毒氣并非一無是處

心血管疾病的新希望是一種具有臭雞蛋氣味的致命毒氣。出于本能，人們總是避免接觸硫化氫，但過去10年的研究表明，它對心臟、大腦和其他器官的健康極為關鍵。也許，這種氣體還有一些功能我們尚未發現。這些研究的突破將讓生理學家對人類健康的分子基礎有全新的認識。盡管目前對硫化氫的研究和應用還處于起步階段，但這是一個良好開端，因為它最終將有助于治療一些我們迄今無法攻克的疾病。

心血管病新療法

硫化氫并非唯一會在人體內發揮正面作用的毒氣。20世紀80年代，科學家找到一些證據表明，人體會產生低濃度的一氧化氮，作為信號分子影響細胞行為。美國科學研究小組曾在實驗中發現，一氧化氮具有擴張血管、調節免疫系統、傳遞神經信號等功能，他們因為這項研究獲得了1998年的諾貝爾生理學或醫學獎。另一種無色無味、被稱為“沉默殺手”的一氧化碳也具有類似的生理效應。通過對一氧化碳和一氧化氨的研究，研究人員確信，人體可能還會制造和使用其他氣體作為信號分子。

人體器官和組織是否也能制造帶有臭雞蛋氣味的硫化氫?過去，人們對一氧化氮和一氧化碳的研究集中在它們對心血管系統的影響，因此研究小組決定，對硫化氫的研究也從這里開始。事實證明，判斷非常正確。一系列實驗表明，硫化氫具有重要的生物活性。

在初期實驗中，研究小組很快發現，大鼠血管壁上存在少量硫化氫氣體。因為嚙齒類動物的生理狀況與人非常相似，這一發現意味著人類血管必然也會制造這種氣體。但要確定硫化氫對人體生理功能的重要性，僅僅發現血管中存在這種氣體還遠遠不夠，研究小組必須做更多的研究。

接下來，需要弄清楚人體如何制造硫化氫。研究小組選定的研究對象是胱硫醚裂解酶，它是細菌用于合成硫化氫的主要“工具”。以前的研究已經證實，人類肝臟中也有胱硫醚裂解酶，作用是調節含硫氨基酸的組裝，但沒人知曉血管中是否有這種酶。結果，研究小組在血管中找到了胱硫醚裂解酶，在這里，它會與一種氨基酸結合，制造硫化氫和丙酮酸。確定了血管中硫化氫的來源之后，研究小組開始思考，人體與大鼠的血管都會產生硫化氫，它會有哪些功能呢?

擴張血管降壓

既然一氧化氮能使血管舒張，硫化氫是否會有類似作用，隨后的實驗證實了這種推測：當研究小組將剝離的大鼠血管浸泡在硫化氫溶液中時，血管擴張了。初步看來，硫化氫就像一氧化氦一樣，是一種血壓調控因子，但不清楚的是，這一現象背后有著怎樣的分子機制。在研究提取自動物血管的單個細胞時，研究小組找到了一些非常意外的線索。一氧化氮通過激活血管平滑肌細胞中的鳥苷酸環化酶來舒張血管，但硫化氫的作用機制完全不一樣。具體來講，硫化氫會激活控制鉀離子流出平滑肌細胞的通道。這種鉀離子流會產生一個電位，阻止鈣離子大量流入細胞，從而舒張血管平滑肌，使血管擴張。為了在活體動物中驗證細胞實驗的結果，研究小組向大鼠注射了硫化氫溶液，結果發現它們的血壓降低了。由此推測，這是硫化氫使動脈血管擴張，血液更易流動的緣故。

研究小組掌握的大量證據都表明，硫化氫能通過舒張血管來控制機體血壓。但還無法肯定的是，研究小組注射的外源性硫化氫引起血管變化，是否真實反映了血管本身制造的硫化氫的生理功能。

為了更好地研究硫化氫的生理效應，研究小組利用基因敲除技術，培育了一種天生缺失胱硫醚裂解酶的小鼠，使它們的血管無法合成硫化氫。隨后，研究小組花了5年時間研究這些基因敲除的小鼠。付出得到了回報，研究小組在《科學》雜志上詳細闡述了研究結果。隨著年齡增長，這些缺失了胱硫醚裂解酶的小鼠的血管收縮程度越來越高，血壓明顯高于正常水平(利用安置在小鼠尾部的血壓套測量血壓)，但如果研究小組向小鼠注射硫化氫，小鼠的血壓就會降低。通過對基因敲除小鼠的研究，可以肯定硫化氫在心血管系統中發揮著重要作用。這也解開了一個存在已久的謎團。因一氧化氨相關研究獲得諾貝爾獎的幾年后，科學家就發現血管擴張并非都由一氧化氨引起。盡管經過基因改造，實驗動物的血管內皮細胞已不能產生一氧化氨，但外周血管(不與心臟直接相連的血管)仍可以擴張。在沒有一氧化氨的條件下，到底是什么因素使血管舒張呢?

