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氢气或可作为抗氧气分子看待

众所周知,一氧化碳是一种有毒的气体,比较低浓度就可以毒杀生命。亚里士多德(公元前-年)第一次记录,煤燃烧会产生有毒气体。一氧化碳气体是在古代欧洲被用来处决俘虏,执行方法是把罪犯关在一个沐浴室燃烧煤。最早(年)制备一氧化碳的是法国化学家deLassone,他通过加热氧化锌和碳制得了一氧化碳。但由于一氧化碳燃烧时产生了与氢气类似的蓝色火焰,deLassone错误地认为他制得的是氢气。在年英国化学家WilliamCruikshank才证明一氧化碳是由碳元素和氧元素组成的化合物。最早对一氧化碳的毒性进行彻底研究的是法国的生理学家ClaudeBernard,是他最早提出盲法实验的概念,也是他最早发现素食产生碱性产物,肉类可增加酸性代谢产物。年,Bernard给狗吸入一氧化碳,发现狗的血液“变得比任何动脉中的血都要鲜红”。我们知道“樱桃红色”正是一氧化碳中毒的特征性症状。

大量研究发现,一氧化碳气体和一氧化氮类似,也是一种细胞第二信使和神经调节分子,非常低浓度就可以产生生理性作用。一氧化碳的主要生理作用包括神经功能调节和血管松弛。一氧化碳也在许多疾病病理生理学过程中发挥重要作用,这些疾病包括神经退行性疾病、高血压、心力衰竭和各种炎症。一氧化碳可以通过抑制白细胞的运动、促进白细胞吞噬细菌、抑制白细胞释放炎细胞因子等发挥抗炎症作用。动物模型研究中,发现一氧化碳能治疗脓毒症、急性胰腺炎、肝缺血/再灌注损伤、结肠炎、骨关节炎、肺损伤、肺移植排斥反应、神经性疼痛和促进皮肤伤口愈合(有点面熟吧)。这些作用主要是由于一氧化碳的抗炎症作用,研究表明一氧化碳属于生理性抗炎症因子。通过一氧化碳吸入或一氧化碳释放分子可以作为病理性炎症反应的治疗手段。

线粒体跨膜转移可能广泛存在

线粒体治疗学

虽然关于一氧化碳生理和药理作用的研究很有意思,但是现在这个方面的研究已经不够新颖,很难能进入CNS杂志的法眼。不过最近《自然医学》杂医院EngHLo课题组的一篇研究论文,研究内容是一氧化碳对脑外伤的治疗作用。EngHLo课题组最近还和首都医科大学合作在《自然》杂志发表来自星形胶质细胞线粒体能保护脑缺血后神经元的研究,可说明这个小组最近的活跃度和影响力。

该研究发现,一氧化碳释放分子CORM-3能减少脑外伤后脑组织血管周细胞死亡,保护动物神经行为功能。周细胞是一种包围全身毛细血管和静脉中内皮细胞的细胞。研究用自由基清除剂N-叔丁基-α-苯基硝酮(PBN)做对照,发现PBN也能减少周细胞死亡,但不能改善神经功能。(注1:一定注意,抗氧化剂虽然能保护周细胞,但对改善神经功能没有作用,这是研究的隐含亮点和关键。我们使用氢气也可以尝试一下。)

研究发现,CORM-3能造成神经干细胞内神经一氧化氮合成酶磷酸化水平提高,未治疗对照组和PBN治疗组都没有这样的影响(一氧化碳的作用是通过一氧化氮发挥,发挥的途径是调节一氧化氮合成酶磷酸化)。CORM-3能增加体内NeuN和BrdU双阳性细胞数量,说明能促进脑内神经干细胞的增殖,抑制一氧化氮合成酶活性能消除这种作用,也能干扰神经功能恢复作用。考虑到脑内神经干细胞和周细胞比较靠近,作者猜测一氧化碳诱导的神经干细胞是否因为干细胞和周细胞存在相互作用,并进一步促进神经再生,于是进行细胞学研究。先对培养周细胞进行氧糖剥夺,用CORM-3处理后的培养基处理神经干细胞,发现能促进神经干细胞分化为成熟神经元。研究结果说明,一氧化碳对脑创伤具有治疗作用,这种作用是通过保护血管周细胞,周细胞和神经干细胞相互作用促进神经再生。

本研究的亮点是研究了两种细胞的相互作用,而不是单独一种细胞。如果只单独研究周细胞或神经干细胞,仍然可以采用同样的所有技术,双标记染色,神经干细胞增殖,细胞内蛋白磷酸化水平,也无法将研究水平提高到一定水平。这个研究和胶质细胞释放线粒体挽救神经元的研究有类似的研究模式。就是将研究从一种细胞向多细胞相互关系转移,这样就有了故事的复杂性和灵活性。按照同样的策略,也可以用小胶质细胞释放损伤或保护分子影响神经元为模式。

作者承认这个研究扇属于概念验证性质的,没有对许多现象的分子机制进行探讨。所谓概念验证,就是用证据证明一个假说,有了一个新发现,但没有对产生这种现象的内在机制进行深入研究,类似于描述性研究。

氢气和氧气反应能产生水,由于水和氧气的重要性,人们对氢氧的对应关系很容易产生联想,例如正负、阴阳、氧化还原等接近于哲学的概念,大胆猜测小心求证不就应该是科学的基本精神吗?应该对这些联想和概念多一些容忍和尺度,不过因为小心求证又要求我们不能轻易相信任何新观点,只能被上下左右前后求证全,我们才能真正接受。

一氧化碳的许多作用和氢气存在重叠,一氧化碳的关键作用是能与血红素结合,阻断氧气和血红素的结合,也就是发挥抗氧作用。其实氧气在细胞功能不足情况下是一种损伤因素,一氧化碳的作用有可能是阻断了氧气的毒性作用。当然氢气也许可以发挥同样的抗氧气毒性作用,不过氢气这种作用可能远低于一氧化碳的效应级别,因此氢气要发挥作用需要在剂量上增加许多。如果是这样,氢气可以参考一氧化碳的研究。

理论上说,一氧化碳的作用是阻断氧气的运输和传递过程,氢气的作用是从化学性质上对抗氧气的作用,氧气接受电子,氢气提供电子,如果能证明氢气阻断氧气作用的概念性验证,也属于氢气医学领域的重要突破。

最近经常学习线粒体方面的知识,也注意这方面的研究进展,关于复合体1的结构解析最近有了新突破,关于氢化酶的结构研究也有了一些进展,有一些研究提示,氢化酶和线粒体复合物1可能是同源分子复合物,那么氢气这种关键成员,可能对线粒体复合体1具有重要调节作用,如果是这样,氢气对抗氧气的作用是发生在非氧气参与的过程,对关键电子传递发生干扰。这种作用的后果是提高线粒体代谢的效率,还是导致线粒体解偶联,降低能量传递效率,我个人感觉是导致解偶联的可能性比较大。关于对线粒体的学习心得,我将来会专门详细解释。

相信我没有隐含太多意思,你懂的!

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