综述：慢性肾脏病中的氧化还原网络衰竭：硫化氢缺乏、活性硫物种失调与尿毒症毒素–AhR–线粒体轴

《Antioxidants》：Redox Network Failure in Chronic Kidney Disease: Hydrogen Sulfide Deficiency, Reactive Sulfur Species Dysregulation and the Uremic Toxin–AhR–Mitochondrial Axis

　　

慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）影响全球约7亿人，是终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）、心血管疾病和过早死亡的主要原因。尽管氧化应激长期以来被认为是CKD进展的核心，但传统的抗氧化策略并未持续改善临床结局，表明仅凭活性氧（reactive oxygen species，ROS）过多无法完全解释潜在的疾病病理生理学。新出现的证据支持更广泛的氧化还原网络衰竭范式，其特征为ROS、一氧化氮（nitric oxide，NO）和活性硫物种（reactive sulfur species，RSS）之间协调信号的中断。在此框架中，硫化氢（hydrogen sulfide，H₂S）作为一种主要的内源性RSS，是肾脏氧化还原稳态的关键调节因子。CKD始终与全身和肾脏H₂S缺乏相关，伴有胱硫醚β合酶（cystathionine β-synthase，CBS）、胱硫醚γ裂解酶（cystathionine γ-lyase，CSE）和3-巯基丙酮酸硫转移酶（3-mercaptopyruvate sulfurtransferase，3-MST）的下调，以及转硫途径受损和线粒体硫化物氧化紊乱。重要的是，这种缺乏不能仅由肾功能下降解释，而是反映了H₂S生物合成的主动抑制。尿毒症毒素，特别是硫酸吲哚酚（indoxyl sulfate，IS），通过激活芳烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）参与该过程，AhR抑制特异性蛋白1（specificity protein 1，Sp1）依赖的H₂S产生酶转录。该IS–AhR–Sp1轴为毒素积累与氧化还原网络硫臂破坏之间提供了机制联系，放大了氧化应激、内皮功能障碍、线粒体损伤、铁死亡易感性和纤维化重塑。除了H₂S自身，下游RSS，包括过硫化物、多硫化物和硫代硫酸盐，可能代表硫依赖氧化还原信号的主要生物活性介质，其在CKD中的协调耗竭可能损害超出H₂S测量单独反映的氧化还原缓冲能力。本综述整合当前证据，提出一个概念模型：CKD进展涉及协调氧化还原信号的失败——特征为前馈网络崩溃和阈值依赖的自我维持高ROS状态转变——其中H₂S缺乏代表这一更广泛网络干扰中一个机制支持的组成部分。该框架强调了在CKD中靶向氧化还原网络恢复而非孤立氧化途径的治疗潜力。

