刘 颖 罗和生

桂林医学院附属医院消化科1(541001) 武汉大学人民医院消化科2

过去认为体内硫化氢(hydrogen sulfide，H2S)主要由结肠内的硫酸还原菌代谢含硫氨基酸、硫酸盐等物质产生，存在于肠气和粪便中。近20年来越来越多的研究表明哺乳动物神经、心血管、呼吸等组织能产生H2S，其具有舒张血管平滑肌、心肌负性和肌力保护、清除氧自由基、抗炎等生物学效应［1-2］，H2S作为一种新的气性分子参与机体多种生理和病理过程。近年发现消化道亦能产生H2S，且对消化道动力起有重要的调节作用［3］。本文就H2S与消化道动力的研究进展作一综述。

一、H2S生物学特性

H2S是一种无色具有臭鸡蛋气味的有毒气体。H2S的脂溶性能力是其水溶性的5倍，能自由通过脂质生物膜［4］;由于存在部分解离，HS-具有极性，因此脂质生物膜对H2S的通透性低于一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)［5］。H2S在体内以两种形式存在:2/3为NaHS，1/3为气体H2S。NaHS在体内分解为Na+和HS-，后者与H+结合成H2S，这种动态平衡保证了H2S的稳定性，又不改变内环境pH值水平。NaHS亦为体外实验H2S的常用供体。

二、H2S在消化道的合成

1.肠道细菌来源:消化道大部分H2S是肠腔内细菌的代谢产物［6］，位于结肠中的硫酸还原细菌发酵含硫氨基酸、硫酸盐等物质并以H2为底物产生H2S，即4H2+SO42－+H－→HS－+4H2O［7］。

2.消化道内源性H2S的合成:消化道可产生内源性H2S，胱硫醚-β-合成酶 (cystathionine-β-synthase，CBS)、胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionine-γ-lyase，CSE)是内源性 H2S 合成的关键酶［8］。人类 CBS基因位于21号染色体(21q22.3)上，CSE基因位于1号染色体(1p31.1)上。炔丙基甘氨酸(propargylglycine，PAG)和氨基-羟乙酸(amino-oxyacetic acid，AOAA)分别为CSE和CBS抑制剂，广泛用于对H2S的研究［9］。

Linden等［10］发现小鼠结肠活体肌组织可产生H2S，速度为0.45 pmol·min－1·mg－1，同时使用 CSE 和 CBS 抑制剂后，H2S的产生受到明显抑制。大鼠回肠产生H2S的速度为 6.5 nmol·min－1·g－1［11］。之后经免疫组化和蛋白质印迹法证实消化道存在内源性H2S合成酶，如小鼠胃窦平滑肌表达 CBS、CSE［9］;大鼠结肠 CBS主要分布于黏膜上皮、固有肌层［8，12］;亦有不同观点认为CBS主要分布于黏膜肌层、黏膜下层和固有肌层，在上皮细胞中无分布［13］。CSE大量表达于大鼠结肠固有肌层，弥散分布于黏膜和黏膜下层［8，12］。Schicho 等［14］发现，超过 90% 的豚鼠、人黏膜下神经丛和豚鼠肌间神经丛均可见 CBS、CSE分布，豚鼠结肠Cajal间质细胞亦存在CSE。大鼠结肠肌间神经丛和黏膜下神经丛均有CSE分布，而无CBS［8］。上述研究表明内源性H2S合成酶存在于不同种属动物肠道组织中，影响肠道局部H2S的产生。

3.内源性H2S合成的调节途径:至少存在三条H2S合成酶调节途径［15］:①快速调节途径:由Ca2+/钙调素介导的通路快速调节H2S生成，存在Ca2+/钙调素时，由CBS催化生成的H2S为无Ca2+/钙调素时的3.5倍，该途径在神经元受到电刺激兴奋时起作用;②缓慢调节途径:由S-腺苷蛋氨酸(S-adenosylmethionine，SAM)和睾酮调节，SAM可使CBS活性增加3倍，睾酮通过升高SAM继而提高CBS活性;③基础水平调节途径:SAM水平与年龄、性别依赖的睾酮水平并不一致，因此推测存在H2S基础水平调节途径，如可能通过糖皮质激素进行调节。

三、H2S在消化道的代谢

肠道内H2S可能通过以下途径代谢:①通过黏膜硫氰酸生成酶和硫醇甲基转移酶的甲基化作用而降解;②在胃、回肠、盲肠、结肠黏膜生成硫代硫酸盐或硫酸盐进行代谢，其中以结肠黏膜生成硫代硫酸盐的速度最快;③通过肠道排气方式排出体外。

