Сероводород - скоба газ

Превод на статия Rui Уанг. Rui Wang - професор по биология и вицепрезидент за изследвания в Университета Leykhed, президент на канадската Физиологични общество, водещ експерт в областта на метаболизма и физиологични функции на ниски газове молекулно тегло, които играят ролята на газообразни медиатори - включително азотен оксид, въглероден окис и сероводород.

Учените са показали, че токсичен сероводород газ в големи количества (H2S) се получава в малки количества в тялото и изпълнява много важни функции за нормален живот.

Някои от тях са изброени по-долу. Въпреки това, H2S могат да имат патологични ефекти: например, в прекомерни количества намалява производството на инсулин, и има доказателства за анти-възпалителен ефект.

Представете си, че отидете на рецепцията в болницата със своя блестящ от чистота, се почистват внимателно с дезинфекционен разтвор на стените - и изведнъж преди да можете да чуете характерно зловонна миризма на развалени яйца!

Тази ситуация изглежда невероятно, но източникът на миризмата - сероводород (H2S) - може в близко бъдеще да се превърне в тяло на всяко спешно отделение.

смъртоносна изпаряване

За токсичността на сероводород (H2S) за лице, известни от векове. В момента този газ първо се извършва в списъка на токсични вещества по време на добив, изпомпване и рафиниране на нефт и газ. Ние започваме да се чувстваме миризмата във въздуха при концентрация, равна на 0,0047 части на милион.

При концентрация от 500 ррт сероводород причиняват дихателни заболявания, и концентрацията на 800 ррт за пет минути, което води до смърт. В същото време, достатъчно странно, сероводородът е от съществено значение за живота.
За да се разбере как един зловонен газ се превърна във важен компонент от физиологични процеси, умствено превъртане напред до 250 милиона години в миналото. След това, в края на периода Перм, животът на Земята се провежда в баланса - така наречения голям изчезване, се превърна в един от най-големите бедствия в историята на нашата планета.

В съответствие с най-честата хипотезата, стана причина за емисиите на въглероден двуокис в масови изливи вулканични скали в Сибир, започват верижна реакция и промени в околната среда, водещи до критично намаляване на нивата на кислород във водата на океаните.
Такива промени в състава на океана станат вредни за аеробно (консумиращи кислород) морски видове, но допринасят за благосъстоянието на анаеробни организми, по-специално зелени серни бактерии.

Бързото разпространение на тези бактерии е направила океан постоянно направен негоден за най-новите аеробни видове, както серни бактерии в голямото количество на произведената сероводород. В крайна сметка, това е очевидно, че отровен газ се освобождава в атмосферата, унищожаване наземни растения и животни. До края на "голямото измиране" уби 95% от морските видове и 70% - на земята.
Възможно сероводород роля във физиологичните процеси при хора е наследството на тези древни времена. Оцеляване "велик изчезване" може само видове могат да оцелеят в сулфид водородна атмосфера, а понякога тя може да се консумира. Очевидно е, че тази способност до известна степен запазена в нашата страна.

доверчив аромат

Сероводород (H2S)- не е единственият токсичен газ участва в физиологични процеси при хора. През 1980-те години. Ние започнахме да се появи на данните, че тялото се произвежда в малки количества азотен монооксид NO. Скоро стана ясно, че той играе ролята на посредник - сигнална молекула, която засяга клетъчната функция.

При работа, наградата за физиология и медицина 1998 Нобелова награда за, при това е показано, че азотният оксид участва в много физиологични процеси, по-специално в регулацията на имунните отговори и в предаването на сигнали между невроните, и също така предизвиква вазодилатация. Впоследствие подобни функции въглероден окис се откриват (СО) - фатално опасно вещество е безцветна и без мирис, известен като въглероден окис.

Изследването на физиологичната роля на СО и NO

Проучване на физиологична роля на CO и NO ме доведе до вярват, че тялото може да бъде други газообразни медиатори. В резултат на постоянно обсъждане на тази тема през лятото на 1998-накрая посети идеята, че такъв посредник може да бъде H2S. Връщайки нещо общо с работата, аз се почувствах като у дома си неприятна миризма.

