尾素（irisin）、Ⅲ型纖連蛋白結構域包含蛋白5（fibronectintype Ⅲ domaincontaining protein5，F(xiàn)NDC5）以及關鍵轉錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1 alpha，PGC-1α）、過氧化物酶體增殖物激活受體α （peroxisome proliferator- activated receptor- alpha，PPARα）、PPARγ蛋白表達降低，肌管細胞葡萄糖攝取減少[20，21]。CSE 敲低還加重了金屬鎘誘導的C2C12 成肌細胞死亡[22]。CBS 敲減（CBS+/-）小鼠相較于CBS敲除（CBS-/-）小鼠，其HHcy發(fā)生率更低且壽命更長，已廣泛應用于骨骼肌萎縮的研究。與野生型小鼠相比，CBS+/-小鼠腓腸肌形態(tài)未見明顯變化但肌纖維直徑顯著下降[23]。飼喂高甲硫氨酸飼料時，CBS+/-小鼠出現(xiàn)了明顯的HHcy，并發(fā)生骨骼肌功能障礙以及腓腸肌和股四頭肌的萎縮，這可能與骨骼肌氧化還原失衡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激有關[24]。值得注意的是，目前尚無3-MST基因敲除或敲低對骨骼肌萎縮影響的報道。

2.2.2 衰老或某些疾病狀態(tài)對骨骼肌萎縮的影響

衰老相關的骨骼肌萎縮是一類以進行性骨骼肌質(zhì)量與力量下降為特征的癥候群，小鼠脛骨前肌中CSE的蛋白表達在26 周齡時略有下降且在51 周齡時顯著降低，51 周齡小鼠骨骼肌H2S 生成率也顯著低于10 周齡小鼠。后續(xù)研究表明，衰老相關的骨骼肌萎縮與這種內(nèi)源性H2S缺乏有關，機制如前所述[19]。肥胖、2型糖尿病等慢性代謝性疾病常伴有骨骼肌萎縮。GK 大鼠（Goto-Kakizaki rats）是一種糖尿病大鼠模型，其骨骼肌中的CSE、CBS 和3-MST 的基因轉錄及CSE 的蛋白表達水平下降，血漿H2S含量和骨骼肌H2S生成率顯著下降，GK大鼠腓腸肌和比目魚肌質(zhì)量下降并出現(xiàn)糖耐量異常，推測與氧化還原失衡，過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）含量升高，GSH 含量下降有關[11]。與野生型小鼠相比，瘦素缺陷型糖尿病小鼠骨骼肌中CSE的蛋白表達和H2S生成率降低，腓腸肌的質(zhì)量和肌纖維直徑顯著下降，這可能與成肌調(diào)節(jié)因子肌球蛋白1（myomesin 1，MYOM1）和肌球蛋白重鏈4（myosin heavy chain 4，MYH4）的泛素化水平升高有關[12]。值得注意的是，高脂飲食喂養(yǎng)的肥胖小鼠骨骼肌CSE基因和蛋白表達水平下降及血漿H2S含量降低，導致骨骼肌irisin、FNDC5、PGC-1α、GLUT4 表達下降，肥胖小鼠出現(xiàn)糖耐量異常；高糖和/或棕櫚酸培養(yǎng)的C2C12 肌管細胞同樣存在內(nèi)源性H2S 缺乏導致的糖代謝紊亂[21]。Duchenne 肌營養(yǎng)不良癥（Duchenne muscular dystrophy，DMD）是一種最常見的X染色體連鎖疾病，由編碼抗肌萎縮蛋白dystrophin的基因突變引起，導致骨骼肌組織進行性和不可逆的變性。DMD患者的原代成肌細胞中，CSE、CBS 和3-MST 的基因轉錄水平以及調(diào)控TSP 的關鍵酶，包括半胱氨酸雙加氧酶（cysteine dioxygenase，CDO）、半胱氨酸磺酸脫羧酶（cysteine sulfonic acid decarboxylase，CSAD）、谷胱甘肽合成酶（glutathione synthase，GS）和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-glutamylcysteine synthetase，γ-GCS）的基因轉錄水平降低，提示內(nèi)源性H2S生成減少和TSP受損可能在DMD的發(fā)病過程中起重要作用[25]。此外，內(nèi)源性H2S缺乏還加重了缺血-再灌注（ischemia-reperfusion，I-R）導致的骨骼肌損傷[16，26]及膿毒血癥導致的隔肌功能障礙[27]。

