氣體硫化氫分子的血管生物學(xué)進展(全文)

1、氣體硫化氫分子的血管生物學(xué)進展（全文）產(chǎn)H2S的有三種酶，胱硫醚B -合成酶（CBS）、細(xì)胞胱硫醚-y裂解酶（CTH/CSE ）和3-巰基丙酮酸轉(zhuǎn)硫酶（3MST ）。CBS和CSE參與從同 型半胱氨酸到半胱氨酸的互變過程，即轉(zhuǎn)硫作用的通路；兩種酶都依賴于5-磷酸吡哆醛。同時請注意，CBS和CSE也催化了一系列并不產(chǎn)生 H2S 的額外反應(yīng)。 CBS 是已知唯一的含亞鐵血紅素輔基和陽性變構(gòu)激活劑 S- 腺苷甲硫氨酸的一種 PLP依賴性酶。在靜息狀態(tài)下， CBS和3MST被發(fā) 現(xiàn)于線粒體和胞質(zhì)中，而 CSE 僅存于胞質(zhì)中。所有三種產(chǎn) H2S 的酶均在血管細(xì)胞中有表達， 但對調(diào)控其表達的分子 通路卻知

2、之甚少。活性氧和層流剪切流已被證實可以增強 CSE 和 3MST 的表達，而鈣和特化蛋白1（ Sp1 ）的升高會上調(diào)平滑肌細(xì)胞（SMC ）中 CSE的表達。大多數(shù)有關(guān)血管的研究集中于 CSE，原因是CSE的藥物抑制 劑更易獲得。另外，CBS缺乏小鼠的出現(xiàn)早于 CSE敲除鼠數(shù)年，它們的嚴(yán) 重表型導(dǎo)致生命的第一周就發(fā)生死亡，限制了其在實驗研究中的應(yīng)用，致 使研究者后來使用雜合子。相反，CSE敲除小鼠沒有發(fā)育異常，生命周期相對正常，確實展現(xiàn)了心血管表型，血壓升高、內(nèi)皮依賴性應(yīng)答減弱。雖 然 3MST 小鼠也可獲得，但尚無心血管特征方面的數(shù)據(jù)發(fā)表。H2S 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中即時 vs 延遲的效應(yīng)和通路H2S是

3、高度水溶性的，在身體常溫下的溶解度達80mM。它也溶于脂膜，能進入胞內(nèi)和胞外的靶蛋白。因為H2S是弱酸性，它在正常體溫下與其陰離子HS?達到平衡（pKa : 7），生理性pH值中70%以HS?形式 存在。與H2S生物學(xué)活性有關(guān)的分子化學(xué)屬性仍有待闡釋，H2S、HS?、聚硫化物和S/N雜合子影響著多種與生物學(xué)應(yīng)答有關(guān)的信號通路。靶通路包括激酶和磷酸酶、外加酶、離子通道和轉(zhuǎn)錄因子（圖 1） o H2S影響信 號蛋白活性的原發(fā)機制是靶蛋白上反應(yīng)的半胱氨酸殘留物發(fā)生過硫化作 用，形成過硫化物（一SSH）。取決于靶蛋白的性質(zhì)，H2S的效應(yīng)可能需 要數(shù)秒到數(shù)天才能表現(xiàn)出來。例如，ATP敏感（KATP ）通

4、道的過硫化效應(yīng)導(dǎo)致SMC數(shù)秒之內(nèi)發(fā)生超極化和松弛效應(yīng)，而Keap-1的過硫化反應(yīng)激活Nf-2和增強抗氧化劑基因表達的過程，需要數(shù)小時到數(shù)天。衛(wèi)心jiwd 噠 tiIT-dunhi-k晶rwk |皿Kir ti H >rha«irwHi齊0 叭列踏 r&C (urttiKwl) i£C (暢曲吐Twt 2 叭W»hp 艸E何“孟旦翱 * KmfW 軸lww#ibiW ffflNfiion d*Won"i.i口tn*申intiitMkancif圖1 H2S發(fā)揮效應(yīng)的時間軸。即刻效應(yīng)包括離子通道、 激酶和其他酶 類的激活/抑制效應(yīng)，暴露于H2S數(shù)

