Какова физиологическая роль сероводорода?

$H_2S$является конечным продуктом дыхания, связанного с серой (например, сульфатное дыхание, серное дыхание и т. д.).

При аэробном (кислородном) дыхании кислород в$O_2$имеет степень окисления 0 , по$CO_2$кислород имеет степень окисления -2, поэтому он был восстановлен, а углерод окислился.

При тиосульфатном дыхании Salmonella enterica происходит следующая реакция восстановления тиосульфата:$S_2O_3^{2-} +2H^+ + 2e^- \to HS^- + HSO_3^{-}$. В этом случае сера в$S_2O_3^{2-}$имеет степень окисления +2, а сера в$HS^-$имеет степень окисления -2, поэтому сера была восстановлена, она была акцептором электронов, как и кислород при дыхании аэробов.

Так, в случае Salmonella enterica$H_2S$производство является побочным продуктом анаэробного дыхания. Это ускоряет рост.

Сульфатредуцирующие бактерии — это те бактерии, которые могут получать энергию за счет окисления органических соединений или молекулярного водорода (H2) при восстановлении сульфата (SO2-4) до сероводорода (H2S). 1 В некотором смысле эти организмы «дышат» сульфатом, а не кислородом в форме анаэробного дыхания.

• Википедия - Сульфатредуцирующие бактерии

Salmonella typhimurium производит H2S из тиосульфата или сульфита.

• 1987 - Ген phs и продукция сероводорода Salmonella typhimurium.

• 2011 - Восстановление тиосульфата в Salmonella enterica управляется протонной движущей силой

S. enterica использует воспаление кишечника для усиления дыхания, связанного с серой, чтобы перерасти резидентные микробы в просвете кишечника (микробиота). Воспаление создает тетратионат$S_4O_6^{2-}$в которых сера имеет среднюю степень окисления +2,5. Этот тетратионат восстанавливается тетратионатредуктазой до тиосульфата с серой, имеющей степень окисления +2. Таким образом, дыхание, связанное с серой, помогает ускорить рост, чтобы заселить кишечник.

Здесь мы показываем, что активные формы кислорода, образующиеся во время воспаления, реагируют с эндогенными соединениями серы в просвете (тиосульфатом) с образованием нового респираторного акцептора электронов, тетратионата. Гены, придающие способность использовать тетратионат в качестве акцептора электронов, обеспечивают преимущество роста S. Typhimurium над конкурирующей микробиотой в просвете воспаленной кишки. Мы пришли к выводу, что факторы вирулентности S. Typhimurium индуцируют управляемую хозяином продукцию нового акцептора электронов, который позволяет патогену использовать дыхание для конкуренции с ферментирующими кишечными микробами. Таким образом, способность вызывать воспаление кишечника имеет решающее значение для биологии этого диарейного патогена.

• 2010 - Воспаление кишечника обеспечивает респираторный акцептор электронов для сальмонеллы.

• 2001 - Альтернативный акцептор электронов тетратионат поддерживает B12-зависимый анаэробный рост Salmonella enterica Serovar Typhimurium на этаноламине или 1,2-пропандиоле.

С$H_2S$является газотрансмиттером в организме человека, могут быть и другие механизмы, которые помогают S. enterica.

• в небольших количествах$H_2S$оказывает противовоспалительное и антиапоптотическое действие
• в больших количествах$H_2S$оказывает провоспалительное и проапоптотическое действие

Таким образом, S. enterica, вероятно, может вызывать воспаление из-за уничтожения клеток быстрым высвобождением$H_2S$или предотвратить воспаление и поддерживать жизнь инфицированных клеток с медленным высвобождением$H_2S$. Я нашел много доказательств провоспалительной теории. С антиапоптотической теорией мне не повезло, я нашел только один обзор об антиапоптотических стратегиях внутриклеточных патогенов, но в нем не упоминалось$H_2S$производство как возможный механизм. Так что это может быть неправдой, нужны дополнительные исследования...

В пищеварительной системе H2S оказывает мощное противовоспалительное действие, регулирует кровоток и тонус гладкой мускулатуры, модулирует секрецию эпителия и способствует заживлению язв [4, 5].