2.2.3 藥物或激素對骨骼肌萎縮的影響

糖皮質(zhì)激素可調(diào)節(jié)骨骼肌蛋白質(zhì)合成與分解代謝，長期使用糖皮質(zhì)激素會導致骨骼肌萎縮。使用1μM 的地塞米松（dexamethasone，DEX）處理C2C12肌管細胞48 小時后，肌管細胞中CSE 和CBS 的蛋白表達及H2S的生成率顯著下降，肌管細胞直徑和多核細胞百分比減少[28]。此外，使用10 μM的DEX 處理從雞胚胸肌組織分離的原代成肌細胞6 小時后，成肌細胞中CSE 蛋白表達及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和p70核糖體蛋白S6激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的磷酸化水平下降，蛋白質(zhì)合成率降低；糖皮質(zhì)激素受體抑制劑RU486可以抑制DEX 對蛋白質(zhì)合成的影響，然而，10 mM 的CSE 特異性抑制劑DL-炔丙基甘氨酸（DL-propargylglycine，PAG）則完全阻斷了RU486 對DEX 的抑制作用，這表明內(nèi)源性H2S 參與了糖皮質(zhì)激素對骨骼肌蛋白質(zhì)合成代謝的調(diào)控作用[29]。細胞鐵死亡是一種受調(diào)控的細胞死亡形式，鐵死亡與衰老或損傷導致的骨骼肌萎縮密切相關。使用150 nM 的鐵死亡激動劑RSL3處理C2C12成肌細胞24小時后，成肌細胞中CSE的蛋白表達及H2S的含量和生成率顯著下降，內(nèi)源性H2S 缺乏抑制了谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，Gpx4）的表達，導致肌管細胞出現(xiàn)脂質(zhì)過氧化和細胞死亡；而使用0.1μM 的鐵死亡抑制劑鐵抑素-1（ferrostatin-1，F(xiàn)er-1）處理C2C12 成肌細胞24 小時則增加了CSE 的蛋白表達和H2S 生成率，并抑制脂質(zhì)過氧化，降低ROS 含量，提高了細胞存活率[30]。

綜上所述，內(nèi)源性H2S在骨骼肌生理和病理生理過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，缺乏內(nèi)源性H2S可直接導致或加重骨骼肌萎縮，但其分子機制尚未完全闡明。

2.3 外源性補充H2S對骨骼肌萎縮的改善作用

外源性H2S供體主要包括硫氫化鈉（sodium hydrosulfide， NaHS）、硫化鈉（sodium sulfide， Na2S）、GYY4137、L-半胱氨酸、蘿卜硫苷、3-巰基丙酮酸等，其中NaHS 是使用最廣泛的外源性H2S 供體。以下將通過在體和離體模型兩部分的研究結果對補充外源性H2S對骨骼肌萎縮的改善作用進行論述。

2.3.1 在體模型研究

Du等率先發(fā)現(xiàn)，于缺血手術和再灌注前給予大鼠腹腔注射56 μmol/kg的NaHS，可顯著降低骨骼肌丙二醛（malondialdehyde，MDA）、H2O2和超氧陰離子（superoxide anion，O2-）的含量，增加超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性和蛋白表達，對I-R 損傷所致的骨骼肌萎縮有明顯的保護作用[16]。給予GK大鼠腹腔注射5.6 mg/kg的NaHS，持續(xù)8周，大鼠腓腸肌和比目魚肌質(zhì)量顯著增加，蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/Akt）/mTOR 及其下游與蛋白質(zhì)合成代謝相關的因子表達上升，與蛋白質(zhì)分解代謝相關的肌肉生成抑制素（myostatin，Mstn）和叉頭盒蛋白1（forkhead box O 1，F(xiàn)oxO1）/肌肉特異性環(huán)指蛋白1（muscle-specific RING-finger 1，MuRF1）/肌肉萎縮盒F 基因（muscle atrophy F-box，MAFbX/Atrogin-1）表達下降，補充NaHS還降低了糖尿病大鼠的氧化應激狀態(tài)，這表明在糖尿病早期階段補充外源性H2S可改善高血糖所致的骨骼肌萎縮[11]。給予DEX誘導的骨骼肌萎縮大鼠腹腔注射5 mg/kg 的NaHS 持續(xù)2 周，大鼠骨骼肌中NADPH 氧化酶（NADPHoxidase，NOX）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3，caspase-3）和Mstn 的表達降低，力生長因子（mechano-growth factor，MGF）、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和內(nèi)皮標志物血小板內(nèi)皮細胞粘附分子1（platelet endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1/CD31）表達明顯上升，骨骼肌毛細血管密度增加，骨骼肌萎縮和氧化應激得到緩解；然而，予大鼠腹腔注射10 mg/kg 的H2S信號抑制劑氨基羥乙酸（aminooxyacetic acid，AOAA）持續(xù)2 周，則完全抑制了補充NaHS 對骨骼肌萎縮的改善作用[31]。此外，給予大鼠腹腔注射NaHS補充外源性H2S還可通過保護線粒體功能來緩解膿毒血癥所致的膈肌無力，降低大鼠死亡率[27]，通過抑制核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein，NLRP）3介導的炎癥反應減輕糖尿病大鼠高血糖所致的膠原沉積和隔肌纖維化，增強膈肌收縮能力[32]。

