固态S-亚硝基谷胱甘肽的光解：一氧化氮释放的机制与动力学

《Nitric Oxide》：Photolysis of Solid-State S-Nitrosoglutathione: Mechanism and Kinetics of Nitric Oxide Release

　　

帕尔塔·萨拉蒂·希特（Partha Sarathi Sheet）|格格利·劳特纳（Gergely Lautner）|马克·E·迈耶霍夫（Mark E. Meyerhoff）|史蒂文·P·施文德曼（Steven P. Schwendeman）

密歇根大学药学系，美国密歇根州安娜堡，48109

摘要

S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）是一种内源性的一氧化氮（NO）供体分子。固体GSNO的光解可以有效作为吸入型一氧化氮（iNO）治疗的NO来源。在本研究中，使用窄带LED光在不同波长和光强条件下对固体GSNO进行了光解。通过核磁共振（NMR）、紫外光谱（UV）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、电子顺磁共振（ESR）、热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）和超高效液相色谱-质谱联用仪（UPLC-MS）研究了GSNO的光解效率、分解产物的存在情况以及其光解途径。使用340 nm、385 nm和470 nm的LED光源时，NO的初始光解产率分别为0.37±0.03%、0.10±0.01%和0.02±0.01%（n = 3次独立实验）。光解后的固体GSNO与空气中的氧气反应，立即生成了一种分子量为约354的谷胱甘肽衍生物，表明可能形成了磺酰过氧基自由基GS(O)₂O^•，但没有检测到稳定的硫基自由基。然而，光解产物并未与NO重新结合形成GSNO，这强烈表明在实验条件下GSNO的光解是不可逆的。根据X射线粉末衍射（PXRD）和SEM分析，光解后GSNO失去了其结晶性。因此，这些数据可能有助于将GSNO开发为iNO治疗的固相NO来源。

章节摘录

引言

一氧化氮（NO）气体作为一种选择性的肺血管扩张剂和强大的抗菌剂，在肺医学中具有重要作用[1]、[2]、[3]。一氧化氮还能通过减少血小板的激活和聚集来防止血栓形成[4]、[5]、[6]、[7]、[8]。吸入型一氧化氮（iNO）的治疗应用最早在20世纪90年代初被提出[9]。吸入型一氧化氮（iNO）通过作用于肺血管来发挥作用

材料

S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO，≥97%）由PharmaBlock（美国）公司提供。L-谷胱甘肽还原型（GSH，≥98%）和L-谷胱甘肽氧化型（GSSG，≥98%）由Sigma-Aldrich公司提供。电子顺磁共振（EPR）样品管和Dino-Lite USB数字显微镜AF4915ZTL - 1.3MP（10x - 140x倍率）由Thermo Fisher Scientific公司提供。ACQUITY UPLC Peptide BEH C18色谱柱（300?，1.7 μm粒径）也由该公司提供

结果与讨论

S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）是一种内源性的一氧化氮供体，可作为NO的化学储存库，并具有用于气相NO输送的光解潜力。在本研究中，采用了与我们之前关于SNAP的研究类似的方法，研究了GSNO在固态下的光解动力学和NO释放机制[45]。固体GSNO是一种相对稳定的亚硝基硫醇[48]。在光照作用下，固体GSNO中的S-N键会发生均裂反应

结论

固态内源性RSNO S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）在光照条件下会释放NO。波长为340 nm、385 nm或470 nm的LED光可以在常温下生成大量的一氧化氮（NO）气体，具有潜在的治疗价值。光解副产物谷胱甘肽基硫基自由基（GS^•）非常不稳定，可以与另一个谷胱甘肽基硫基自由基（GS^•）结合生成二硫化物GSSG。在空气中，这种硫基自由基可以

作者贡献声明

帕尔塔·萨拉蒂·希特（Partha Sarathi Sheet）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、资源准备、方法设计、实验设计、概念构思。史蒂文·P·施文德曼（Steven P. Schwendeman）：撰写 – 审稿与编辑、数据验证、项目监督、资源协调、方法设计、实验设计、资金筹集、概念构思。马克·E·迈耶霍夫（Mark E. Meyerhoff）：撰写 – 审稿与编辑、资金筹集、概念构思。格格利·劳特纳（Gergely Lautner）：撰写 – 审稿与编辑、数据验证、项目监督、资源协调

致谢

本研究得到了美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）的资助，项目编号为R01EB028775。内容仅代表作者观点，不一定代表NIH的官方立场。同时，我们还要感谢Karl F. Olsen、Rose Ackermann和Brian Shay在技术上的协助。