四、H2S对消化道动力的影响

H2S对消化道动力起重要的调节作用。Teague等［16］发现NaHS浓度依赖性抑制兔离体回肠肌自发性收缩和乙酰胆碱诱发的豚鼠回肠收缩;NaHS还抑制肠壁内神经受电刺激后诱发的豚鼠和大鼠回肠收缩;其对豚鼠回肠的抑制效应不受一氧化氮合成酶抑制剂 N-硝基-L-精氨酸(N-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME)、吲哚美辛、纳洛酮等预处理的影响，使用PAG和β-氰丙氨酸后，由电刺激诱导的收缩反应出现缓慢增强。Gallego等［17］的研究显示NaHS浓度依赖性抑制小鼠结肠和空肠、人和大鼠的结肠运动。Gil等［18］发现H2S抑制大鼠结肠推进运动，使平滑肌细胞超极化，但对慢波频率没有影响。H2S还可浓度依赖性抑制大鼠空肠环肌和纵肌的收缩［19-20］。Zhao等［21］发现 NaHS对豚鼠胃平滑肌的自发性收缩有双重作用，高浓度NaHS抑制肌条自发性收缩的幅度，低浓度可提高肌条的基础张力。Huang等［9］亦发现低浓度NaHS可增加小鼠胃窦平滑肌基础张力，而高浓度则对基础张力起抑制作用。上述研究显示H2S对不同种属动物不同节段消化道动力具有调节作用，抑制或兴奋效应与作用部位或H2S浓度有关。

五、H2S影响消化道动力的相关机制

1.对肠Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajal，ICC)的作用:ICC是一类位于肠神经系统与平滑肌之间的特殊细胞群，是胃肠道起搏细胞，产生慢波和传导电兴奋，与消化道的位相性收缩相关［5］。目前对ICC中是否有CSE、CBS仍存在争议，有研究显示豚鼠结肠ICC中CSE阳性表达，而CBS阴性表达［14］;但又有研究认为小鼠结肠 ICC中 CSE和 CBS mRNA表达均阴性［22］。不论 ICC是否合成 H2S，外源性NaHS可减少位相性收缩的频率，说明H2S可能通过ICC途径影响消化道动力［17］。Yoon 等［23］发现，低浓度H2S 对小鼠小肠ICC的电活动无影响，高浓度可抑制ICC起搏电位的幅度和频率。H2S作用于ICC的机制尚未阐明，有资料显示NaHS(100～300 μg/L)能去极化ICC并激活非选择性阳离子通道从而提高起搏点兴奋性;而高浓度NaHS(1000 μg/L)能激活ATP敏感性钾通道(ATP-sensitive potassium channel，KATP)并使线粒体摄取钙增加，从而抑制 ICC［22］。H2S对ICC的作用可被腺苷酸环化酶抑制剂(SQ22536)、LNAME 等阻断［5］。

2.对平滑肌细胞的作用:目前关于H2S作用于平滑肌细胞的机制存在分歧，可能因动物种属、消化道不同部位而异。Gallego等［17］认为H2S抑制小鼠肠道收缩的作用不被肠神经系统阻断剂河豚毒素(tetrodotoxin，TTX)、L-NAME、嘌呤能受体非选择性阻断剂磷酸吡哆醛所阻断;在TRPV1敲除小鼠中，抑制作用依然存在，说明NaHS可直接作用于平滑肌细胞从而调节肠道动力。H2S对人和大鼠结肠的抑制作用可被蜂毒明肽、TEA、KATP抑制剂格列本脲所逆转［17］;对大鼠空肠的抑制作用不被TTX阻断，但可被格列本脲所逆转［20］，提示H2S对肠道平滑肌抑制作用通过钾通道介导，尤其是蜂毒明肽敏感性小电导通道和KATP［17，20］。高浓度H2S抑制豚鼠胃平滑肌收缩与作用于KATP相关，而低浓度提高肌条的基础张力与电压依赖性钾通道(voltage dependent potassium channel，KV)相关［21］。然而有不同观点认为 H2S的抑制作用与KATP无关，如NaHS对空肠、回肠的抑制作用以及对结肠平滑肌的超极化作用均不被KATP抑制剂格列本脲所阻断［5，16，19］。

3.对神经的影响:Gil等［18］发现H2S对结肠运动的抑制与削弱胆碱能神经的作用有关。但大多数观点认为H2S抑制效应不受TTX的影响，提示NaHS不通过肠道内在神经系统发挥抑制作用［17，20］。肠神经系统可见H2S合成酶的表达［8，14］，但刺激肠神经元后并未出现 H2S 的释放［8］。目前仍缺乏直接证据支持H2S通过神经途径影响消化道动力。

六、结语

H2S在消化道具有抗炎、促分泌、感觉调节等生物学效应［3］，参与诸多胃肠道疾病的发生并具有潜在治疗作用:如H2S可促进大鼠胃溃疡的愈合［24］，促进大鼠和小鼠结肠炎的消退［25-26］。最近研究发现内源性H2S合成减少可能与慢性应激结肠动力增加相关［27］，对H2S与消化道动力进行深入研究可为胃肠动力障碍性疾病和功能性胃肠病的发病机制以及临床诊治指明新的方向。

1 Huang Q，Sparatore A，Del Soldato P，et al.Hydrogen sulfide releasing aspirin，ACS14，attenuates high glucose-induced increased methylglyoxal and oxidative stress in cultured vascular smooth muscle cells［J］.PLoS One，2014，9(6):e97315.

