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新的活性氧信号分子:单线态氧 精选

已有 3033 次阅读 2019-5-26 07:17 |系统分类:观点评述

《自然》杂志发表一篇新的关于活性氧调节血压的研究论文,这篇文章的特殊性是对一种新的活性氧进行了研究,这种活性氧叫单线态氧。这种活性氧在植物和微生物领域早就有研究,但在哺乳动物和人体生理病理学方面没有研究。单线态氧,即激发态氧分子。基态氧原子被激发后,原本两个2pπ*轨道中两个自旋平行的电子,既可以同时占据一个2pπ*轨道,自旋相反,也可以分别占据两个2pπ*轨道,自旋相反。

最新来自澳大利亚维克托心脏研究所这一研究证明,在动脉血管的内皮细胞内,存在一种血红素蛋白酶,就是这种蛋白质含有血红素,这种酶是吲哚胺2,3加双氧酶 1,能催化一种氨基酸代谢产物N'-二甲酰犬尿氨酸氧化反应。最新研究发现,内皮细胞内这种酶可以制造出单线态氧,而这种活性氧对血管张力具有调节作用,能调节血压。在炎症情况下,内皮细胞表达这种酶活性增强,产生更多单线态氧,从而对血压产生调节作用。最新研究发现这种酶产生的单线态氧能选择性催化色氨酸氧化成三环氢过氧化物,这种酶活性依赖于蛋白激酶G1α上半胱氨酸42

内皮细胞对血压的调节最经常的故事一氧化氮,也是一种典型的活性氧,也是一种自由基,是内皮细胞内含有的一种一氧化氮合成酶,能利用氧气把精氨酸进行氧化,产生一氧化氮,这种一氧化氮自由基能扩散到血管内皮细胞外周,进入到血管平滑肌细胞内,让后者发生钙离子流动等调节,导致肌肉松弛,血管扩张,影响到血流和血压。这方面的研究在1998年曾经获得诺贝尔医学生理学奖。

这是一种很有共性的研究,说明在生物体系内仍然存在我们不了解的生物学过程。许多在低等微生物或植物中具有重要作用的简单分子,尤其是这种活性氧等小分子,如果没有在人体内发现其作用,可能是被忽视或被掩盖的问题。从这个角度看,氢气在低等微生物和植物中具有重要作用,但在人和高度哺乳动物中的作用才刚被发现,而氢气虽然存在疾病治疗效应,且这种效应存在比较强的小剂量特征,这意味着氢气的地位可能更大。有初步研究提示氢气可以被高等动物细胞代谢。那么高等细胞制造氢气也不是没有可能,如果真的如此,寻找能制造氢气的分子,也许是研究氢气效应的一个重要途径。当然,如何找到这种分子,则可能会比较复杂。首先我们要从细菌代谢氢气的氢化酶基因和分子结构下手,寻找具有类似基因序列和分子结构的蛋白质分子。这也许能给我们一个大的惊喜。

另外,单线态氧是活性非常强的活性氧,是否也属于能被氢气中和的活性氧,如果这样,氢气则能对这种炎症相关的血管调节功能具有对抗效应。

今天再次读爱因斯坦1905年发表5篇重要研究论文的故事,其中一个细节告诉我们,爱因斯坦在瑞士专利局工作间思考的最重要方法就是寻找各物理学领域的最基本逻辑。例如他提出光量子的概念,就是基于普朗克量子能量的概念,推广到一切电磁波,包括光都属于量子。他向当时原子不存在的流行观念直接提出挑战,提出利用布朗运动测定原子分子体积的方法。科学创新最重要的是思路创新,而思路创新最重要的保持对问题的执着,保持对问题的持续关注,才是解决问题的有效途径。我们要时刻保持对氢气医学问题的清醒态度,那就是我们只知道有各故事,并不知道故事背后的逻辑和细节。



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