5、秒到數(shù)分鐘可發(fā)生。慢性效應(yīng)依賴于 基因表達和涉及到改變的轉(zhuǎn)錄因子活性，雖然轉(zhuǎn)錄因子的激活/抑制效應(yīng)可 能發(fā)生于H2S作用后的數(shù)分鐘至數(shù)小時，但觀察到生物學(xué)效應(yīng)需要數(shù)天 值得注意的是磷酸化是繼發(fā)于激酶的激活或磷酸酶的抑制，通過過硫化反 應(yīng)或其他機制。有關(guān) H2S 對半胱氨酸底物的巰基修飾導(dǎo)致功能性改變最早由Mustafa 報道，其團隊發(fā)現(xiàn) Cys150 的過硫化反應(yīng)增強了甘油醛脫氫酶 (GAPDH )的活性， 肝臟勻漿中高達 25%的蛋白質(zhì)為內(nèi)源性過硫化產(chǎn)物， 提示硫化作用廣泛存在于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中。但數(shù)年之后， Jarosz 及同事并不能 重復(fù)過硫化反應(yīng)激活 GAPDH 的實驗結(jié)果，卻觀察到 H2S

6、 修飾后酶的活 性下降。因此 H2S 修飾 GAPDH 在調(diào)控細(xì)胞功能方面的作用尚不明確。近來其他靶點的過硫化反應(yīng)被發(fā)現(xiàn)也與細(xì)胞功能改變有關(guān)。三磷酸肌 醇受體(IP3R )過硫化反應(yīng)后能抑制鈣離子的釋放，產(chǎn)生了 H2S介導(dǎo)的氣道舒張作用。 H2S 修飾絲裂原活化蛋白激酶( MEK1 )，改善 DNA 損 傷修復(fù)并通過活化 PARP-1 減緩衰老進程。 KIR and IKCa 鉀離子通道、 線粒體蛋白、細(xì)胞色素 P450酶、NF- kB和PTEN也都被發(fā)現(xiàn)可作為硫 化作用的靶點， 提示硫化修飾廣泛存在于細(xì)胞調(diào)控。 對大多數(shù) H2S 修飾來 說，過硫化反應(yīng)是受抑制的， 但也有幾個例外， 包括早期

7、由 Mustafa 等報 道的過硫化反應(yīng)后 GAPDH 活性增加， 以及最近發(fā)現(xiàn)的人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì) 胞( HUVECs ) MEK1 活性增加。 H2S 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中過硫化反應(yīng)所扮演的角 色很大程度上取決于觀察所見，即采用二硫蘇糖醇或其他還原劑逆轉(zhuǎn)了H2S 的過硫化效應(yīng)。另外，半胱氨酸變異研究進一步提示 H2S 作用于半 胱氨酸底物包括 MEK1 中的 Cys341 ，作為 H2S 介導(dǎo)的 ERK1/2 磷酸化和 轉(zhuǎn)位中的介質(zhì)，或作用于Cys139，激活PPAR- 丫活性和轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核。后 者的研究中， 接受高脂肪飲食的小鼠經(jīng) H2S 處理后，能免于發(fā)展為胰島素 抵抗和肝臟損傷，提示 H2S 在