• 2012 - Сероводород: спасательная молекула для защиты и восстановления слизистой оболочки

Сероводород (H2S) является новейшим эндогенным газотрансмиттером, который, как сообщается, выполняет множество физиологических и патологических функций в различных тканях. Исследования, проведенные за последнее десятилетие, показали, что H2S может быть синтезирован многочисленными путями, а его биодоступность регулируется за счет его превращения в различные биохимические формы. H2S проявляет свои биологические эффекты различными способами, включая окислительно-восстановительную регуляцию белков и низкомолекулярных тиолов, полисульфидов, тиосульфатов/сульфитов, кластерных белков железа и серы, а также обладает антиоксидантными свойствами, которые влияют на множественные клеточные и молекулярные реакции.

Понимание точных патофизиологических сигнальных механизмов и метаболизма H2S является предметом активных исследований. Выяснение взаимодействия H2S в различных тканях с другими биохимическими молекулами и различными сигнальными медиаторами становится все более сложным.

Эти результаты демонстрируют, что доноры H2S могут подавлять экспрессию молекул адгезии и провоспалительных цитокинов, таким образом, идентифицируя H2S, ферменты его синтеза и молекулярные мишени (например, КАТФ-каналы) в качестве потенциальных мишеней для новых противовоспалительных методов лечения.

Таким образом, все приведенные выше данные демонстрируют, что H2S индуцирует цитопротекцию по антиапоптотическому пути.

• 2013 - Химическая биология сероводорода: патофизиологическая роль и обнаружение

Короткий курс инфузии H2S был связан с уменьшением повреждения легких и почек. Длительная инфузия не усиливала защиту. Системно инфузия сероводорода усиливала как провоспалительную реакцию во время эндотоксемии, о чем свидетельствуют повышенные уровни TNF-α, так и противовоспалительную реакцию, о чем свидетельствует повышенный уровень IL-10. В LPS-стимулированной цельной крови здоровых добровольцев совместная инкубация с H2S оказывала исключительно противовоспалительное действие, приводя к снижению уровня TNF-α и повышению уровня IL-10. Совместная инкубация с нейтрализующим антителом IL-10 частично устраняла снижение уровней TNF-α. В заключение, короткий курс инфузии сероводорода уменьшал повреждение органов во время эндотоксемии, по крайней мере, частично за счет повышения регуляции ИЛ-10.

• 2012 - Короткий курс инфузии донора сероводорода ослабляет индуцированное эндотоксемией поражение органов за счет стимуляции противовоспалительных путей, без дополнительной защиты от продолжительной инфузии

H2S вызывает апоптоз в HPSCs, активируя митохондриальный путь. Предполагается, что H2S может быть одним из факторов, модифицирующих патогенез пульпита, вызывая потерю жизнеспособности HPSC в результате апоптоза.

• 2011 - Сероводород вызывает апоптоз в стволовых клетках пульпы человека

Уровень эндогенного H2S повышался по мере возникновения инфекции и градиента обострения инфекции. Мы можем предположить, что эндогенный H2S участвовал в воспалительной реакции абдоминальной инфекции и мог быть одним из серологических показателей, связанных с градиентом инфекции.

• 2012 - P53 Изменения уровня и клиническое значение эндогенного сероводорода у больных с острой абдоминальной инфекцией

Свидетельства показали, что H2S оказывает очевидное влияние на сокращение гладкой мускулатуры толстой кишки и может усиливать перистальтику кишечника при медленных запорах. В нашем эксперименте установлено, что H2S оказывает противовоспалительное действие в профазе острой инфекции брюшной полости.

• 2014 - P48 Регуляция сероводорода в пищеварительной системе

• 2010 - Сероводород улучшает миграцию и выживание нейтрофилов при сепсисе за счет активации K+ATP-каналов.

• 2012 - Сероводород и разрешение острого воспаления: сравнительное исследование с использованием нового флуоресцентного зонда.

• 2008 - Остаться в живых: бактериальное ингибирование апоптоза при инфекции

Считается, что H2S играет две противоречивые роли в воспалении. Он действует как про- и противовоспалительная молекула (9). Ли и др. сообщили, что физиологическая концентрация H2S оказывает противовоспалительное действие, в то время как более высокие концентрации H2S могут оказывать провоспалительное действие (10). Воспалительная роль H2S также изучалась в различных системах. В желудочно-кишечном тракте регулирующая роль H2S активирует каналы KATP, чтобы стимулировать воспалительную реакцию (57). Подобная функция H2S наблюдалась в поджелудочной железе (7), но фактические механизмы в значительной степени неизвестны. В заключение, путь H2S является возможным путем нацеливания на лечение воспаления. Однако предстоит проделать большую работу для понимания механизмов противоречивой роли H2S в воспалении.