Оказа се, че той изхожда от стъкления шкаф, където държеше нашите семейни вещи, а именно развалят великденски яйца, които най-голямата ми дъщеря е нарисувал като училище домашното. По това време имах въпрос, и ако сероводород се произвежда в развалени яйца, или не могат да бъдат произведени с човешки органи и тъкани?
Тъй като изследванията ми CO и NO разгледани ефектите на тези газове върху сърдечно-съдовата система, реших да се проведе подобно проучване на въздействието на H2S. Изборът се оказа успешен.

Сероводород се съдържа в кръвоносните съдове

Първите опити, извършени от екипа, беше установено, че сероводород се съдържа в ниски концентрации в кръвоносните съдове на плъх. Доколкото физиологичните характеристики на гризачи и хора е много подобна, че е безопасно да се предположи, че газът е оформен и в човешки съдове.

Тази констатация е окуражаващ, обаче, за да се направят изводи за физиологичната роля на H2S просто изложение на факта на неговото присъствие в съдовата стена не беше достатъчно.
В следващия етап, че е необходимо да се изследват механизмите на образуване на сероводород.

Ензимната цистатионин гама-лиаза

Вниманието е насочено към ензим цистатионин-гама-лиаза, участва в образуването на H2S в бактерии. В предишни изследвания е показано, че се съдържа в черния дроб, където той играе роля в образуването на определени сяра-съдържащи аминокиселини ( "градивните елементи", които съставят протеини). В същото време, няма доказателства за наличието на цистатионин-гама-лиаза в съдовата стена. Както се очакваше, ние получихме данните. Установено е, че в съдовете чрез действието на цистатионин гама-лиаза от амино киселина L-цистеин произведени сероводород, амоняк и пирогроздена киселина на.

Каква е ролята на газа в съдовете.

По този начин, източникът на H2S в съдовата стена е инсталиран. Сега е важно да разберете каква роля играе тази в съдовете за газ. Знаейки, че NO предизвиква релаксация на съдов мускул, предложихме H2S могат да направят същото. Тази хипотеза е правилно: потапяне в разтвор, съдържащ сероводород, плъхове съдове разширени.
В резултат на всичко това произведение го даде впечатлението, че H2S, както и на NO, участва в регулирането на кръвното налягане. В същото време на молекулярните механизми на действие на H2S остават нерешени. Първите данни за такива механизми са получени в изолирани клетки на съдови изследвания и публикувана през 2001 г.

Тези констатации са доста неочаквани: ако не заставя съдова релаксация чрез активиране на ензима гуанилатциклаза на гладките мускули, на H2S предизвиква същия ефект като по съвсем различен начин.

Под действието на това вещество увеличава пропускливостта на така наречените АТР-чувствителни калиеви канали (КАТР) - протеинови комплекси вградени в мембраната на клетките (по-специално, съдов гладък мускул) и предавателни калиеви йони. В резултат на изхода на калиев от увеличенията клетки, заряда си варира, в резултат на по-ниски пропускливост други - калциеви - канали. В резултат на това влизане на калций в клетката се намалява, и това води до релаксация на гладката мускулатура и вазодилатация.
Това е време да се премине от изолирани клетки на интактни животни. Въвеждането на разтвор на водороден сулфид на плъхове доведе нашите експерименти намаляване на кръвното налягане - очевидно поради разширяването на артериите и намаляване на съпротивлението на притока на кръв. По този начин, все повече доказателства, посочи факта, че H2S участва в регулирането на кръвното налягане като предизвиква разширяване на кръвоносните съдове. Въпреки това, все още е необходимо да се докаже, че ефектите на газ, когато се прилагат екзогенно и във формулировката в съдовата стена са идентични.
За да се изследват ефектите на природни H2S, взехме линия на мишки с инактивиран ( "нокаут") ген цистатионин-гама-лиаза. Такива животни H2S в кръвоносните съдове, разбира се, не се образува. През следващите пет години, сме учили мишки във връзка с екипи, ръководени от Соломон Снайдер от Университета Джон Хопкинс и Linyun В Университета на Саскачеван (Канада). Нашите усилия не са били напразни.

През 2008 г. публикува подробна статия, в която той показа по-специално, че нашите възрастови гризач съдове се свиват и кръвното налягане (измерено чрез миниатюрен ръкави, носи на опашката), увеличава значително. Когато се прилагат на мишки в тази водородно налягане сулфид намалява.
Данните на работата ни оставят никакво съмнение в това, че H2S играе ключова роля в регулацията на кръвообращението. Освен това, те имат право да се реши един от най-трайните мистерии на физиологията. Фактът, че за дълго време след възлагането на проучвания на Нобеловата награда на NO е известно, че действието на един само на веществото не може да бъде напълно обяснено от разширяването на кръвоносните съдове.