8、高脂肪膳食的代謝影響下具有保護性作用。有趣的是，高脂肪膳食下調(diào) CSE的表達，2型糖尿病患者的尿硫酸鹽分析 提示與腎小球濾過率（eGFR）強烈相關(guān)，提示腎產(chǎn) H2S與糖尿病腎保護 作用有關(guān)。過硫化反應(yīng)能被硫氧還蛋白系統(tǒng)所逆轉(zhuǎn)。研究發(fā)現(xiàn)呼吸暫?；颊叩牧?氧還蛋白系統(tǒng)被上調(diào)，提示上調(diào)硫氧還蛋白系統(tǒng)在呼吸暫?；蚱渌哐趸?應(yīng)激情況下能修飾 H2S 介導(dǎo)的信號通路。 最近的研究發(fā)現(xiàn)硫氧還蛋白裂解 過硫化物部分會導(dǎo)致釋放 H2S，提示過硫化蛋白質(zhì)可以是循環(huán)系統(tǒng)中H2S的內(nèi)源性來源。NO/cGMP 信號通路代表著另一種 H2S 發(fā)揮生物學(xué)功能的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 機制。 H2S 被證實可以抑制 PDE 活性和增加平

9、滑肌細(xì)胞的 cGMP 。 H2S 影響 NO/cGMP 通路的其他途徑包括 1）增強 eNOS 活化點 S1177 的磷 酸化；2）穩(wěn)定 eNOS 的二聚活化型； 3）調(diào)控可溶性鳥苷酸環(huán)化酶 （sGC） 氧化還原態(tài)，使 sGC 向亞鐵（ NO 應(yīng)答型）轉(zhuǎn)化。雖然 H2S 對 sGC 和磷 酸二酯酶5型（PDE5 ）的影響出現(xiàn)在沒有過硫化反應(yīng)的時候，但H2S刺激 eNOS 發(fā)生二聚化是由 C443 的過硫化反應(yīng)所介導(dǎo)的。血管張力(vascular tone)H2S在脈管系統(tǒng)中的主要作用是血管舒張功能（圖2），但也有關(guān)于H2S雙向應(yīng)答的報道。有關(guān)內(nèi)源性 H2S對血管作用的早期報道來自于 Hideo

10、 Kimura 實驗室，其團隊在1997年發(fā)現(xiàn)數(shù)種類型的平滑肌細(xì)胞包 括主動脈平滑肌細(xì)胞表達 H2S-合成酶并產(chǎn)生H2S，同時觀察到H2S鼠中 的平滑肌舒張作用在 NO存在時增強，補充 H2S同樣也能增加NO鼠的 血管舒張效應(yīng)?；谂c NO的交互作用，人們可能預(yù)測去除內(nèi)皮細(xì)胞的會 減少H2S介導(dǎo)的舒張作用，但數(shù)篇報道顯示內(nèi)皮細(xì)胞的去除并不能顯著改 變H2S的效應(yīng)。另外來自Rui Wang的研究顯示了 KATP在H2S介導(dǎo)血 管舒張作用中的重要性。有作者認(rèn)為H2S是一種捉摸不定的內(nèi)皮源性超極 化因子，基于以下三點：1）它具有超極化內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞膜的能 力；2）對小和/或中KCa電導(dǎo)通道的生

11、物學(xué)活性；3）作為血管擴張劑在 有阻力情況下具有更大潛能。圖2 H2S的血管生物學(xué)活性在不同種類的動脈和鼠結(jié)腸肌細(xì)胞或鼠心肌細(xì)胞中激活 KATP 通道要 求供體 H2S 不同的毫摩爾濃度，而內(nèi)源性 H2S 的水平幾乎都在毫微摩爾 到微摩爾級別。 另外，將 H2S 作用于系膜血管床或孤立的豬腦動脈產(chǎn)生血 管舒張，這一過程僅部分被格列苯脲所抑制。在鼠胸主動脈，高劑量微摩 爾濃度的 H2S 產(chǎn)生血管舒張， KATP 通道阻斷劑格列苯脲對其并無影響， 而 Cl?/HCO? 通道抑制劑能減弱血管舒張作用且與血管組織的總代謝抑制 狀態(tài)有關(guān)。數(shù)個研究團隊報道了毫微摩爾到微摩爾級別濃度的 H2S 可以激 活大

