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NO、CO、H2S的生物活性

本站 2017-07-11 14:00:09

      一氧化氮、一氧化碳和硫化氢这三种大气组分相继被发现具有重要的生物活性,参与多种病理生理过程。近年来,关于NO、CO的研究日趋成熟,而H2S作为新发现的气体信号分子在各个系统中的作用也日益受到重视。这三种信号分子的生物学特性具有很多异同点,且相互调控。

      一氧化氮、一氧化碳和硫化氢这三种气体最为人们熟知的是它们的毒性作用和环境危害,尤其是CO和H2S相关的中毒事件时有发生。CO由于其无色、无味、剧毒而被冠以“沉默杀手”称号。下水道和化粪池内的H2S也曾导致人中毒和死亡。事实上,这三种气体作为信号分子的研究在最近几十年才兴起。1980年,科学家证实乙酰胆碱引起的大鼠主动脉舒张依赖于内皮的存在,推断ACH能刺激内皮细胞释放某种物质,后者被定义为内皮细胞舒张因子,1987年科学家提出这种物质正是NO。随后,NO作为信使分子被广泛研究。1993年,科学家们等提出CO可能像NO一样也能调节环鸟磷苷发挥神经递质样作用。自此之后,关于CO的生物学特性与生理功能的研究日益增多。1989年又有科学家等在鼠、牛及人的大脑中发现存在相对高浓度的H2S,揭示了内源性H2S的存在及其可能的生物学功能。1996年科学家提出H2S作为一种神经调质而发挥重要作用,这一里程碑式的发现促使H2S成为近二十年内生物医学领域研究的“明星”分子。

      NO是第一个被确定为气体递质的小分子。在细胞中,NO由一氧化氮合酶产生,存在三种形式:脑或神经元NOS;诱导型NOS及内皮NOS。NO在体内主要被代谢成NO-2和NO-3,少量通过呼吸作用排出体外。内源性CO主要来源于血红素的代谢,由血红素加氧酶催化亚铁血红素的新陈代谢产生。体内生成的CO大部分通过呼吸作用排出体外。哺乳动物体内H2S以 半胱氨酸和同型半胱氨酸为底物,由胱硫醚β合酶、胱硫醚γ裂解酶,和3-巯基丙酮酸转硫酶通过酶促反应生成。

      这三种气体递质的生物学功能的揭示,促使人们对这些分子有了新的认识,它们的合成、储存和释放的模式与经典的神经递质、激素和生长因子大不相同。更重要的是,它们发挥生物学功能的途径也与其他化学信使存在很大差异。NO和H2S能直接、广泛地修饰并作用于含半胱氨酸残基的蛋白,实现信息的传递和生物学功能的发挥,参与调节哺乳动物体内多个系统的病理生理过程。

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