連續(xù)20 周給予瘦素缺陷型糖尿病小鼠腹腔注射80 μmol/kg的NaHS后，糖尿病小鼠骨骼肌質(zhì)量和肌纖維直徑顯著增加，氧化還原失衡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激程度顯著減輕。其機制為外源性補充H2S通過MuRF1的過硫化作用降低了MuRF1 與成肌調(diào)節(jié)因子MYOM1 和MYH4的相互結合，進而降低MYOM1和MYH4的泛素化水平[12]。給予肌營養(yǎng)不良（skeletal muscles of dystrophic，mdx）小鼠腹腔注射3mg/kg 的NaHS 持續(xù)2周或12 周，小鼠骨骼肌炎癥標志物腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白介素6（interleukin 6，IL-6）、白介素1β（interleukin 1β，IL-1β）和轉化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）表達均減少，自噬相關基因（autophagy related gene，ATG）3、7、12和unc-51樣激酶1（unc-51-like kinase-1，ULK1）表達均增加，mdx小鼠骨骼肌組織結構紊亂和纖維化現(xiàn)象得到改善[25]。給予CTX誘導肌肉損傷的野生型和CSE-/-小鼠腹腔注射39 μmol/kg的NaHS持續(xù)7 天，兩種小鼠骨骼肌纖維直徑均顯著增加，成肌調(diào)節(jié)因子MyoG、成肌分化抗原（myogenic differentiation antigen，MyoD）、肌球蛋白（myosin）表達上升[19]。給予后肢固定導致的骨骼肌萎縮小鼠腹腔注射20 μmol/kg的NaHS 一天兩次，持續(xù)2 周或腹腔注射50 mg/kg 的GYY4137 持續(xù)2 周，小鼠骨骼肌橫截面積和質(zhì)量均顯著增加，膠原沉積和組織纖維化標志物水平均下降，與補充外源性H2S可以降低骨骼肌中H2O2和8-羥基-2'-脫氧鳥苷（8-hydroxy-2'-deoxyguanosine，8-OHdG）的水平，提高核因子紅系相關因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，NRF2）及其下游抗氧化因子的水平，增加骨骼肌總抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC），減輕制動導致的氧化應激反應有關[33]。此外，給予高甲硫氨酸飲食誘導HHcy 的CBS+/-小鼠腹腔注射30 μmol/kg 的NaHS 持續(xù)8 周，CBS+/-小鼠骨骼肌中重要的肌原纖維蛋白肌球蛋白重鏈-I（myosinheavychain-I，MHC-I）表達上升，肌萎縮相關蛋白MuRF1、Atrogin-1表達下降，骨骼肌纖維化和膠原沉積現(xiàn)象減輕[24]。給予I-R 損傷小鼠腹腔注射28 μmol/kg的NaHS持續(xù)15天，小鼠腓腸肌中M1巨噬細胞標志物CD68、促纖維化因子TGF-β、促炎因子TNF-α、干擾素γ（interferon γ，IFN-γ）、IL-1β、IL-6、和氧化應激因子細胞色素 b- 245 β 鏈（cytochrome b- 245 beta chain，CYBB/gp91phox）的表達水平降低，骨骼肌損傷和纖維化程度減輕[26]。

