背景介紹：H2S是一種內(nèi)源性氣體信號(hào)分子，參與調(diào)節(jié)血管張力。它在低濃度下具有生物活性，而在高濃度下則有毒性。內(nèi)源性硫化氫(H2S)參與了血管張力的調(diào)節(jié)。假設(shè)鈣離子降低和鉀(K)通道開放以及鈣離子依賴性機(jī)制參與了H2S誘導(dǎo)的大鼠腸系膜小動(dòng)脈松弛。安培計(jì)記錄顯示，在封閉的試管中加入硫氫化鈉(NaHS)、Na2S和GYY4137[P-(4-甲氧基苯基)-P-4-嗎啉基二硫代磷酸]后，游離[H2S]分別為加入量的14%、17%和1%。這兩種化合物在等長(zhǎng)肌電圖中引起的松弛程度相當(dāng)，但根據(jù)測(cè)量的游離[H2S]，與NaHS和Na2S相比，GYY4137在大鼠腸系膜小動(dòng)脈中引起的松弛程度與釋放的游離H2S有關(guān)。同時(shí)測(cè)量[H2S]和張力表明，15μM的游離H2S在腸系膜上動(dòng)脈中可引起61%的松弛。對(duì)平滑肌鈣和張力的同步測(cè)量顯示，NaHS降低了鈣，并導(dǎo)致NE收縮的動(dòng)脈松弛，而高細(xì)胞外鉀降低了NaHS的松弛，但沒(méi)有相應(yīng)的鈣變化。在NE收縮的動(dòng)脈中，NaHS(1mM)降低了肌球蛋白輕鏈的磷酸化，而肌球蛋白磷酸酶靶亞基1的磷酸化保持不變。蛋白激酶A和G、鳥苷酸環(huán)化酶抑制劑未能降低NaHS的松弛作用，而電壓門控KV7通道阻斷劑抑制了NaHS的松弛作用，線粒體復(fù)合物I和III阻斷劑取消了NaHS的松弛作用。研究結(jié)果表明，低微摩爾濃度的游離H2S可打開K通道，繼而降低平滑肌鈣離子，并通過(guò)涉及線粒體復(fù)合物I和III的另一種機(jī)制導(dǎo)致力的解偶聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)血管擴(kuò)張。

Unisense硫化氫微電極的應(yīng)用

應(yīng)用Unisense微電極技術(shù)測(cè)試體系中的硫化氫含量，其測(cè)試原理是體系中的硫化氫通過(guò)外部壓力進(jìn)入到電極尖端中傳感器頂端膜后進(jìn)入到堿性電解質(zhì)液中并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。硫化氫電極對(duì)于溫度較為敏感，本實(shí)驗(yàn)中的硫化氫是在37度（生理環(huán)境溫度）下、PH小于4的體系環(huán)境中進(jìn)行校正的。硫化氫的測(cè)試是在含有PSS（PH=7.4）的閉管中進(jìn)行測(cè)試。在研究H?S對(duì)腸系膜小動(dòng)脈松弛作用時(shí)，H2S微電極被用于同時(shí)測(cè)量H?S濃度和血管張力的變化。通過(guò)將微電極插入動(dòng)脈腔內(nèi)，同時(shí)記錄血管的收縮和松弛情況，能夠直接觀察到H?S濃度與血管松弛之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

低微摩爾濃度的游離H2S能夠引起大鼠腸系膜小動(dòng)脈的松弛。研究通過(guò)同時(shí)測(cè)量H2S濃度和血管張力，發(fā)現(xiàn)15μM的H2S在腸系膜上動(dòng)脈中可引起61%的松弛，表明H2S在調(diào)節(jié)血管張力中具有重要作用。GYY4137作為一種緩釋型H2S供體，雖然在生理pH下幾乎不釋放可檢測(cè)的游離H2S，但其引起的血管松弛效果與NaHS和Na2S相當(dāng)，提示GYY4137可能通過(guò)其他機(jī)制（如釋放其他硫化物或非硫化物依賴機(jī)制）發(fā)揮作用。H2S誘導(dǎo)的血管松弛涉及鉀離子通道的開放。研究發(fā)現(xiàn)，KV7通道阻斷劑（如XE991和linopirdine）顯著抑制了NaHS引起的血管松弛，表明KV7通道在H2S誘導(dǎo)的血管松弛中起重要作用。其他鉀離子通道（如KATP通道和BKCa通道）的阻斷劑（如glibenclamide和iberiotoxin）對(duì)NaHS引起的松弛無(wú)顯著影響，提示這些通道可能不參與H2S誘導(dǎo)的血管松弛。NaHS在低濃度時(shí)可增加平滑肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平，而在高濃度時(shí)則降低鈣離子水平并引起血管松弛。這表明H2S誘導(dǎo)的血管松弛部分依賴于鈣離子水平的降低。在高鉀條件下，NaHS引起的松弛減弱且不伴隨鈣離子水平變化，進(jìn)一步證實(shí)了鉀離子通道在H2S誘導(dǎo)的血管松弛中的作用。線粒體復(fù)合體I和III的抑制劑（如魚藤酮和抗霉素A）顯著抑制了NaHS引起的血管松弛，表明H2S可能通過(guò)直接抑制線粒體電子傳遞鏈來(lái)抑制力的產(chǎn)生，從而引起血管松弛。