12、 Ca2+ 激活鉀電導(dǎo)通道（ BKCa ）和電壓門控鉀離子通道。一項關(guān)于牛 視網(wǎng)膜動脈的研究顯示， H2S 供體引發(fā)的血管舒張效應(yīng)對 KATP 的抑制不 敏感，但可被 KV and KIR 的抑制部分阻斷。 有關(guān) H2S- 介導(dǎo)的血管舒張通 路及其生理意義仍不明朗，且可能存在重要物種差別。其他H2S相關(guān)的通路包括人類微血管中一氧化氮合酶（NOS ）和環(huán)氧酶的激活。嚙齒動物的血管研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮 eNOS 敲除后硫化鹽的擴張作 用被增強。與NaHS和Na2S增加嚙齒動物SMC的cGMP水平一致，Bucci 等研究顯示硫化鹽誘導(dǎo)的鼠主動脈舒張作用能被 DT-2 （一種 cGMP 依賴 性蛋白激酶 PK

13、G-I 的抑制劑）所抑制， PKG-I 敲除后同樣發(fā)生舒張作用。 但并非所有 H2S 產(chǎn)生的血管擴張作用均通過 NO/cGMP 通路。例如， H2S 緩慢釋放復(fù)合物GYY4137對牛睫狀動脈的血管舒張作用不能被硝基-I-精氨酸甲酯（ L-NAME ）所阻斷，同樣的復(fù)合物對鼠主動脈的舒張作用不能 被 DT-2 阻斷。因此，內(nèi)源性和外源性 H2S 均能激活多種第二信使，導(dǎo)致SMC的舒張作用。其中所發(fā)生的信號通路似乎依賴于所研究的血管床、 物種和所使用的H2S來源。在一定條件下，H2S被發(fā)現(xiàn)能增強平滑肌的收縮功能。以鼠的腸系膜動脈床作為研究對象，使用低濃度的H2S （達100兇）促進收縮功能，而高濃

14、度卻誘發(fā)舒張作用，同樣的現(xiàn)象在鼠主動脈和嚙齒動物的胃動脈均 被觀察到。Li研究大鼠的基底動脈發(fā)現(xiàn)，NaHS濃度為1-150側(cè) 時的血管收縮作用可被腺苷酸環(huán)化酶抑制劑所阻斷。以上研究綜合在一起，提示 實驗室條件和已存條件影響了最終的功能性應(yīng)答，還需很多額外的研究來 識別哪些情況下 H2S 發(fā)揮的是血管收縮功能，而不是常見的血管擴張功與其舒張阻力血管的能力相似， H2S 還對生理狀態(tài)平均動脈壓的維持 有所貢獻，通過藥物抑制H2S被發(fā)現(xiàn)可以升高血壓。Yang在內(nèi)源性H2S 的血管調(diào)控方面取得重要進展，其團隊發(fā)現(xiàn)敲除CSE導(dǎo)致血壓呈現(xiàn)年齡依 賴性升高，并喪失內(nèi)皮依賴性擴張功能。另外，將硫化鹽應(yīng)用于鼠類

15、會導(dǎo) 致一過性血壓下降， 使用硫化鹽或 H2S 緩慢釋放復(fù)合物 GYY4137 可降低 高血壓基因模型以及通過血管緊張素 -II 或 L-NAME 催化高血壓大鼠的血 壓水平。血管滲透性( vascular permeability )內(nèi)皮細(xì)胞負(fù)責(zé)血液和潛在組織之間屏障的形成。不同血管床之間這種屏障功能的嚴(yán)密性差異很大，兩個極端的例子就是血腦屏障和有孔的血竇 內(nèi)皮細(xì)胞。血液和間質(zhì)組織之間溶質(zhì)的交換發(fā)生在毛細(xì)血管內(nèi)?；镜臐B 透性對組織的內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要， 滲透性過高與數(shù)種病理 /病理生理過程包括 組織重塑和修復(fù)、炎癥、和腫瘤發(fā)生有關(guān)。最近的研究，Geng 及同事報道吸入 H2S 降低血腦屏障的滲