По този начин, животни с инактивирани гени, отговорни за образуването на NO в ендотелни клетки (съдове вътрешната обвивка), периферните съдове все още запазват способността да се отпусне. Въпреки това, естеството на коефициента на вазодилататор остава загадка.
Според нашите данни, този фактор - H2S. В първите експерименти, ние открихме, отговорен за образуването на сероводород ензим цистатионин-гама-лиаза в гладкомускулни клетки, но по-късно е установено в ендотелните клетки на мишки, крави и хора - дори в по-големи количества, отколкото в гладките мускули. Остава неясно каква е връзката между NO и H2S функция вазодилататор, въпреки че някои данни показват, че NO предизвиква релаксация на предимно големи съдове, а H2S - малък.

Нова superlekarstvo?

Откриване на сероводород в съдовете за синтез и неговата роля в регулирането на кръвното налягане е привлякла вниманието на много изследователи търсят нови начини за защита на сърцето от исхемично увреждане (т.е. щети, причинени от намаляване на притока на кръв, по този начин, подаване на кислород).

Типичен пример за такава вреда - миокарден инфаркт, когато корабите за снабдяване на сърцето се запуши от тромб, и се доставя със смъртта на тези кораби от зоната на сърцето. През 2006 г. Гари Baxter, сега работи в Университета в Кардиф (Уелс) и съавтори публикува статия, че за първи път е представена информация за положителната роля на H2S в исхемични увреждания на сърцето.

В се използва изолирано сърце на плъх, не е осигурен с кръв и солев разтвор, наситен с кислород. Исхемична модел нараняване служи като прекратяване на притока от решението, според една от коронарните артерии (кръвоносните съдове, снабдяващи сърцето). Установено е, че добавянето на разтвор на H2S в продължение на няколко минути, за да се припокриват артерия намали размера на увредената област.

Една година по-късно, Дейвид Liferov Emory University показва, че генетично модифицирани мишки увеличено производство на сероводород в сърцето по-устойчиви на миокардна исхемия, причинена от коронарна артерия се припокриват, и по-устойчива на повреди, често възникнал след възстановяване на кръвния поток (т.нар реперфузно увреждане).
Тези и други данни показват, че H2S могат да се използват за превенция и лечение на хипертония, инфаркт на миокарда и инсулт. Освен това, съдоразширяващо действие на водороден сулфид може да се използва и други състояния, свързани с нарушения на съдовата функция, като еректилна дисфункция (ЕД). Известно е, че на базата на ерекция е дилатация на пениса и да се увеличи притока на кръв към него.

"Виагра" ефект се дължи на факта, че тя увеличава продължителността на действието на NO върху разширяването на кръвоносните съдове. Има доказателства, че подобен ефект може да има H2S, въпреки че трябва да се изследва ролята на това вещество в мъжката полова система на още един човек (известно е, например, че в тъканите на пениса произвежда CO, но този газ не допринася за ерекция и еякулация).
Сероводород се произвежда не само в сърцето и кръвоносните съдове. Той се произвежда в нервната система, не само под действието на цистатионин гама-лиаза и друг ензим - цистатионин-бета-синтаза. H2S функция в нервната система, не е ясно. Според някои от тях, той може да играе ролята на невромодулаторната - вещество, което увеличава или намалява възбудимостта на нервните вериги. Може би, H2S участва в дълготрайно усилване - процес, който улеснява взаимодействието между невроните и играе важна роля в ученето и паметта.

Показано е, че под действието на нивото на сероводород на антиоксиданта глутатион увеличава в нервните клетки, предпазва клетките от ефектите на смущаващи фактори. И накрая, H2S могат да играят роля в усещането за болка, като предоставя отговор на неблагоприятните последици.
В допълнение, сероводород може да повлияе на метаболизма, т.е. биохимични процеси, които осигуряват производството и използването на енергия и синтез на вещества. На изненадващи експерименти Марка Roth и колегите му в Университета на Вашингтон е показано, че мишки инхалационно приложение на малки дози резултати H2S в бавен метаболизъм и по този начин да прогресирането на някои болести.