圖1、(A)在含有PSS（生理鹽水溶液）體系中加入硫化鈉進(jìn)行校正得到的校正曲線;(B)體系中加入300μmNaHS所引起H2S含量的變化情況。(C)體系中加入300μmNa2S后所引起H2S含量的變化情況。（D體系中加入300μmGYY4137后所引起H2S含量的變化情況。

圖2、硫化氫給體引起的老鼠腸系膜動(dòng)脈的松弛。（A）在去甲腎上腺素存在下使用肌動(dòng)描記器記錄所添加不同硫化氫鈉的量引起老鼠腸系膜動(dòng)脈的彈性張力變化情況的全要素原圖。（B）在去甲腎上腺素存在下使用肌動(dòng)描記器記錄所添加不同GYY4137的量引起老鼠腸系膜動(dòng)脈的彈性張力變化情況的全要素原圖.(C)在去甲腎上腺素存在下，NaHS、Na2S、GYY4137三種硫化鹽的濃度對(duì)于老鼠腸系膜動(dòng)脈的收縮程度的影響。（D）基于三種硫化氫給體測(cè)試出的硫化氫的濃度對(duì)于老鼠腸系膜動(dòng)脈的收縮程度的影響。

圖3、老鼠腸系膜動(dòng)脈系統(tǒng)的H2S和松弛度的同測(cè)試。圖A指的是在在PH為4.0的體系中將硫化鈉添加到PSS體系的校正曲線圖，插圖是校正的線性回歸圖。圖B指的是使用1um的去甲腎上腺后，體系中添加硫氫化鈉后，在器官浴中和在管狀內(nèi)腔中測(cè)試?yán)夏c系膜上動(dòng)脈的張力變化和硫化氫濃度的變化情況。圖C指的是使用1um的去甲腎上腺后，體系中添加YY4137后，在器官浴中和在管狀內(nèi)腔中測(cè)試?yán)夏c系膜上動(dòng)脈的張力變化和硫化氫濃度的變化情況。

圖4、細(xì)胞內(nèi)鈣水平和張力同時(shí)對(duì)外源H2S的反應(yīng)。(A)NaHS誘導(dǎo)的大鼠腸系膜小動(dòng)脈在NE(3μM)收縮下的收縮和鈣比率變化的原始軌跡。(B)NE(3μM)收縮下腸系膜動(dòng)脈的收縮和鈣比率(C)60mM K(K60PSS)收縮下腸系膜動(dòng)脈的收縮和鈣比率。結(jié)果為5至6只動(dòng)物動(dòng)脈節(jié)段的平均值±S.E.M.。*P<0.05分別與收縮或鈣水平的初始水平相比。

圖5、在NE(3mM)收縮的腸系膜動(dòng)脈中，K通道阻滯劑對(duì)NaHS累積濃度反應(yīng)的影響(A)格列本脲(10mM)的影響(n=6-28)。(B)三乙醇胺(1mM和3mM)的影響(n=7-28)。(C)iberiotoxin(100nM)的影響(n=7-9)。(D)4-氨基吡啶(0.5mM)的影響(n=6-7)。(E)XE991(10mM)的影響#P，0.05，經(jīng)t檢驗(yàn)(n=9-28)。(F)linopirdine(10mM)的影響(n=9-28)。

結(jié)論與展望

探究了硫化氫（H2S）誘導(dǎo)大鼠腸系膜小動(dòng)脈舒張的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)低濃度H 2S通過(guò)鉀通道和線粒體相關(guān)機(jī)制發(fā)揮作用，為深入理解H2S對(duì)血管張力的調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。研究硫化氫（H2S）對(duì)老鼠腸系膜小動(dòng)脈松弛作用的機(jī)制，特別是鉀離子通道和鈣離子獨(dú)立機(jī)制在其中的作用。研究表明H2S可以通過(guò)多種機(jī)制影響血管張力，包括降低細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度、激活鉀離子通道等，但其具體作用機(jī)制尚未完全明確。低微摩爾濃度的H2S通過(guò)打開鉀離子通道、降低平滑肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平以及通過(guò)線粒體復(fù)合體I和III的獨(dú)立機(jī)制來(lái)引起血管松弛。這些發(fā)現(xiàn)為理解H2S在血管生理和病理中的作用提供了新的視角，并可能為開發(fā)基于H2S的治療策略提供理論。unisense微電極系統(tǒng)通過(guò)精確測(cè)量H2S濃度，為研究H2S在血管生理中的作用機(jī)制提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其高靈敏度和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力使其成為研究H2S生物學(xué)效應(yīng)的重要工具。GYY4137誘導(dǎo)游離H2S釋放可能依賴組織硫醇或釋放其他硫化物，需探究其具體機(jī)制，以及是否存在不依賴硫化物的機(jī)制參與其舒張作用。研究發(fā)現(xiàn)H2S對(duì)KV7通道和線粒體途徑有影響，后續(xù)可深入研究這兩個(gè)途徑在低濃度H2S發(fā)揮心臟保護(hù)作用中的具體機(jī)制和相互關(guān)系，為心血管疾病治療提供更深入的理論依據(jù)。