内源性硫化氢在呼吸节律的中枢性调控中的作用

硫化氢（H2S）是目前发现的第三种内源性气体信号分子，对中枢神经系统的活动具有广泛的调节作用。我们的前期研究结果初步表明，H2S对节律性呼吸活动可能具有中枢调控作用。我们进一步假设：1）延髓能够产生内源性H2S；2）内源性H2S可能参与呼吸节律的中枢性调控；3）内源性H2S可能通过延髓前包钦格复合体（PBC）起搏细胞发挥对呼吸节律的中枢性调控作用；4）内源性H2S可能通过AC-cAMP-PKA-NMDA受体和/或KATP通道信号通路发挥对呼吸节律的中枢调控作用。在本课题中，我们拟采用分析化学、形态学、电生理学和分子生物学等方法技术，从离体脑片-细胞-分子三个水平进行研究，以验证上述假设。本研究对于进一步揭示呼吸节律的产生和调控机制，以及内源性H2S的生理和病理作用将具有重要的理论意义和学术价值；同时，也将为探索中枢性呼吸调节障碍相关疾病的发病机制和药物治疗提供实验依据。

硫化氢（H2S）是近年来发现的一种能被内源性产生的气体信号分子，参与多种生物活动过程。本实验室前期初步研究结果显示，H2S可能参与节律性呼吸活动的调节。延髓头端腹外侧区的preBötC和pFRG被认为是产生呼吸节律的两个振荡器。本项目选用大鼠研究了：H2S生成酶CBS和3MST在延髓的表达和分布；内源性H2S是否参与呼吸节律调控；H2S参与延髓中枢性呼吸调节的部位和机制；H2S对延髓呼吸中枢缺氧性损伤的保护作用。.. 主要结果：1.大鼠延髓呼吸相关神经核团神经元表达CBS和3MST，提示延髓内源性CBS-、3MST-H2S系统可能参与节律性呼吸调控。2. H2S供体NaHS和CBS底物Cys均能以先抑制后兴奋的方式影响延髓中枢性呼吸活动，说明内、外源性H2S参与呼吸活动的中枢性调控。3. NaHS使包含preBötC的延髓脑片呼吸节律增快，而使包含preBötC和pFRG的脑片呼吸节律先减慢后增快；preBötC和pFRG分别微量注射NaHS，其呼吸节律变化与上述结果一致，表明H2S加快呼吸节律的部位为preBötC，而减慢呼吸节律的部位为pFRG。4. KATP通道阻断剂Gl能消除NaHS 对延髓脑片呼吸节律的初期抑制作用，而AC抑制剂SQ可消除其后期的兴奋作用；NaHS使脑片匀浆中cAMP含量增加，表明KATP通道和AC-cAMP信号途径参与H2S对呼吸节律的中枢性调节。KATP通道亚单位Kir6.2表达于pFRG；pFRG微量注射KATP通道特异性开放剂Pinacidil使呼吸节律减慢，注射Gl和NaHS使之加快，表明H2S可通过pFRG神经元KATP通道产生抑制呼吸节律的作用。5. NaHS可对抗缺氧所致新生大鼠延髓脑片和整体成年大鼠呼吸节律减慢、延髓MDA含量、SOD活力和GSH-PX活力的升高以及Bcl-2 mRNA表达的降低，说明H2S对大鼠延髓呼吸中枢急性缺氧损伤具有保护作用，该作用可能与其提高延髓呼吸中枢神经元抗氧化和抗凋亡能力有关。.. 本研究对于进一步揭示节律性呼吸活动的调控机制和气体信息分子H2S的生物学作用具有重要的理论意义和学术价值，并可为探索某些中枢性呼吸调节障碍相关疾病的防治措施提供新的研究思路。