1. 慢性肾脏病中的氧化还原网络衰竭
慢性肾脏病（CKD）影响全球约7亿人，是终末期肾病（ESRD）、心血管疾病和过早死亡的主要原因。尽管病因多样，但CKD亚型共有的特征是进行性氧化还原稳态破坏。氧化应激（定义为促氧化生成与抗氧化防御之间的失衡）长期以来被认为与肾损伤、血管功能障碍和全身并发症相关。该以活性氧（ROS）过度为中心的框架未能完全解释持续疾病进展或抗氧化治疗的有限疗效。临床和实验证据表明，非特异性抗氧化策略未持续改善肾或心血管结局，表明仅ROS过多无法涵盖潜在病理生理学。氧化还原调节目前被理解为一个整合网络，涉及ROS、一氧化氮（NO）和活性硫物种（RSS）之间的协调相互作用。这一转变强调氧化还原信号的失调，而非简单的氧化剂积累。在此网络中，硫化氢（H₂S）作为一种主要内源性RSS，是肾脏氧化还原稳态的关键调节因子。它由肾脏中的胱硫醚β合酶（CBS）、胱硫醚γ裂解酶（CSE）和3-巯基丙酮酸硫转移酶（3-MST）产生，参与线粒体代谢、肾小管转运和氧化还原信号调节。H₂S主要通过激活核因子红系2相关因子2（Nrf2）调节抗氧化防御，并调节炎症和纤维化通路。累积证据表明，CKD的特征是全身和肾脏H₂S缺乏，与H₂S产生酶表达降低和生物合成受损相关。重要的是，这种缺乏不能仅由肾脏排泄功能下降解释，而是反映了H₂S产生的主动抑制。尿毒症毒素，特别是硫酸吲哚酚（IS），通过激活芳烃受体（AhR）参与该过程，AhR抑制特异性蛋白1（Sp1）依赖的H₂S产生酶转录，从而将毒素积累与硫介导氧化还原信号破坏联系起来。需注意，循环H₂S水平仅代表更广泛硫信号网络的一个组成部分，该网络包括游离硫化物、结合硫烷硫、过硫化物和氧化硫代谢物（如硫代硫酸盐）；这些相互关联池的破坏可能共同导致CKD中氧化还原调节受损。本综述提出H₂S缺乏可能代表氧化还原网络硫臂的功能性衰竭，导致CKD中协调氧化还原调节的丧失——这一框架为持续疾病进展、心血管易感性和传统抗氧化方法疗效有限提供了机制基础。为发展此框架，以下部分主要聚焦于将H₂S缺乏与CKD中硫介导氧化还原失调联系起来的分子和实验证据，包括IS–AhR–Sp1轴、线粒体硫化物氧化、蛋白质过硫化、内皮功能障碍和炎症信号。转化和临床发现被纳入以支持这些机制的生物学相关性，同时从机制和转化角度讨论治疗意义，而非作为全面的临床治疗综述。本叙事综述通过截至2026年3月在PubMed和Google Scholar中的文献检索进行，使用关键词组合包括“hydrogen sulfide”、“chronic kidney disease”、“indoxyl sulfate”、“aryl hydrocarbon receptor”、“oxidative stress”和“redox signaling”。优先选择与肾脏H₂S生物学和CKD相关氧化还原失调相关的原始实验和转化研究。如果研究报告了与CKD中H₂S生物学、尿毒症毒素信号或氧化还原调节相关的原始实验或临床数据，则纳入研究。仅将综述文章用于广泛概念背景，而不作为主要机制来源。

2. 肾脏H₂S生物学与氧化还原调节
2.1. 肾脏H₂S产生的酶来源和区室控制
H₂S是肾脏中的内源性气体递质，与NO和一氧化碳（CO）并列，参与肾脏血流动力学、肾小管转运、线粒体代谢和氧化还原调节。它通过三个酶系统从半胱氨酸和同型半胱氨酸生成：CBS、CSE和3-MST。CBS和CSE在转硫途径中运作，而3-MST通过胞质和线粒体途径（与半胱氨酸转氨酶或D-氨基酸氧化酶偶联）产生H₂S。肾脏是H₂S产生的主要部位，具有独特的肾内分布。CBS和CSE主要在近端小管细胞中表达，而CSE也在肾小球结构中检测到，支持区室特异性H₂S生成。3-MST主要参与线粒体H₂S产生，尤其是通过3-MST/D-氨基酸氧化酶途径。H₂S的生物利用度不仅由酶表达决定，还受底物可用性、亚细胞定位以及通过硫化物:醌氧化还原酶（SQR）和下游氧化途径的线粒体分解代谢影响。这种多层调节使H₂S产生对代谢应激和尿毒症毒素高度敏感，为CKD中观察到的H₂S生物合成减少提供了机制基础。除近端小管细胞外，H₂S产生酶在多种肾细胞类型中表达，具有不同的分布和功能意义。CSE是肾小球区室中主要的H₂S来源，表达于足细胞、系膜细胞和肾小球内皮细胞，而CBS富集于近端小管上皮，3-MST主要通过肾小管和肾小球部分的线粒体途径贡献。这种细胞类型特异性赋予对H₂S耗竭的不同易感性：在系膜细胞中，高糖条件抑制CSE并增加转化生长因子-β1（TGF-β1）驱动的基质积累和增殖，这些效应可被H₂S补充逆转；在足细胞中，CSE下调放大同型半胱氨酸和阿霉素诱导的氧化损伤和肾小球硬化。在肾成纤维细胞中，H₂S供体抑制TGF-β1/Smad依赖的肌成纤维细胞分化和胶原沉积，将H₂S缺乏定位为独立于肾小管损伤的间质纤维化的允许因素。这些发现表明，CKD中H₂S耗竭并非均匀影响所有肾细胞类型：肾小球CSE受损、通过IS–AhR–Sp1轴的肾小管CBS抑制以及成纤维细胞H₂S信号丧失对整体疾病进展的相对贡献可能因CKD病因和分期而异，可能需要细胞类型特异性靶向才能达到最佳治疗效果。

