硫化氫抑制高半胱氨酸血癥小鼠的基質金屬蛋白酶-9活性和神經血管通透性

高半胱氨酸血癥（hyperhomocysteinemia,HHcy）伴隨神經血管的病變。同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）是硫化氫（H2S）的前體物質，生理濃度的H2S具有神經血管保護功能。為了觀察高半胱氨酸血癥時H2S是否具有腦組織保護作用，研究者以硫氫化鈉（NaHS）為外源性H2S供體，設定了4個實驗組：WT組（wild type mice，野生小鼠組）、WT+NaHS組、CBS(-/+)組（Cystathioninebeta-synthase heterozygous，異種接合胱硫醚-β-合成酶組）和CBS(-/+)+NaHS組。WT+NaHS組和CBS(-/+)+NaHS組小鼠飲用水含30 μmol/L NaHS，其它2組正常飲食，共喂養8周。使用活體顯微鏡觀察小鼠腦血流和軟腦膜微血管通透性變化，用Western blot和RT-PCR方法分析腦組織中的基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)和金屬蛋白酶組織抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)的變化，用RT-PCR檢測CBS和胱硫醚裂-γ-解酶（CSE）基因mRNA水平，免疫組化方法檢測位于腦組織間隙的MMPs活性。

結果顯示：與WT組相比，CBS(-/+)組小鼠血漿Hcy水平顯著升高；CBS(-/+)組與CBS(-/+)+NaHS組比較，小鼠血漿Hcy水平無變化，提示補充H2S對血漿Hcy水平無任何影響。WT+NaHS組小鼠的CBS基因表達增加，而CBS基因在CBS(-/+)組和CBS(-/+)+NaHS組表達很低；與WT組和CBS(-/+)組相比，WT+NaHS組和CBS(-/+)+NaHS組CSE基因表達水平顯著升高；CBS(-/+)組小鼠MMP-2和MMP-9蛋白水平顯著升高，CBS(-/+)組小鼠補充NaHS后，MMP-2和-9蛋白水平明顯降低。此外，與WT組相比，CBS(-/+)組小鼠MMP-9活性升高，重要的是，與CBS(-/+)組相比，CBS(-/+)+NaHS組補充H2S后，幾乎可使MMP-9活性恢復正常，說明MMP-2和MMP-9的表達和酶活性可被H2S調節。CBS(-/+)組小鼠的TIMP-4蛋白和mRNA表達均降低。與WT組相比，CBS(-/+)組小鼠MMP-2和MMP-9的mRNA水平顯著升高（P＜0．05），CBS(-/+)+NaHS組MMP-2和MMP-9表達受到抑制；與其它3組相比，CBS(-/+)組TIMP-3的mRNA水平顯著升高（P<0.05）；而CBS(-/+)組TIMP-4的mRNA水平明顯低于WT組。實驗結果說明外源性NaHS可抑制CBS(-/+)組TIMP4 mRNA水平的升高?；铙w顯微鏡檢查資料顯示，CBS(-/+)組小鼠血腦屏障通透性比WT組顯著增加，應用NaHS后，降低CBS(-/+)組小鼠血腦屏障的通透性。提示HHcy伴隨著腦間質組織通透性的增加，這種損傷可部分通過補充外源性H2S而緩解。

研究發現NaHS能使CSE mRNA水平升高，但對CBS基因表達無影響。NaHS使CBS(-/+)組小鼠CSE mRNA水平升高的原因與H2S抑制CBS(-/+)組小鼠MMP-2和MMP-9的增加有關。另外，CBS(-/+)組小鼠腦組織中TIMP-3增加和TIMP-4減少這種不同向的表達可被H2S糾正。H2S通過作用于活性氧而調整MMPs和TIMPs之間的平衡,進而抑制MMP-9活性，降低腦血管的通透性，最終減少HHcy引起的腦血管損傷，從而起到腦保護作用。因此應用H2S有可能作為一種有益的治療方案來治療HHcy引起的病理改變，諸如腦卒中和神經障礙等。