16、透性，誘導(dǎo)大鼠心搏停止。H2S 的這種作用歸因于 VEGF 和基質(zhì)金屬蛋白酶 -9（MMP-9 ）的表達減少，而滲透性 降低生長因子 angiopoietin-1 的表達增加。前期實驗顯示小鼠中應(yīng)用 NaHS 能增強吸入懸浮微粒促肺內(nèi)皮細(xì)胞屏障滲透性增加的效應(yīng)，后期實 驗發(fā)現(xiàn)，H2S的保護作用由活性氧（ROS ）和Akt所介導(dǎo)。綜上，我們可 以得出結(jié)論， H2S 限制滲透性，但它的生物學(xué)活性是間接的，很可能通過 其抗氧化和抗炎功能發(fā)揮作用。 另外， H2S 在缺血再灌注損傷中還具有保 護性作用。 因此， 吸入 H2S 后，肺炎癥和隨后心搏停止過程中出現(xiàn)的滲透 性下降可能是一種繼發(fā)性效應(yīng)，是由于

17、抑制了激活滲透性的那些因子。Yuan 及同事研究 H2S 在體內(nèi)和體外對血管滲透性的直接作用， 通過 二丙基三硫化物（DATS ）和無機聚硫化物增加滲透性，導(dǎo)致清蛋白流動 增加和透內(nèi)皮阻力下降。 有趣的是， 這項研究中的 H2S 效應(yīng)歸因于聚硫化 物，而不是H2S，因為產(chǎn)生少量聚硫化物的Na2S和GYY4137與DATS和無機聚硫化物相比只產(chǎn)生微弱的效應(yīng)。這種增加的滲透性伴隨著內(nèi)皮連 接蛋白 cIaudin-5 和 VE-cadherin 的中斷，以及肌動蛋白張力絲形成增強。CSE敲除鼠內(nèi)皮細(xì)胞同樣顯示了溶質(zhì)屏障功能增加。將上述實驗綜合考慮, 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傾向于認(rèn)為 H2S 對滲透性的效應(yīng)為環(huán)境

18、依賴性， 需要額外的研 究來剖析生理及病理條件下 H2S 對滲透性的直接和間接作用。H2S 在脈管發(fā)生（ Angiogenesis ）中作用體外試驗健康的成人內(nèi)皮細(xì)胞（EC）雖然靜止不動，但在病理條件或損傷應(yīng)激 下仍有形成新生血管的能力。被激活后，內(nèi)皮細(xì)胞啟動血管生成程序，促 進傷口愈合和組織重塑。在病理條件下如銀屑病、關(guān)節(jié)炎、糖尿病視網(wǎng)膜 病和癌癥，也觀察到血管生成增加。細(xì)胞三聯(lián)應(yīng)答，即增殖、遷移、網(wǎng)格 形成，對內(nèi)皮細(xì)胞生成血管非常重要。 有大量前期的體外實驗證實了 H2S 能刺激多種EC的增殖、運動和形成管狀結(jié)構(gòu)的能力，實驗采用的均為外 源性H2S，即硫化鹽Na2S和NaHS。體外采用產(chǎn)H

19、2S底物（生成CSE 的半胱氨酸和生成 3MST 的 3-mercatopyruvate ）孵化 EC 能促進脈管生 成，CSE的過度表達強化了 EC增殖并促進血管生長。相反，采用藥物或 沉默 CSE/3MST 抑制 H2S 的生物合成，能減少細(xì)胞增殖、遷移和細(xì)胞管 形成。與上述觀察一致， CSE 敲除小鼠的主動脈環(huán)在體外血管新生實驗中 產(chǎn)生更少的管狀結(jié)構(gòu)。 這些實驗都說明， 內(nèi)源性和外源性 H2S 都是促進血 管生成的。體內(nèi)實驗第一個觀察外源性 H2S 在體內(nèi)促進血管生成的實驗由 Cai 等完成，其 團隊使用 NaHS 增強基質(zhì)膠植入物的血管生成。 體內(nèi)對硫化鹽的血管生成 應(yīng)答反應(yīng)是 eNO