2 Olas B.Hydrogen sulfide in hemostasis:friend or foe?［J］.Chem Biol Interact，2014，217:49-56.

3 Linden DR.Hydrogen sulfide signaling in the gastrointestinal tract［J］. Antioxid Redox Signal，2014，20(5):818-830.

4 Moore PK，Bhatia M，Moochhala S.Hydrogen sulfide:from the smell of the past to the mediator of the future?［J］.Trends Pharmacol Sci，2003，24(12):609-611.

5 Linden DR，Levitt MD，Farrugia G，et al.Endogenous production of H2S in the gastrointestinal tract:still in search of a physiologic function［J］.Antioxid Redox Signal，2010，12(9):1135-1146.

6 Pimentel M，Mathur R，Chang C.Gas and the microbiome［J］.Curr Gastroenterol Rep，2013，15(12):356.

7 Sahakian AB，Jee SR，Pimentel M.Methane and the gastrointestinal tract［J］.Dig Dis Sci，2010，55(8):2135-2143.

8 Gil V，Gallego D，Jiménez M.Effects of inhibitors of hydrogen sulphide synthesis on rat colonic motility［J］.Br J Pharmacol，2011，164(2b):485-498.

9 Huang X，Meng XM，Liu DH，et al.Different regulatory effects of hydrogen sulfide and nitric oxide on gastric motility in mice［J］.Eur J Pharmacol，2013，720(1-3):276-285.

10 Linden DR，Sha L，Mazzone A，et al.Production of the gaseous signal molecule hydrogen sulfide in mouse tissues［J］.J Neurochem，2008，106(4):1577-1585.

11 Fiorucci S，Distrutti E，Cirino G，et al.The emerging roles of hydrogen sulfide in the gastrointestinal tract and liver［J］.Gastroenterology，2006，131(1):259-271.

12 Hennig B，Diener M.Actions of hydrogen sulphide on ion transport across rat distal colon［J］.Br J Pharmacol，2009，158(5):1263-1275.

13 Martin GR，McKnight GW，Dicay MS，et al.Hydrogen sulphide synthesis in the rat and mouse gastrointestinal tract［J］.Dig Liver Dis，2010，42(2):103-109.

14 Schicho R，Krueger D，Zeller F，et al.Hydrogen sulfide is a novel prosecretory neuromodulator in the Guinea-pig and human colon［J］.Gastroenterology，2006，131(5):1542-1552.

15 Eto K，Kimura H.The production of hydrogen sulfide is regulated by testosterone and S-adenosyl-L-methionine in mouse brain［J］.J Neurochem，2002，83(1):80-86.

16 Teague B，Asiedu S，Moore PK.The smooth muscle relaxant effect of hydrogen sulphide in vitro:evidence for a physiological role to control intestinal contractility［J］.Br J Pharmacol，2002，137(2):139-145.

17 Gallego D，Clavé P，Donovan J，et al.The gaseous mediator，hydrogen sulphide，inhibits in vitro motor patterns in the human，rat and mouse colon and jejunum［J］.Neurogastroenterol Motil，2008，20(12):1306-1316.

18 Gil V，Parsons S，Gallego D，et al.Effects of hydrogen sulphide on motility patterns in the rat colon［J］.Br J Pharmacol，2013，169(1):34-50.

19 Kasparek MS，Linden DR，Farrugia G，et al.Hydrogen sulfide modulates contractile function in rat jejunum［J］.J Surg Res，2012，175(2):234-242.

20 Nagao M，Duenes JA，Sarr MG.Role of hydrogen sulfide as a gasotransmitter in modulating contractile activity of circular muscle of rat jejunum［J］.J Gastrointest Surg，2012，16(2):334-343.

21 Zhao P，Huang X，Wang ZY，et al.Dual effect of exogenous hydrogen sulfide on the spontaneous contraction of gastric smooth muscle in guinea-pig［J］. EurJ Pharmacol，2009，616(1-3):223-228.

22 Kim YD，Seo JK，Park CG，et al.Effects of hydrogen sulfide on interstitial cells of Cajal from mouse small intestine ［ J］. Gastroenterology， 2009， 136(T1802):A583.

23 Yoon PJ，Parajuli SP，Zuo DC，et al.Interplay of hydrogen sulfide and nitric oxide on the pacemaker activity of interstitial cells of cajal from mouse small intestine［J］.Chonnam Med J，2011，47(2):72-79.

24 Wallace JL，Dicay M，McKnight W，et al.Hydrogen sulfide enhances ulcer healing in rats［J］.FASEB J，2007，21(14):4070-4076.

25 Wallace JL，Vong L，McKnight W，et al.Endogenous and exogenous hydrogen sulfide promotes resolution of colitis in rats［J］.Gastroenterology，2009，137(2):569-578.

26 Fiorucci S，Orlandi S，Mencarelli A，et al.Enhanced activity of a hydrogen sulphide-releasing derivative of mesalamine(ATB-429)in a mouse model of colitis［J］.Br J Pharmacol，2007，150(8):996-1002.

27 Liu Y，Luo H，Liang C，et al.Actions of hydrogen sulfide and ATP-sensitive potassium channels on colonic hypermotility in a rat model of chronic stress［J］.PLoS One，2013，8(2):e55853.