2.3.2 離體模型研究

使用30 μM的蘿卜硫苷或150 μM的L-半胱氨酸或150 μM 的3-巰基丙酮酸處理DEX 誘導的萎縮C2C12 肌管細胞，三者均降低了肌管細胞的H2O2酶活性、O2—含量和蛋白質(zhì)羰基化水平，改善了DEX 引起的氧化還原失衡及肌管細胞直徑減少，其中蘿卜硫苷改善DEX 誘導的肌管細胞萎縮效果最顯著[28]。使用30 μM 的NaHS 處理C2C12 成肌細胞和肌管細胞1、3、5天，與未使用NaHS 相比，三者的細胞周期和遷移率均下降，成肌細胞分化及多核肌管形成均加快；機制為補充外源H2S 顯著誘導肌細胞增強因子2（myocyte enhancer factor 2，MEF2C）和肌源性調(diào)節(jié)因子4（myogenic regulatory factor 4，MRF4）之間的異源二聚體的形成，并促進MEF2C/MRF4 與MyoG 啟動子的結合，從而提高MyoG 的表達[19]。使用50μM 的NaHS 處理C2C12 成肌細胞24 小時顯著降低了鐵死亡激動劑RSL3 誘導的動力相關蛋白-1（dynamic related protein1，Drp1）的表達和線粒體損傷，緩解了RSL3 誘導的細胞鐵死亡，這可能與補充外源H2S降低了脂氧合酶家族成員花生四烯酸12-脂氧合酶（arachidonate12-Lipoxygenase，ALOX12）的蛋白表達和乙?；瑥亩种瞥杉〖毎卸嗖伙柡椭舅嵝纬芍舅徇^氧化物有關[30]。使用10 μM 和20 μM 的NaHS 處理C2C12 肌管細胞6 小時均提高了肌管細胞GSH 和L-半胱氨酸的含量、降低了同型半胱氨酸和ROS的含量、增強了肌管細胞抗氧化能力；此外，肌管細胞GLUT4和關鍵轉錄因子PGC-1α、PPARα、PPARγ的蛋白表達升高，對葡萄糖的攝取和利用能力增強[20]。使用300 μM 的L-半胱氨酸或20 μM 的Na2S 處理C2C12 肌管細胞6 小時，肌管細胞irisin、FNDC5、PGC-1α的蛋白表達水平顯著上升，葡萄糖攝取能力增強[21]。使用30 μM 的NaHS 處理C2C12成肌細胞24小時顯著減輕了金屬鎘對成肌細胞的損傷作用[22]。

綜上所述，補充外源性H2S對多種骨骼肌萎縮模型具有保護作用，與外源性H2S發(fā)揮抗炎、抗氧化、促進蛋白質(zhì)合成、抑制蛋白質(zhì)分解、促進骨骼肌再生等功能有關。需要注意的是，低濃度的外源性H2S可以促進細胞的能量代謝，并發(fā)揮細胞保護作用；高濃度的外源性H2S通常對細胞具有毒性和抑制作用[34]。而H2S的毒理作用濃度與生理或藥理作用濃度接近，且H2S具有揮發(fā)性，因此很難在體內(nèi)將H2S的濃度精確控制在發(fā)揮有益作用的范圍內(nèi)，這在一定程度上限制了補充外源性H2S在骨骼肌萎縮防治中的應用。