20、S 依賴性的，這一點從實驗觀察到 eNOS 敲除小鼠的血 管生成減少可以判斷。 體內(nèi)內(nèi)源性 H2S 對血管生成至關(guān)重要， 這一認(rèn)識來 源于對雞的絨毛膜尿囊膜(CAM )的研究。用CSE抑制劑炔丙基甘氨酸(PAG)和氰基-L-丙氨酸處理CAM能強化血管側(cè)枝形成和長度。 近來 還發(fā)現(xiàn)CSE參與VEGF激活的血管生成過程。與CSE和CBS的血管生成作用一致，補充 3MP (3MST底物)能增 加小鼠的血管生成效應(yīng)。這些研究提示，不論酶來源于哪( CSE, CBS, 或 3MST)， H2S 都能促進新生血管的形成。這種作用可能是由于氣體遞質(zhì) 具有相對長的半衰期，以及能夠自由穿梭于膜結(jié)構(gòu)并彌散進細(xì)胞室

21、和微環(huán) 境中。H2S 介導(dǎo)血管生成的機制H2S 通過環(huán)核苷酸、 激酶和離子調(diào)控通路促進血管生成。 H2S 供體激 活 Akt、p38 和 ERK1/2 磷酸化， 而 PI-3K/Akt 和 MAPK 的藥物抑制劑阻 斷EC增殖和遷移。另外，KATP通道幵放劑模仿 H2S應(yīng)答，KATP通道 阻斷劑減弱H2S的血管生成作用。一項人類 EC的實驗研究中，KATP通 道開放后激活 p38 上游因子。 H2S 還與 NO/cGMP 通路在多個水平上存 在交互作用。如我們預(yù)期，抑制 eNOS 、sGC 或 cGMP 依賴性蛋白激酶 會減弱 H2S 的血管生成作用或使應(yīng)答變遲鈍。VEGF-H2S 的相互作用

22、VEGF 在生理和病理狀態(tài)下調(diào)控新生血管的形成。很多實驗已經(jīng)證實了 H2S 和 VEGF 之間廣泛的相互作用。外源性 H2S 上調(diào) VEGF 的表達， 內(nèi)源性 H2S 對保存 VEGF 應(yīng)答至關(guān)重要。 Saha 及同事發(fā)現(xiàn)沉默內(nèi)皮細(xì)胞 的CBS會減少 VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，是由于 VEGF受體2 (VEGFR2)和神經(jīng) 纖毛蛋白(NRP-1 )的表達減少。CBS來源的H2S能通過Cys68和Cys755 的過硫化反應(yīng)穩(wěn)定 VEGFR2 轉(zhuǎn)錄所需的特異蛋白 1(Sp1 )。除此之外， H2S還參與了 VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。將人類EC短期暴露于VEGF會增加H2S 的產(chǎn)生。產(chǎn)生的H2S激活下游因子，因為

23、CSE抑制阻斷了需VEGF刺激 的p38和ERK1/2的活化。因此VEGF激活EC的血管生成效應(yīng)可被藥物 抑制或基因沉默 CSE/CBS 所強化。最后，有研究發(fā)現(xiàn) H2S 會加強 VEGF 與 VEGFR2 結(jié)合后的激活作用， VEGFR2 的 Cys1045 和 Cys1024 之間存 在雙硫鍵，它抑制受體酪氨酸激酶的活性。 H2S 對雙硫鍵的親核攻擊導(dǎo) 致雙硫鍵裂解，并增強 VEGFR2 受體酪氨酸激酶活性。在損傷或疾病情況下的脈管生成H2S 在組織缺血、 心力衰竭、 傷口愈合和癌癥的病理狀態(tài)下也具有促血管生成的作用。兩項獨立研究分別使用硫化鹽和 DATS ，結(jié)果顯示 H2S 能增加血管生