• 2012 - Перекрёстные помехи между сигнальными путями H2S и NO

• 2013 - Газотрансмиттеры, яды и противомикробные препараты: это газ, газ, газ!

Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что дисбактериоз (аномальный микробный состав или функция) может способствовать, если не вызывать, хроническому воспалению кишечника. 5,7 Это воспаление может быть вызвано либо аномальным составом энтеробактерий с повышенным соотношением агрессивных и защитных видов, дефектным производством короткоцепочечных жирных кислот и других защитных микробных продуктов, либо усиленным производством сероводорода и нитратов, блокирующих бутират. обмен веществ и нарушение слизистого барьера.

• 2010 - Воспаление и питание при хронических заболеваниях

• 2013 г. - Возможная роль сероводорода в патогенезе сосудистой дисфункции при септическом шоке.

Эти результаты показали, что физиологические концентрации H2S могут индуцировать апоптоз клеток PDL и HGF при пародонтите, предполагая, что H2S может играть важную роль в повреждении тканей пародонта при заболеваниях пародонта.

• 2009 - Сероводород индуцирует апоптоз в клетках периодонта человека.

• 2010 - Сероводород, полученный из бактерий, способствует выработке IL-8 эпителиальными клетками.

Мы показали, что инактивация ферментов, продуцирующих сероводород (цистатионин-бета-синтаза, цистатионин-гамма-лиаза или 3-меркаптопируват-сульфотрансфераза) и NO-синтазы, у некоторых грам (+) и грам (-) бактерий делает их высокочувствительными к различным классам антибиотиков. (Гусаров и др., Science 325 (2009) 1380–1384; Шаталин и др. Science 334 (2011) 986–990). Мы также представили доказательства того, что NO, полученный из Bacillus anthracis, имеет решающее значение на ранней стадии инфекции (Shatalin et al. PNAS 105 (2008) 1009–1013). Здесь мы показываем, что: (1) мутации cbs/cse и nos изменяют глобальный профиль транскрипции генов Bacilli; (2) нарушен процесс апорообразования у мутантов cbs/cse и nos B. anthracis; (3) снижена вирулентность мутантов cbs/cse и nos B. anthracis.

• 2014 - S7-6 Роль H2S и NO в спорообразовании и вирулентности Bacillus anthracis

Кстати. есть также S. enterica, не производящий сероводород, который, вероятно, может (пока нет исследований по этому поводу) вызывать сальмонеллез. Таким образом, используя тиосульфат в качестве акцептора электронов и производя$H_2S$может не иметь существенного значения для инфекции. (Есть и другие акцепторы электронов, не относящиеся к сере, например, нитраты, фумараты и т. д., в случае анаэробного метаболизма.)

• 2013 г. - Генетический анализ изолятов Salmonella enterica Serovar Typhimurium и S. enterica Serovar Infantis, не продуцирующих сероводород, в Японии.

• 2011 - Salmonella enterica Serovar Typhimurium, колонизирующая просвет кишечника курицы, медленно растет и активирует уникальный набор генов вирулентности и метаболизма

• 2013 - Сальмонелла использует энергетическое такси, чтобы извлечь выгоду из воспаления кишечника.

• 2006 - Роль глюконеогенеза и цикла трикарбоновых кислот в вирулентности Salmonella enterica Serovar Typhimurium у мышей BALB/c.

• 1981 - Аэротаксис у Salmonella typhimurium: роль транспорта электронов.

• 2010 - ИДЕНТИФИКАЦИЯ НОВЫХ ГЕНОВ Вирулентности SALMONELLA ENTERICA

• 2014 г. - Увеличение распространенности сероводородотрицательных сальмонелл в розничном мясе.

В целом сероводород и другие газотрансмиттеры являются важными факторами вирулентности многих патогенов.

Ответ Алана Бойда

Производство сероводорода используется как удобный метод выявления наличия патогенных сальмонелл, с вирулентностью это связывать нечего.

с чем я согласен.