2.2. H₂S依赖的肾微血管和肾小管功能调节
H₂S主要通过蛋白质过硫化调节细胞信号，这是一种可逆的半胱氨酸残基修饰，改变蛋白质活性和相互作用网络。该机制使H₂S能够调节调节血管张力、离子转运和细胞应激反应的通路。在肾脏中，H₂S通过激活钾通道促进血管舒张，从而影响肾血流量和肾小球滤过。它还通过整合的气体递质网络与肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）和NO信号相互作用，调节内皮和微血管功能。在肾小管水平，H₂S抑制钠转运并减少Na⁺重吸收，促进利钠和体液平衡。总之，这些效应将H₂S定位为将氧化还原信号与肾脏血管和肾小管功能联系起来的整合调节因子。

2.3. 线粒体硫化物氧化与氧敏感H₂S信号
H₂S与肾小管细胞的线粒体功能紧密耦合，这些细胞具有高能量需求。在生理浓度下，H₂S通过SQR依赖途径氧化，并向电子传递链提供电子，从而支持三磷酸腺苷（ATP）产生，特别是在氧可用性有限的条件下。这种耦合将H₂S代谢直接与细胞能量学和氧化还原平衡联系起来。肾髓质代表一个生理性低氧环境，其中H₂S信号特别相关。氧依赖的H₂S氧化允许硫化物在低氧区域积累，从而调节髓质血流和肾小管转运。此外，H₂S限制线粒体电子泄漏，减少氧化应激，并支持适应性反应如自噬和未折叠蛋白反应。这些协调效应整合了灌注、代谢和氧化还原控制，突显了H₂S依赖的线粒体调节在CKD中易受破坏的脆弱性。除这种生理耦合外，线粒体H₂S分解代谢通过SQR下游的连续组织氧化系统进行。SQR产生的过硫化物中间体——主要是谷胱甘肽过硫化物（GSSH）——随后被乙基丙二酸脑病蛋白1（ETHE1）（一种过硫化物双加氧酶）在氧依赖反应中氧化为亚硫酸盐，然后亚硫酸盐被硫氰酸酶/硫代硫酸硫转移酶（TST）转化为硫代硫酸盐，或被亚硫酸盐氧化酶转化为硫酸盐。该途径的重要性由ETHE1缺陷凸显，该缺陷导致硫化物积累、细胞色素c氧化酶抑制和致命性全身疾病，表明硫化物氧化受损与生物合成受损具有同样的病理意义。在CKD背景下，该氧化系统可能独立受损：在糖尿病肾病中，TST表达降低损害线粒体脂肪酸氧化并加重肾小管损伤，而TST过表达具有保护作用。这些发现表明，CKD中SQR–ETHE1–TST轴的破坏可能通过清除受损导致硫稳态改变，补充了CBS、CSE和3-MST下调介导的生物合成缺陷。

3. CKD中的H₂S缺乏：临床、实验和代谢证据
3.1. 细胞和体外证据
细胞研究表明，H₂S生物合成受损在代谢和尿毒症应激早期即发生。在肾小管细胞中，IS通过AhR依赖的Sp1转录活性抑制抑制CBS、CSE和3-MST的表达，并减少内源性H₂S产生。这种效应伴随超氧阴离子生成增加、谷胱甘肽耗竭和肾小管细胞损伤，而药理学AhR抑制或补充H₂S供体可部分恢复抗氧化能力和细胞活力。高糖条件也损害H₂S生成途径。在近端小管细胞中，高糖促进泛素-蛋白酶体介导的CBS降解，导致H₂S产生减少和氧化应激增加。实验研究进一步表明，H₂S信号抑制改变线粒体稳态和氧化还原调节。在人肾小管细胞和小鼠肾脏中，IS诱导线粒体碎片化、损害线粒体生物发生并破坏细胞代谢活性——这些变化与氧化应激和肾小管功能障碍相关。总之，这些发现支持代谢应激、尿毒症毒素、H₂S生物合成受损与CKD中细胞氧化还原失衡之间的直接机制联系。