24、成和恢復(fù)缺血組織的功能。 H2S 對后肢缺血有益處， 它通過 eNOS 依賴的和獨立的機制增強 NO 的產(chǎn)生， 并增加缺氧誘導(dǎo)因子 （ HIF1 a）的表達和活性。在心肌缺血模型中，H2S前體S-炔丙基半胱氨酸促進血管生成并改善組織灌注。在腦動脈閉塞的大鼠模型中，在梗死區(qū)周圍， 采用硫化鹽增加內(nèi)皮增殖和血管生成，改善功能性預(yù)后。在股動脈結(jié)扎模 型中，動脈生成過程被 CSE缺乏（CSE敲除小鼠）所抑制，成熟的血管密 度、血管生成指數(shù)和血流顯著減少。血管形成增加是癌癥的標(biāo)志之一。有數(shù)個研究發(fā)現(xiàn)癌癥增加產(chǎn) H2S 酶的表達。采用生長于 CAMS的透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌（ccRCC）異種移植物 研究模型，抑

25、制 CSE 減少了 ccRCC 的血管化。另外， CBS/CSE 抑制劑 AOAA能減少結(jié)腸癌和卵巢癌細(xì)胞異種移植物模型中CB31-陽性的血管結(jié)構(gòu)，即 CBS 沉默后在腫瘤中誘導(dǎo)的血管生成減少。 腫瘤中的血管生成很 可能是由于腫瘤來源和宿主來源 H2S 的產(chǎn)生所誘導(dǎo)，但各自潛在 H2S 源 頭的貢獻還有待進一步研究。血管壁中 H2S 的抗氧化劑和抗炎癥效應(yīng)高血壓、 粥樣硬化和糖尿病血管并發(fā)癥中， 血管壁上的氧化應(yīng)激增強。H2S 抑制 ROS 產(chǎn)生，但也通過直接的方式、 上調(diào) GSH 和增加抗氧化劑酶的表達來消除ROS。將NaHS應(yīng)用于血管緊張素II促成的高血壓小鼠， 能減少主動脈 NADPH

26、依賴性過氧化物的產(chǎn)生，并改善 ACh 誘導(dǎo)的舒張 作用。同樣， H2S 減少高糖培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞中的 ROS 水平，預(yù)防細(xì)胞凋 亡和內(nèi)皮細(xì)胞損傷。腺病毒介導(dǎo)的CSE基因轉(zhuǎn)移或使用硫化鹽，在高糖環(huán) 境下能減少ROS產(chǎn)生并改善內(nèi)皮依賴性血管舒張，而CSE敲除導(dǎo)致更大程度內(nèi)皮功能的損傷。 采用 NaHS 預(yù)處理高糖環(huán)境中的細(xì)胞， 能減少細(xì)胞 內(nèi)活性氧水平，抑制 NF-啟活性，抑制細(xì)胞內(nèi)粘附分子-1 (ICAM-1 )的 表達。H2S 在粥樣硬化環(huán)境中的抗氧化劑效應(yīng)也被發(fā)現(xiàn)， 它導(dǎo)致疾病進展延 遲、減輕嚴(yán)重程度。 在血管炎癥和粥樣硬化中單核細(xì)胞的募集和聚集是 關(guān)鍵一步，它依賴于細(xì)胞黏附分子ICAM-1、

27、VCAM-1和P-選擇素的表達。 H2S 誘導(dǎo)對內(nèi)皮細(xì)胞 ICAM-1 表達的抑制。 H2S 還被發(fā)現(xiàn)能減少炎 癥細(xì)胞因子水平，包括單核細(xì)胞 /巨噬細(xì)胞的IL-1 B、TNF- a和IL-6。H2S 還能協(xié)調(diào)增生和收縮蛋白的表達， 使之分化為不同的平滑肌細(xì)胞 表型。CSE敲除動脈中的平滑肌細(xì)胞在體內(nèi)和體外實驗中均展示出增殖能 力增加，而H2S供體或CSE過度表達卻抑制血管 SMC生長和促進培養(yǎng) 基中 SMC 的凋亡。 H2S 也減少 SMC 遷移， H2S 產(chǎn)生減少時導(dǎo)致新生內(nèi) 膜增加。 上述 H2S 對 SMC 行為的效應(yīng)最終表現(xiàn)為抗粥樣硬化作用和抑制 損傷狀態(tài)下的異常血管重塑。在疾病中血管

