第23卷第5期 唐山师范学院学报 2001年9月 Vol. 23 No.5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2001
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收稿日期：2001-03-12
作者简介：陈静（1970-），女，重庆人，华北煤炭医学院细胞生物学教研室讲师，在读研究生。 - 15 - 陈 静 赵守城
钝化膜
(华北煤炭医学院 细胞生物学教研室，河北 唐山 063000)
摘 要：一氧化碳（CO ）是与一氧化氮（NO ）相似的信使分子，在人体内广泛存在。它可以通过酶解血红
素氧合酶（HO ）而在多种细胞产生，是一种鸟苷酸环化酶（sGC ）的激活剂。近来研究表明，CO 对呼吸系统、心血管系统、神经系统等均发挥调节作用。 中图分类号：Q25; O61 文献标识码：A 文章编号：1009-9115（2001）05-0015-02
长期以来，人们一直认为一氧化碳（CO ）是一种对生物体有害的物质，并不知道内源性CO 存在于
生物体内并具有重要而广泛的生物学功能。最近研究发现，CO 是与一氧化氮（NO ）相似的信使分子，在人体内广泛存在，它对呼吸系统、心血管系统、神经系统等均发挥调节作用。
1 内源性CO 的产生
在人的体内，内源性CO 的产生至少可通过两条途径：一是脂质过氧化，但是由此产生的CO 是否具有生理活性，是否对细胞功能进行调节仍不清楚；另一条途径是被大家所确认的，即血红素在血红素氧合酶（heme oxygenase ，HO ）的作用下，生成CO 和胆绿素，后者在胆绿素还原酶的作用下很快又转变为胆红素。而CO 则可结合到其他一些酶分子的Fe-S 中心及细胞质可溶性鸟苷酸环化酶（sGC ）的铁原子上而激活sGC ，使其分解GTP ，产生cGMP ，它作为细胞内第二信使发挥其对细胞生理功能的调节作用（见图1）。 胆红素Ⅸα
胆绿素还原酶
血红素
分子动力学仿真
GTP cGMP
图1 内源性CO 的产生及功能
第23卷第5期唐山师范学院学报2001年第5期
2 血红素氧合酶（heme oxygenase，HO）
HO作为CO生成过程中的限速酶，在人体内的分布相当广泛，网状内皮细胞、脑、肺、肾、小肠粘膜、肺泡巨噬细胞等都有HO分布。现已发现，HO至少有2种异构体，即HO1和HO2。HO1为诱导型，主要分布于脾脏、肝脏、骨髓，参与衰老红细胞的降解。HO1的诱导物质主要有：血红素、Hb、重金属、大量激素、内毒素等，在这些物质的诱导下，HO1可产生酶活性。HO2为结构型（即组成型），主要分布于脑组织，与CO发挥神经递质的功能密切相关。
通过原位杂交技术发现HO2 的mRNA在脑组织中的细胞定位与sGC的细胞定位一致，这些部位恰恰是一氧化氮合酶（nitric oxide synthase ，NOS）表达缺乏的地方，而且这些细胞的cGMP含量与HO的活性直接相关[1]，因此认为CO很可能就是激活sGC的气体分子。另有报道，CO可增加cGMP的活性，刺激组织细胞cGMP的生成并增强cGMP依赖性的生理活动。
3 CO作用于HO的分子机制
CO在生物体内主要通过激活sGC升高cGMP来介导生理效应。CO未与亚铁血红素Fe2+ 结合前，Fe2+位于卟啉环外以高自旋形式存在；当与CO结合之后，Fe2+以低自旋结构进入卟啉环平面内，致
使sGC的构型改变从而被激活，被激活的sGC立即催化GTP形成cGMP，cGMP作为第二信使发挥生理效应[2]。体外实验表明，CO能激活粗制品及纯化的sGC，当二者结合后，即表现出酶活性。
4 CO的主要生理功能
CO不仅是血红素代谢相关的副产品，而且对血管系统具有重要的调节功能。由于CO在有机溶剂中溶解度比水中大，因此CO能快速通过细胞膜，使其以自分泌和旁分泌的形式作用于相邻细胞。CO通过作用于cGMP信号转导通路引起血管扩张。
CO还可以通过NO来介导它在体内的生理效应。在神经系统，CO的抑制剂潜在地促进NO介导的cGMP的升高。而外源性的CO在相同的浓度下可阻断NO介导的cGMP的升高。显示CO可以调节NO-cGMP的信号系统[3]。
此外，CO还可以通过超极化机制、过氧化物机制、钙动态转换等多种机制在体内发挥调节作用。
CO作为一种新型气体血管活性分子的作用正被人们所认识，特别是内源性CO对血管的生理作用以及它与NO之间的相互关系，已成为人们关注的焦点。越来越多的证据表明，CO与NO一样在体内起着时空信使的作用。目前关于CO的作用机制仍不完全清楚，许多问题仍需进一步研究。
参考文献：
北大校花李莹
[1]Wang R et al. Br J Pharmacol[J], 1997,121(5):927-934.
[2]王关嵩，等.生命的化学[J],2001,21(1):10-11.
[3]Ingi T, Cheng J, Ronnett G V. Neuron[J], 1996, 16(4): 835-842.
Produce and Physiological Function of Endogenous CO
2010江苏数学CHEN Jing ZHAO Shou-cheng
(Cell Biology Teaching ang Research Section, North China Coal Medical College, Hebei Tangshan 063000) Abstract: Carbon Monoxide (CO) is a messenger molecule similar to nitrous oxide (NO). CO exists widely throughout human bodies, which can form several cells through enzymolysis heme oxyenase (OH) and is an activator of guanylate cyclase (sGC). Recent researches indicate that CO have regulating effects on respiratory system, cardiovascular system, nervous system, etc.
Key Words: carbon monoxide (CO); heme oxygenase (OH); guanylate cyclase (sGC)
责任编辑、校对：李春香
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