硫化氢抑制高半胱氨酸血症小鼠的基质金属蛋白酶-9活性和神经血管通透性

高半胱氨酸血症（hyperhomocysteinemia,HHcy）伴随神经血管的病变。同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）是硫化氢（H2S）的前体物质，生理浓度的H2S具有神经血管保护功能。为了观察高半胱氨酸血症时H2S是否具有脑组织保护作用，研究者以硫氢化钠（NaHS）为外源性H2S供体，设定了4个实验组：WT组（wild type mice，野生小鼠组）、WT+NaHS组、CBS(-/+)组（Cystathioninebeta-synthase heterozygous，异种接合胱硫醚-β-合成酶组）和CBS(-/+)+NaHS组。WT+NaHS组和CBS(-/+)+NaHS组小鼠饮用水含30 μmol/L NaHS，其它2组正常饮食，共喂养8周。使用活体显微镜观察小鼠脑血流和软脑膜微血管通透性变化，用Western blot和RT-PCR方法分析脑组织中的基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)和金属蛋白酶组织抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)的变化，用RT-PCR检测CBS和胱硫醚裂-γ-解酶（CSE）基因mRNA水平，免疫组化方法检测位于脑组织间隙的MMPs活性。

结果显示：与WT组相比，CBS(-/+)组小鼠血浆Hcy水平显著升高；CBS(-/+)组与CBS(-/+)+NaHS组比较，小鼠血浆Hcy水平无变化，提示补充H2S对血浆Hcy水平无任何影响。WT+NaHS组小鼠的CBS基因表达增加，而CBS基因在CBS(-/+)组和CBS(-/+)+NaHS组表达很低；与WT组和CBS(-/+)组相比，WT+NaHS组和CBS(-/+)+NaHS组CSE基因表达水平显著升高；CBS(-/+)组小鼠MMP-2和MMP-9蛋白水平显著升高，CBS(-/+)组小鼠补充NaHS后，MMP-2和-9蛋白水平明显降低。此外，与WT组相比，CBS(-/+)组小鼠MMP-9活性升高，重要的是，与CBS(-/+)组相比，CBS(-/+)+NaHS组补充H2S后，几乎可使MMP-9活性恢复正常，说明MMP-2和MMP-9的表达和酶活性可被H2S调节。CBS(-/+)组小鼠的TIMP-4蛋白和mRNA表达均降低。与WT组相比，CBS(-/+)组小鼠MMP-2和MMP-9的mRNA水平显著升高（P＜0．05），CBS(-/+)+NaHS组MMP-2和MMP-9表达受到抑制；与其它3组相比，CBS(-/+)组TIMP-3的mRNA水平显著升高（P<0.05）；而CBS(-/+)组TIMP-4的mRNA水平明显低于WT组。实验结果说明外源性NaHS可抑制CBS(-/+)组TIMP4 mRNA水平的升高。活体显微镜检查资料显示，CBS(-/+)组小鼠血脑屏障通透性比WT组显著增加，应用NaHS后，降低CBS(-/+)组小鼠血脑屏障的通透性。提示HHcy伴随着脑间质组织通透性的增加，这种损伤可部分通过补充外源性H2S而缓解。

研究发现NaHS能使CSE mRNA水平升高，但对CBS基因表达无影响。NaHS使CBS(-/+)组小鼠CSE mRNA水平升高的原因与H2S抑制CBS(-/+)组小鼠MMP-2和MMP-9的增加有关。另外，CBS(-/+)组小鼠脑组织中TIMP-3增加和TIMP-4减少这种不同向的表达可被H2S纠正。H2S通过作用于活性氧而调整MMPs和TIMPs之间的平衡,进而抑制MMP-9活性，降低脑血管的通透性，最终减少HHcy引起的脑血管损伤，从而起到脑保护作用。因此应用H2S有可能作为一种有益的治疗方案来治疗HHcy引起的病理改变，诸如脑卒中和神经障碍等。