《Nature Metabolism》内源性氰化物对哺乳动物细胞代谢的调控：打破认知，开拓新篇

生物学的神秘世界里，气体信号分子一直是科学家们深入探索的领域。像一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2?S）这些小分子，早已被证实能在哺乳动物细胞中发挥重要的信号传导作用。然而，氰化物在哺乳动物细胞和组织中的角色，却一直充满争议。多个机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Metabolism》杂志上。

　　

内源性氰化物对哺乳动物细胞代谢调控的研究解读

在生物学的神秘世界里，气体信号分子一直是科学家们深入探索的领域。像一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2?S）这些小分子，早已被证实能在哺乳动物细胞中发挥重要的信号传导作用。然而，氰化物在哺乳动物细胞和组织中的角色，却一直充满争议。长久以来，氰化物被视为一种细胞毒性分子，人们对它的认知多停留在其有害的一面。但近年来，一些研究却发现，低浓度的氰化物似乎有着不一样的 “魔力”，这让科学家们不禁思考：氰化物在哺乳动物体内，是否也有着不为人知的 “另一面” 呢？它究竟是单纯的 “破坏者”，还是身兼重要的调节功能呢？为了解开这些谜团，来自瑞士弗里堡大学、德国莱布尼茨分析科学研究所等多个机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Metabolism》杂志上。

研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。在检测氰化物方面，使用了氰化物选择性电极法、液相色谱 - 串联质谱法（LC - MS/MS）以及基于单氰基 - 钴宾酰胺（MCC）的分光光度法等，这些方法能够精准地检测不同样本中的氰化物含量。对于细胞和组织的处理，通过细胞培养、组织匀浆等操作获取研究样本。在探究蛋白质修饰时，运用了蛋白质组学和 LC - MS/MS 技术，从而深入分析蛋白质的硫氰化修饰情况。

在研究结果部分，首先是氰化物的内源性生成。研究发现，哺乳动物的肝脏、脾脏等多种组织以及多种细胞系都能内源性产生氰化物。其中，肝脏产生的氰化物量最高。甘氨酸（glycine）可以刺激氰化物的生成，且这一过程是酶促反应，主要发生在溶酶体中。溶酶体的酸性环境（pH 约为 4.5）以及过氧化物酶的活性对氰化物的产生至关重要。过氧化物酶（如髓过氧化物酶 MPO 和过氧化物酶体增殖物激活受体 PXDN）利用H2?O2?和氯离子产生次氯酸（HOCl），HOCl 与甘氨酸反应生成氰化物。

其次，关于氰化物诱导的蛋白质修饰。研究表明，内源性生成的氰化物可诱导蛋白质发生硫氰化修饰（S-cyanylation）。在小鼠肝脏和 HepG2 细胞中，都检测到了蛋白质的硫氰化修饰，且甘氨酸能够增加这种修饰。通过对模型蛋白甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢酶（GAPDH）和甘油 - 3 - 磷酸脱氢酶（GPDH）的研究发现，氰化物对不同蛋白质的活性影响不同，既可以激活某些蛋白质，也能抑制另一些蛋白质的活性。

然后，是内源性氰化物对细胞功能的影响。研究显示，内源性氰化物对细胞生物能量学和增殖有着重要作用。甘氨酸通过增加氰化物的生成，能够促进线粒体电子传递和 ATP 生成，进而支持细胞增殖。但当氰化物浓度过高时，反而会抑制细胞的生物能量学功能和增殖。这表明内源性氰化物在细胞中存在一个浓度的平衡点，只有在适宜的浓度范围内，才能发挥其对细胞的有益作用。

此外，低剂量的氰化物捐赠还具有细胞保护和器官保护作用。在缺氧和缺氧 - 再灌注模型中，甘氨酸补充或低浓度的 KCN 能够保护 HepG2 细胞免受损伤，减少细胞死亡。在小鼠模型中，给予甘氨酸或苦杏仁苷（amygdalin）等氰化物供体，可以降低心肌梗死面积，减轻肝脏和肺脏的损伤。

最后，在非酮症高甘氨酸血症（NKH）方面，研究发现 NKH 患者来源的成纤维细胞中氰化物生成显著增加。由于 NKH 患者体内甘氨酸代谢相关基因发生突变，导致细胞内甘氨酸积累，进而使氰化物生成增多，细胞的线粒体电子传递链活性、ATP 生成、细胞活力和增殖速率均显著降低。

综合来看，这项研究意义重大。它打破了人们对氰化物的传统认知，证实了氰化物是一种内源性的哺乳动物调节气体递质，与 NO、CO 和H2?S属于同一类。内源性氰化物通过多种机制调节细胞代谢，在维持细胞正常功能中发挥着不可或缺的作用。同时，研究也为理解非酮症高甘氨酸血症等疾病的发病机制提供了新的视角，为开发相关治疗策略奠定了理论基础。不过，目前仍有许多问题有待进一步研究，比如氰化物的产生是如何精确调控的，硫氰化修饰如何精准地作用于特定蛋白质，以及氰化物与其他气体递质之间的相互作用机制等。相信随着研究的不断深入，这些问题将逐渐得到解答，为生命科学和健康医学领域带来更多的突破。