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线粒体呼吸失调与某些疾病发生有密切关系，位于各类心脏病发病之首的急性心肌缺血就是一个典例。通过天然或人工合成的化学物质对心肌线粒体呼吸作用影响的研究，可为急性心肌缺血的治疗和药物筛选提供基础。急性心肌缺血时，线粒体质子渗透、线粒体呼吸和氧利用发生变化，内源性ATP依赖性钾通道（KATP）关闭，血管平滑肌异常收缩，心肌供血不足或断流。当线粒体呼吸异常成为发病的重要因素时，探索线粒体呼吸的调节机制成为解决急性心肌缺血问题的重要研究领域。大蒜硫化物对线粒体呼吸具有调控作用，调控线粒体呼吸作用与线粒体微环境pH值、代谢物种类、浓度和时间有关。新世纪以来，硫化氢（H2S）舒张异常收缩血管平滑肌，具有抗急性心肌缺血效应，引发了人们对H2S作用于急性心肌缺血调控机制的研究兴趣。然而，由于H2S气体直接使用存在过量时毒性不易控制和人们心里难以接受等问题，寻找安全、稳定和可控H2S来源成为解决问题的突破口。大蒜含有脂溶性和水溶性硫化物，在血管内经红细胞膜内外巯基交换和脱氧血红蛋白半胱氨酸残基修饰可生成H2S，奠定了血管内大蒜硫化物-H2S-KATP开放的物质基础。但仅在线粒体存在下，大蒜硫化物-H2S可否转化及其条件悬而未决。因此，分析大蒜提取液中有机硫化物在不同pH环境和提取时间的降解情况和元素硫情况，观察大蒜提取液、有机硫化物、元素硫和H2S对心肌线粒体呼吸的调控作用，探索大蒜硫化物在心肌线粒体存在下转变成H2S的基本过程，建立大蒜硫化物在线粒体经元素硫转变H2S的机制成为研究的主要内容。研究目的：分析大蒜提取液中有机硫化物随时间和pH变化规律及元素硫生成情况，观察大蒜提取液、有机硫化物、元素硫和H2S对心肌线粒体呼吸作用的影响，建立在心肌线粒体存在下大蒜硫化物经元素硫转变为H2S的基本过程，提供安全、稳定和可控的H2S有效来源。研究结果：70%乙醇提取大蒜脂溶性有机硫化物时，随时间延长，二烯丙基三硫醚（大蒜素，DATS）、二烯丙基二硫醚（DADS）和二烯丙基硫醚（DAS）含量降低，由于DATS迅速降解，DADS含量较高，二烯丙基甲硫醚（AMS）和二苯基二硫醚（DPDS）没有检出；弱碱性条件有利于DATS向DADS转化；大蒜提取液中有元素硫检出；结合线粒体基质弱碱性微环境，线粒体适宜元素硫转化为H2S，调控线粒体呼吸。在有氧条件和缺氧条件下，以鱼藤酮为线粒体复合物I抑制剂，琥珀酸为线粒体FADH2短链底物，低浓度大蒜提取液促进线粒体呼吸，高浓度大蒜提取液抑制线粒体呼吸；在实验浓度下，DATS、DADS和DAS只显现了对线粒体呼吸促进作用，对于促进线粒体呼吸作用，大蒜提取液效应低于DADS效应，强于DATS和DAS效应；大蒜提取液、元素硫和H2S对线粒体呼吸调控作用具有相似性，表现为低浓度促进线粒体呼吸，高浓度抑制线粒体呼吸；差异是由促进线粒体呼吸变为抑制线粒体呼吸的浓度不同，大蒜提取液、元素硫和H2S由促进效应转为抑制效应的浓度依次降低，转为抑制效应后，显示升高态4呼吸（State4），导致质子漏出，氧化磷酸化脱偶联，降低态3呼吸（State3），延迟态3呼吸恢复态4呼吸时间（TS3-4），减少线粒体呼吸控制率（RCR）；多数情况下，调控效应有氧条件大于缺氧条件。元素硫由牛心线粒体，在葡萄糖参与下，670nm处检出吸收峰，表明元素硫作为电子供体，在线粒体发生氧化反应生成了H2S，同样条件下，DATS、DADS和DAS未见H2S生成，大蒜硫化物转变为H2S过程复杂，可能有水溶性硫化物通过还原性谷胱甘肽（GSH）含量和活力保持，参与线粒体内H2S产生和持续释放。在较短时间内，大蒜脂溶性硫化物转变为元素硫，作为线粒体呼吸链复合物II的电子供体，参与辅酶Q介导电子传递，在线粒体内膜基质弱碱性环境中，氧化生成H2S，参与细胞色数c氧化酶（CcO）电子传递抑制过程，抑制线粒体呼吸；大蒜硫化物作为H2S前体，成为抗急性心肌缺血的遴选药物；大蒜硫化物除了在血管中由红细胞膜内外巯基交换和脱氧血红蛋白半胱氨酸残基修饰可以生成H2S外，在线粒体中经元素硫可以产生H2S；由于大蒜硫化物和降解产物对线粒体呼吸影响不同，可以实现由大蒜硫化物提供安全、稳定和可控的H2S，提高抗急性心肌缺血效应。研究结论：70%乙醇提取大蒜脂溶性有机硫化物，随时间延长DATS、DADS和DAS含量下降，弱碱性条件有利于DATS向DADS的转化；大蒜提取液有元素硫检出，结合线粒体基质弱碱性微环境，线粒体适宜元素硫转化为H2S，产生调控线粒体呼吸作用。在缺氧条件和有氧条件下，以鱼藤酮为抑制剂和琥珀酸钠为底物，低浓度大蒜提取液促进线粒体呼吸，高浓度大蒜提取液抑制线粒体呼吸作用；大蒜有机硫化物促进线粒体呼吸作用，DADS最强，DATS低于DADS，DAS最小；大蒜提取液促进线粒体呼吸作用低于DADS，强于DATS和DAS；大蒜提取液、元素硫和H2S均具有调控线粒体呼吸作用，低浓度促进线粒体呼吸，高浓度抑制线粒体呼吸；大蒜提取液、元素硫和H2S的变化浓度依次降低；上述调控效应有氧条件大于缺氧条件。元素硫在牛心线粒体和葡萄糖存在下，在670nm处检出吸收峰，表明元素硫在线粒体发生氧化反应生成了H2S，同样条件下，DATS、DADS和DAS未见670nm吸收峰。研究意义：明确了大蒜提取液、有机硫化物、元素硫和H2S对线粒体呼吸作用的影响不同，原因是大蒜硫化物经心肌线粒体生成了H2S；由于直接采用气体H2S毒性不易控制和心理因素影响，大蒜硫化物经心肌线粒体生成H2S，解决了H2S作为治疗急性心肌缺血遴选药物的安全、稳定和可控的来源问题。创新点：大蒜提取液的HPLC分析表明了弱碱性条件有利于DATS向DADS转化；比色分析法表明大蒜提取液有元素硫存在。大蒜有机硫化物中DATS、DADS和DAS具有促进线粒体呼吸作用；大蒜提取液、元素硫和H2S对线粒体呼吸的影响具有浓度依赖性：低浓度促进线粒体呼吸，高浓度抑制线粒体呼吸。确立了线粒体基质弱碱性环境中，在牛心线粒体和葡萄糖存在时，经3-4小时，大蒜硫化物经元素硫转变为H2S。提供了安全、稳定和可控的H2S来源途径。