背景介紹：H2S是一種內(nèi)源性氣體信號分子，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制參與了H2S誘導(dǎo)的大鼠腸系膜小動脈松弛。安培計記錄顯示，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肌電圖中引起的松弛程度相當(dāng)，但根據(jù)測量的游離[H2S]，與NaHS和Na2S相比，GYY4137在大鼠腸系膜小動脈中引起的松弛程度與釋放的游離H2S有關(guān)。同時測量[H2S]和張力表明，15μM的游離H2S在腸系膜上動脈中可引起61%的松弛。對平滑肌鈣和張力的同步測量顯示，NaHS降低了鈣，并導(dǎo)致NE收縮的動脈松弛，而高細(xì)胞外鉀降低了NaHS的松弛，但沒有相應(yīng)的鈣變化。在NE收縮的動脈中，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，并通過涉及線粒體復(fù)合物I和III的另一種機制導(dǎo)致力的解偶聯(lián)，從而實現(xiàn)血管擴張。

Unisense硫化氫微電極的應(yīng)用

應(yīng)用Unisense微電極技術(shù)測試體系中的硫化氫含量，其測試原理是體系中的硫化氫通過外部壓力進入到電極尖端中傳感器頂端膜后進入到堿性電解質(zhì)液中并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號。硫化氫電極對于溫度較為敏感，本實驗中的硫化氫是在37度（生理環(huán)境溫度）下、PH小于4的體系環(huán)境中進行校正的。硫化氫的測試是在含有PSS（PH=7.4）的閉管中進行測試。在研究H?S對腸系膜小動脈松弛作用時，H2S微電極被用于同時測量H?S濃度和血管張力的變化。通過將微電極插入動脈腔內(nèi)，同時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態(tài)關(guān)系。

實驗結(jié)果

低微摩爾濃度的游離H2S能夠引起大鼠腸系膜小動脈的松弛。研究通過同時測量H2S濃度和血管張力，發(fā)現(xiàn)15μM的H2S在腸系膜上動脈中可引起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可能通過其他機制（如釋放其他硫化物或非硫化物依賴機制）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NaHS引起的松弛無顯著影響，提示這些通道可能不參與H2S誘導(dǎo)的血管松弛。NaHS在低濃度時可增加平滑肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平，而在高濃度時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，進一步證實了鉀離子通道在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可能通過直接抑制線粒體電子傳遞鏈來抑制力的產(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脈的松弛。（A）在去甲腎上腺素存在下使用肌動描記器記錄所添加不同硫化氫鈉的量引起老鼠腸系膜動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描記器記錄所添加不同GYY4137的量引起老鼠腸系膜動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于老鼠腸系膜動脈的收縮程度的影響。（D）基于三種硫化氫給體測試出的硫化氫的濃度對于老鼠腸系膜動脈的收縮程度的影響。

圖3、老鼠腸系膜動脈系統(tǒng)的H2S和松弛度的同測試。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)腔中測試?yán)夏c系膜上動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)腔中測試?yán)夏c系膜上動脈的張力變化和硫化氫濃度的變化情況。

圖4、細(xì)胞內(nèi)鈣水平和張力同時對外源H2S的反應(yīng)。(A)NaHS誘導(dǎo)的大鼠腸系膜小動脈在NE(3μM)收縮下的收縮和鈣比率變化的原始軌跡。(B)NE(3μM)收縮下腸系膜動脈的收縮和鈣比率(C)60mM K(K60PSS)收縮下腸系膜動脈的收縮和鈣比率。結(jié)果為5至6只動物動脈節(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)收縮的腸系膜動脈中，K通道阻滯劑對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(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)大鼠腸系膜小動脈舒張的機制，發(fā)現(xiàn)低濃度H 2S通過鉀通道和線粒體相關(guān)機制發(fā)揮作用，為深入理解H2S對血管張力的調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。研究硫化氫（H2S）對老鼠腸系膜小動脈松弛作用的機制，特別是鉀離子通道和鈣離子獨立機制在其中的作用。研究表明H2S可以通過多種機制影響血管張力，包括降低細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度、激活鉀離子通道等，但其具體作用機制尚未完全明確。低微摩爾濃度的H2S通過打開鉀離子通道、降低平滑肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平以及通過線粒體復(fù)合體I和III的獨立機制來引起血管松弛。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)通過精確測量H2S濃度，為研究H2S在血管生理中的作用機制提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其高靈敏度和實時監(jiān)測能力使其成為研究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，需探究其具體機制，以及是否存在不依賴硫化物的機制參與其舒張作用。研究發(fā)現(xiàn)H2S對KV7通道和線粒體途徑有影響，后續(xù)可深入研究這兩個途徑在低濃度H2S發(fā)揮心臟保護作用中的具體機制和相互關(guān)系，為心血管疾病治療提供更深入的理論依據(jù)。

丹麥Unisense微電極可穿刺水體、動物組織、生物膜、顆粒污泥、植物根莖葉、液體-固體擴散邊界層，研究微區(qū)、微生態(tài)的研究系統(tǒng)，微電極穿刺系統(tǒng)可穿刺檢測動植物組織器官/沉積物/水/土壤/底泥/生物膜/顆粒污泥等不同深度的nM級O₂、NO、N₂O、H₂S、H₂、pH、氧化還原電位、溫度等指標(biāo)變化。unisense微電極尖端最細(xì)可達幾微米，不破壞被測點微環(huán)境，無損傷。