Сърдечният пулс в тези мишки веднага след вдишването на H2S падна наполовина, и те преминали в състояние на подтискането на жизнените процеси: метаболитните процеси толкова намалели, че съществуването на животните беше достатъчно кислород и H2S вдишване, без никакви странични ефекти. Впечатлението е, че по време на този зимен сън обмяната на веществата на сероводород се поддържа най-малко в продължение на жизненоважни органи в момента, докато нормалното енергийно захранване се възстановява. 30 минути след прекратяване на вдишване на H2S метаболизма се възстановяват.
Ако сероводород подтискането на жизнените процеси е доказано ефективен и безопасен за хората, то може да се превърне в мощен метод за спешни случаи. Назначаване на H2S вдишване на жертвите на пътно-транспортни произшествия, или пациенти с инфаркт на миокарда може да даде печеливша времето, необходимо за транспортиране до болницата и специализирани грижи.

С помощта на водороден сулфид може да се поддържа в състояние на летаргия, нуждаещ се от трансплантацията до донорен орган - в действителност, е възможно да се удължи жизнеспособността на самите органи.

Можем да си представим използването на H2S и в центровете на въоръжени конфликти или природни бедствия: вдишване на този газ може да забави спешността на кръвопреливане преди доставката на достатъчни количества от последния. Вдишването на сероводород значително подобрява преживяемостта при плъхове със загуба на 60% от кръвта H2S третирани плъхове преживяват в 75% от случаите и контрол - само 25%.

предпазлив оптимизъм

Тя не трябва да се смята обаче, че сероводород - перфектно средство за всички болести. До сега, има спорове, например, че тя улеснява или изостря възпалението. В нашата лаборатория и други са показали, че H2S играе важна роля в развитието на захарен диабет I - форми на заболяването, често срещащи се в детството и води до учене през целия зависимостта от инсулинови инжекции.

Установено е, че H2S произведени в така наречените бета-клетките на панкреаса, които секретират инсулин, и животните със захарен диабет поколение I на сероводород в такива клетки значително увеличени. Това води, от една страна, богат загубата на бета-клетки, и второ да потискат освобождаването на инсулин бета-клетки останалите. В резултат на секрецията на инсулин падне до ниво, достатъчно за нормална глюкозна разлагане. По този начин, H2S може да бъде един от тези, които отговарят за намаляване на нивата на инсулин в кръвта на диабет I.
Някои от благоприятните ефекти на H2S при плъхове и мишки не се размножават в по-големи животни. Например, френски изследователи са показали, че през 2007 г., когато се вдишват H2S овце, за разлика от гризачи, не попадат в състояние на подтискането на жизнените процеси. В друго проучване, вдишване на H2S в прасета не води до намаляване и увеличаване на скоростта на метаболизма.
Дори и ако можете да се обадите хидросулфид зимен сън при хора, не е известно дали това ще доведе до мозъчна дисфункция. Вярно е, че не се разкрива, но предават тези данни на човешките психични функции трудни лабораторни животни такива нарушения. Не е ясно дали се съхраняват такива високи функции като памет и мислене по отношение на водороден сулфид окачени анимация, когато животът е хладка.

Но големи терапевтични възможности за сероводород предизвика засилен интерес във фармакологията. Няколко фирми вече разработват лекарства, които произвеждат този газ в организма. Така италианската фирма CTG Pharma установен лекарства, които комбинират свойствата на нестероидни противовъзпалителни средства (НСПВС) и H2S среда.

При опити с животни, е показано, че такива лекарства могат да бъдат ефективни при лечението на възпалителни заболявания на нервната система и стомашно-чревния тракт, еректилна дисфункция, коронарна болест на сърцето и съдово заболяване. Една фирма Икария (Ню Джърси), един от основателите й - Марк Рот, наскоро започна фаза II клинично проучване (проучване клинична ефективност) на формуляра за инжектиране на H2S (или по-скоро, Na2S) при пациенти с исхемична болест на сърцето или подготовка за операции на сърцето или белите дробове ,
Работата на изминалото десетилетие са показали, че сероводородът, чиято миризма ни прави естествен антипатия, че е изключително важно за нормалното функциониране на сърцето, а може би и на мозъка и други органи. Възможно е, че той има и други, все още не са известни ефекти. Всичко това разкрива нови хоризонти в разбирането на молекулярната основа на човешката физиология и здраве. Проучване на ефекта от H2S едва сега започва, но вече има всички основания да вярваме, че един ден тя ще ви позволи да предложи нови начини за справяне с нелечими болести днес.