28、網(wǎng)內(nèi)的 H2S 水平和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變在心血管疾病中，缺乏 H2S 導(dǎo)致至少一些血管功能異常。高血壓時 H2S相關(guān)通路調(diào)控異常。自發(fā)高血壓大鼠中的CSE水平減低，地塞米松誘導(dǎo)的高血壓大鼠中阻力血管的 CSE和CBS表達減少。CSE敲除小鼠可 發(fā)生高血壓，說明低CSE水平和高血壓之間有因果聯(lián)系。人類高血壓患者的隊列研究中發(fā)現(xiàn) H2S 血漿水平下降。在高血壓動物模型中，應(yīng)用 H2S 可以降低平均動脈壓并逆轉(zhuǎn)與高血壓相關(guān)的血管重塑。給 CSE 敲除小鼠喂食高脂飲食導(dǎo)致脂紋形成、 氧化應(yīng)激增加、 粘附分 子的表達和內(nèi)膜增生。 粥樣硬化的發(fā)生可被外源性 H2S 所逆轉(zhuǎn)。 在 ApoE 敲除動物模型中，抑制

29、 CSE會增加趨化因子/趨化因子受體CX3CR1和 CX3CL1 ，并加速粥樣硬化進程。更有甚者， CSE/ApoE 雙敲除動脈模型 會展示出更廣泛的粥樣硬化病變， 但是其表型可被外源性給予 NaHS 所挽 救。斑塊內(nèi)的新生血管使斑塊脆性增加， 而 H2S 是已被證實的促血管生成 的刺激因子。最近 van den Born 的研究發(fā)現(xiàn)人類粥樣斑塊新生血管中 CSE表達增加。因此，雖然 CES/H2S預(yù)防病灶形成，但是在已存在的粥 樣斑塊中它很可能會刺激斑塊破裂。粥樣硬化動物模型和細(xì)胞干預(yù)研究提供了 H2S 具有保護效應(yīng)的潛在 機制。研究發(fā)現(xiàn)，基因改造ApoE敲除小鼠使CSE過度表達，改善了脂質(zhì)

30、 尺寸，下調(diào)NF- K的激活，減少病灶形成， 進一步證實了 CSE/H2S通路 是潛在的抗粥樣硬化的治療靶點。在 Liu 和同事的研究中，對 ApoE 敲除 鼠使用 H2S 供體 GYY4137 能減少斑塊大小以及促炎癥細(xì)胞因子形成及過 氧化物水平。因此， H2S 似乎在血管壁中激活抗氧化通路，保留或增加 NO 的活性，減少促炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生和降低其活性。慢性血液透析患者中，粥樣硬化發(fā)展迅速者相比于相對健康的血透患 者有更低的血漿 H2S 水平，在糖尿病腎病透析患者中，血漿 H2S 水平與 粥樣硬化和炎癥標(biāo)志物 MMP-12 水平呈負(fù)相關(guān)。 健康的群體中， 血漿 H2S 水平與脂聯(lián)素和高密度脂蛋白（HDL ）呈正相關(guān)，與粥樣硬化風(fēng)險標(biāo)志物 LDL 呈負(fù)相關(guān)。與粥樣硬化的研究相似，糖尿病患者合并或不合并高脂血癥，通常都 與低水平的血漿 H2S 有關(guān)。糖尿病動物模型中， 也同樣發(fā)現(xiàn)血漿或組織中 H2S 水平下降。但是也有關(guān)于糖尿病時 H2S 水平升高的報道。例如，鏈 脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠， 在其肝臟和胰腺中發(fā)現(xiàn) H2S 水平升高。 另一項 研究發(fā)現(xiàn)胰島素治療后 CBS和CSE表達下降，提