基于17O NMR新技术探究H2S与NO交联反应机制及其中间产物体外生物活性研究

作     者：祝兴宇 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高印

授予年度：2022年

学科分类：1006[医学-中西医结合] 10[医学] 100602[医学-中西医结合临床] 

主      题：一氧化氮 硫化氢 亚硝基硫化物 一氧化氮供体 硫代亚硝酸盐 

摘      要：研究发现,最初被认为是有毒气体的硫化氢(HS)实际上与一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)一起参与了许多生理过程,是一种重要的细胞内信号递送分子。HS在血管张力调节和血压调节方面显示出与NO相似的生物学效应,但是HS的作用机制仍未明确。HS和NO都可通过精确的酶促机制在生物系统中进行内源性合成,通常发挥相似且部分相互依赖的生物学效应,却也导致不同的化学和生物学反应之间相互减弱或增强的特性。例如,HS可作为NO的强化剂促进血管舒张,但也可以逆转NO的作用诱导血管收缩。最近的研究表明,由HS和NO之间的反应形成的多硫化物或硫醇可能是HS衍生的信号分子。HS与NO及NO供体的相互作用可以激活神经内分泌信号通路,以调节血管舒张和控制脑膜血流。因此,HS与NO之间的交联反应的重要性在生物学和医学研究领域中已经得到广泛关注。硫化物与S-亚硝基硫醇之间的反应已得到较深入的研究,据报道,硫代亚硝酸盐/硫代亚硝酸(SNO/HSNO)和亚硝基硫化物(SSNO)被认为是用作储存NO的中间体。然而,自从首次在生理条件下通过ESI-TOF-MS和N NMR对HSNO进行表征以来,对SNO/HSNO和SSNO的稳定性和生物活性的认知一直存在着广泛争论。为探明SNO和SSNO具体的化学性质和生物活性,本研究采用UV-Vis光谱,N NMR和O NMR新方法对不同条件下以不同比例SNAP、NaS和SNAP、NaS、TPH分别制备的中间体SSNO和SNO进行了表征并研究其化学性质。结果阐明了在各种制备条件下SNO和SSNO的特征峰和半衰期。实验发现340 nm处的峰减少与450 nm处的峰的增加有关,随后假设340 nm处的吸收峰代表SNO,450 nm处的吸收峰代表SSNO。之后在非水性环境下制备SSNO和SNO并通过O NMR验证了先前假设,还发现在水性环境中SSNO的稳定高于SNO,并且两种中间体都在生理条件下快速分解。在生理p H下,SSNO阴离子是其存在的主要形式。存在过量的HS时,SNO会迅速转化为SSNO,而过量的HS与SSNO不会形成SNO,而是分解为NO和NO阴离子,这些研究发现进一步验证了UV-Vis的实验结果。为研究SNO和SSNO的生物活性,本研究通过培养的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)进行了细胞内NO、cGMP含量检测实验,评估SSNO和SNO对细胞内NO和cGMP水平的影响;通过MTT、细胞迁移和血管生成实验评估了SSNO对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖,迁移和血管形成的影响。最后我们发现SSNO能够提升细胞内NO的释放水平,从而促进细胞内cGMP的合成,通过NO-cGMP通路刺激HUVEC细胞的增殖,迁移和成管。SSNO合成反应原料的摩尔比为SNAP:NaS=1:2时效果最强;而SNO并不具备以上生物活性。该结论表明SSNO对恢复缺血器官的血流,防止动脉闭塞后组织死亡具有重要意义。其药用潜力有待深入研究。