3 硫化氫與運動

3.1 運動調(diào)節(jié)內(nèi)源性H2S生成

長期有氧運動可增加肥胖或2型糖尿病鼠多個器官內(nèi)源性H2S的生成，并改善肥胖或2型糖尿病的相關癥狀。如高脂飲食喂養(yǎng)的肥胖大鼠骨骼肌H2S的含量及CSE、CBS 和3-MST 的基因轉錄和蛋白表達水平顯著下降，而6 周漸進式的跑臺運動干預則增加了肥胖大鼠骨骼肌H2S 的生成并降低了炎癥因子IL-6 的水平，但具體機制不明[35]。鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導的糖尿病大鼠腎臟組織中H2S 的含量及CSE、CBS蛋白表達水平顯著下降，4周中等強度的跑臺運動干預可部分恢復上述下降，并增加沉默信息調(diào)節(jié)因子1（silent information regulator 1，SIRT1）的蛋白表達，抑制p53介導的促凋亡途徑，減輕糖尿病相關的細胞凋亡和腎臟損傷[36]。20周的跑臺運動干預還可增加正常和肥胖小鼠心肌組織中H2S的含量，并提高肥胖小鼠心肌組織中CSE和CBS的基因轉錄和蛋白表達水平，從而改善肥胖小鼠糖代謝紊亂和心功能不全的癥狀[37]。24周中等強度的跑臺運動干預可增加高脂飲食喂養(yǎng)的肥胖小鼠血漿和肝臟中H2S的含量及肝臟組織中CSE、CBS和3-MST的基因轉錄水平，提高GSH/氧化性GSH（oxidizedglutathione，GSSG）比值，降低肝臟組織中MDA的生成及p62、TNF-α和IL-6的表達，對高脂飲食誘導的非酒精性脂肪性肝?。╪onalcoholic fatty liver disease，NAFLD）具有保護作用[38]。此外，長期有氧運動還可增加其他疾病模型中內(nèi)源性H2S的生成。如8 周的跑臺運動干預可顯著增加慢性腎?。╟hronic kidney disease，CKD）大鼠腎臟組織中H2S和SOD的含量，降低腎臟MDA水平和腎臟交感神經(jīng)活性，改善CKD大鼠腎臟的氧化應激和高血壓狀態(tài)[39]。4周中等強度的跑臺運動干預可恢復博來霉素誘導的小鼠肺組織中CSE、CBS 蛋白表達的下調(diào)，并增加H2S 的生成，降低TGF-β/Smad和低密度脂蛋白受體相關蛋白6 （low-density lipoprotein receptorrelated protein 6，LRP6）/ β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號通路的表達，從而抑制肺間質(zhì)纖維化的發(fā)展[40]。

綜上所述，長期有氧運動可增加哺乳動物骨骼肌、心臟、肝臟、腎臟等多個器官和組織中內(nèi)源性H2S的生成，并對多種疾病模型具有保護作用。但是，其他形式的運動干預，如長期抗阻運動、單次急性運動等對內(nèi)源性H2S生成的影響尚缺乏相關研究。

3.2 外源性補充H2S對運動能力的影響

20世紀90年代，有兩項研究報道了在亞極量和最大極量運動中，吸入低濃度H2S（模擬職業(yè)H2S 暴露）對人體各項生化指標和運動能力的影響。在亞極量和最大極量運動中吸入低濃度H2S對受試者的心率和呼氣、換氣次數(shù)無明顯影響；隨著H2S濃度增加，受試者的攝氧量有增加趨勢，二氧化碳的產(chǎn)生量則有減少趨勢；當H2S 濃度增加至5.0 ppm 時，受試者的最大攝氧量和血乳酸濃度顯著增加，但是最大輸出功率并沒有顯著改變，這表明吸入低濃度H2S促進了運動過程中有氧代謝到無氧代謝的轉變[41，42]。隨后多項動物實驗研究發(fā)現(xiàn)補充外源性H2S可提高小鼠的運動能力。如飼喂高甲硫氨酸飼料8周的CBS+/-小鼠運動能力嚴重受損，游泳的距離和時間、轉棒疲勞測試的在棒時間以及最大抓力顯著下降；而飼喂高甲硫氨酸飼料同時腹腔注射30 μmol/kg 的NaHS 持續(xù)8 周則明顯改善了小鼠的游泳能力、抓力和抗疲勞能力[24]。此外，腹腔注射5.6 mg/kg 的NaHS 持續(xù)8 周可提高GK 大鼠的抓握能力[11]，腹腔注射3 mg/kg 的NaHS 持續(xù)2 周或12 周均可增加mdx小鼠轉棒疲勞測試的在棒時間[25]。

綜上所述，低濃度H2S的補充是恢復或提高運動能力的一種有效手段。

4 總結與展望

骨骼肌萎縮是一種全身性的骨骼肌疾病，涉及蛋白質(zhì)合成與分解代謝、骨骼肌再生、氧化應激和炎癥反應等復雜過程。近些年多項研究揭示H2S在多種骨骼肌萎縮模型中具有保護作用，而長期有氧運動可增加多個器官和組織H2S的生成，為運動防治骨骼肌萎縮提供了新思路。但外源性H2S的使用濃度和作用時間尚存在爭議，仍需基礎和臨床研究驗證。因此，深入探究H2S的作用機制對于防治骨骼肌萎縮，提高患者運動能力，改善患者生活質(zhì)量具有重要意義。