研究結果表明，這一神秘因素可能是硫化氫。初步研究已證實，平滑肌細胞中存在能制造硫化氫的胱硫醚裂解酶。而隨后針對小鼠、牛及人類內皮細胞的研究也顯示，這些細胞同樣會合成這種酶，合成量甚至多于平滑肌細胞。在擴張血管方面，雖然一氧化氨與硫化氫的具體“分工”尚不清楚，但有證據顯示，一氧化氮主要作用于大血管，而硫化氫調控小血管。

調節新陳代謝

調節新陳代謝似乎也是硫化氫的功能之一。在一系列令人吃驚的實驗中，美國華盛頓大學發現，低濃度硫化氫可以減緩小鼠的新陳代謝速率，阻止某些疾病進～步惡化。吸入硫化氫后，小鼠的心跳速率會降低50％，進入一種假死狀態，新陳代謝極為緩慢，僅靠硫化氫和氧氣就能維持生命，且不會產生明顯的負面效應。在“硫化氫冬眠”期間，小鼠新陳代謝只會保持在基準水平(以免重要器官受損)，直到能量供應恢復正常。停止吸入硫化氫30分鐘后，它們的新陳代謝就會開始恢復。如果實驗證實，“硫化氫冬眠”在人類中也是有效和安全的，急救醫學將因此受益。吸入硫化氫后，車禍傷者或突發心臟病人的生命就能延長，為醫生贏得足夠的搶救時間。硫化氫還能維持需要接受器官移植的患者的生命，直到他們獲得所需要的器官(硫化氫也可以使捐贈器官存活更長時間)。在發生戰爭和自然災害地區，硫化氫治療可以緩解血液需求，直至有充足的血液供應。實驗顯示，大鼠失血60％之后吸入硫化氫，最終只有25％死于創傷，而沒有接受硫化氫治療的失血大鼠，死亡率高達75％。

硫化氫不僅能舒張血管，治療心血管疾病，還能調節新陳代謝，延長重傷病人的生命。心血管系統會產生硫化氫，可用于調節血壓，這一發現引起了其他領域科學家的關注。心肌梗塞發生時，血栓會阻礙血液流向心臟，導致心臟缺氧，最終壞死。因此，對硫化氫的研究可能幫助科學家找到防止心臟缺氧壞死的新方法。英國的研究小組從小鼠體內取出心臟后，先給離體心臟提供生理鹽水，模仿正常的血液供應，接著再停供生理鹽水，模仿心肌梗塞。他們發現，如果在停供生理鹽水前用硫化氫處理離體心臟，就能減輕心肌受損。一年后，美國埃默里大學發現，經過基因改造，心血管系統能產生更多硫化氫的小鼠不僅可以忍受血栓導致的缺氧狀態，對隨后血流恢復造成的組織損害(即再灌注損傷)也有更強的抵抗能力。這些研究表明，硫化氫可用于預防或治療高血壓、心臟病和中風。此外，由于它能舒張血管，因此還可用于治療血管類疾病。

研究還在繼續

并非只有心血管系統才有硫化氫。神經系統也能合成硫化氫，硫化氫在神經系統中扮演什么角色，科學界尚沒有確切答案。一些研究發現，硫化氫也是一種神經調節因子，能使神經回路對外源刺激作出不同強度的反應。它可能參與了長時程增強過程，通過促進細胞間的交流來加強學習和記憶。此外，硫化氫能提高神經細胞中抗氧化劑的含量，以免細胞在應激反應中受損。它似乎還可以提高人體對疼痛的感知能力，以便對外界刺激及時作出反應。

硫化氫在大鼠和小鼠身上體現出的積極療效，并未在體型更大的哺乳動物中得到驗證。一個法國科學家團隊在研究中發現，硫化氫沒能讓綿羊像嚙齒類動物那樣進入休眠狀態。在另一項研究中，經過硫化氫處理的小豬的代謝速率沒有降低，反而升高了。科學家同樣不能肯定的是，用硫化氫誘導休眠是否會損害大腦功能。盡管此前的動物實驗中，研究人員并未發現硫化氫會影響大腦功能，但不得不承認，實驗動物的大腦功能變化很難監測到。硫化氫誘導的休眠能否延長生命和保護記憶、思考等重要大腦功能也還沒有明確答案。

盡管硫化氫的多種功能都還無法確定，但制藥廠商已經開始研制硫化氫相關藥物。然而，硫化氫并非只有好的一面，比。如對于炎癥，科學家就不能確定硫化氫的作用是消炎還是使之惡化。實驗室研究發現，硫化氫與I型糖尿病有密切聯系。這種疾病常見于兒童，患者必須經常注射胰島素才能存活。胰腺中的β細胞不僅會合成胰島素，還會產生硫化氫。在患有I型糖尿病的實驗動物中，硫化氫在β細胞中的合成量非常高。過量的硫化氫會產生兩個不良后果：首先，它會殺死大量β細胞，剩余的β細胞太少，不能合成足夠的胰島素分解利用葡萄糖，為人體提供能量。其次，它會阻礙剩余β細胞釋放胰島素。換句話說，在I型糖尿病中，血液中胰島素含量不足，一定程度上是由硫化氫導致的。