3.2. 动物证据
动物模型一致表明CKD中H₂S产生能力降低，并支持生物合成受损（而非清除减少）是H₂S缺乏的主要机制。在5/6肾切除大鼠中，血浆H₂S浓度、肾脏和肝脏H₂S产生能力以及肾脏CBS、CSE和3-MST表达显著降低，伴随氧化应激增加和进行性肾功能恶化。AhR阻断可恢复5/6肾切除大鼠的Sp1活性，增加肾脏CBS、CSE和3-MST表达，改善谷胱甘肽氧化还原平衡，并减轻肾小管损伤和肾脏低灌注。硫代谢紊乱不仅限于肾脏：肾脏和肝脏H₂S产生酶减少，而脑表达相对保留，支持CKD期间硫代谢的组织特异性重塑。在糖尿病肾病模型中，肾脏H₂S变化似乎具有背景依赖性。在db/db小鼠和葡萄糖暴露的肾小管细胞中，CBS表达和H₂S产生减少，高糖促进泛素-蛋白酶体介导的CBS降解，将高血糖与H₂S生物合成受损和氧化性肾损伤联系起来。在早期糖尿病肾病模型中，尽管酶变化异质性（包括CBS较低、CSE相对保留、3-MST增加和硫化物氧化途径改变），肾脏H₂S水平也降低。功能研究支持H₂S补充在肾损伤模型中的保护作用。在单侧输尿管梗阻（UUO）肾脏中，H₂S产生减少与巨噬细胞浸润、核因子κB（NF-κB）激活、NOD样受体家族含pyrin结构域蛋白3（NLRP3）信号和纤维化同时发生；NaHS减轻炎症和纤维化损伤。在脂多糖（LPS）诱导的急性肾损伤（AKI）和缺血-再灌注损伤模型中，外源性H₂S抑制氧化应激、炎症细胞因子产生、NLRP3/caspase-1激活和肾小管凋亡。

3.3. 临床和代谢证据
临床研究一致显示，在多个CKD人群中循环H₂S水平降低。在一项157名非透析CKD患者的队列中，血浆H₂S浓度比健康对照低约48%（7.3 vs. 14.1 μmol/L），并与估计肾小球滤过率（eGFR）呈正相关（ρ=0.577），表明随着肾功能恶化进行性下降。在维持性血液透析患者中，血浆H₂S和硫化血红蛋白水平降低，而同型半胱氨酸和半胱氨酸浓度升高，伴随外周血细胞中CSE表达下调。这些发现表明硫介导氧化还原调节的破坏在晚期CKD和透析人群中持续存在，而非局限于早期疾病。代谢研究进一步证明CKD中转硫途径的协调破坏。在生理条件下，同型半胱氨酸通过CBS和CSE介导的反应转化为半胱氨酸，这些反应也产生H₂S。残肾研究表明，肾组织中CBS、CSE和3-MST表达显著下调，连同肝脏CBS和CSE表达降低，表明CKD进展期间H₂S产生能力的全身性丧失。CKD还与转硫途径受损相关的硫代谢物积累有关。在血液透析患者中，羊毛硫氨酸和高羊毛硫氨酸浓度增加多达两个数量级，与低血浆H₂S和高同型半胱氨酸血症并行。实验研究进一步表明，羊毛硫氨酸干扰CBS依赖的硫代谢并破坏转硫途径活性，提示一种可能导致尿毒症中持续H₂S缺乏的前馈机制。总之，这些发现表明CKD伴随超越单一H₂S产生途径的硫氨基酸代谢的协调破坏。

3.4. 概念整合：H₂S缺乏、毒素驱动的氧化还原状态
临床、实验和代谢证据共同支持CKD代表一种H₂S缺乏状态的概念。循环H₂S水平降低、CBS、CSE和3-MST下调以及转硫途径受损共同表明H₂S稳态的协调破坏，而非孤立的生化异常。这些异常在肾小管细胞、CKD动物模型和透析人群中均观察到，提示硫介导氧化还原调节的损害贯穿CKD进展全程。尿毒症毒素，特别是IS，通过AhR依赖的Sp1活性抑制来抑制H₂S生物合成，似乎在该过程中起核心作用。H₂S可用性降低伴随氧化应激、炎症信号、线粒体功能障碍和肾小管损伤，而恢复H₂S产生途径或补充H₂S供体可部分改善这些异常。但需注意，H₂S缺乏是作为主要上游驱动因素还是主要作为更广泛尿毒症和氧化应激的下游标记，仍有待直接确定。大多数支持证据来自实验模型，而在人CKD组织中的直接因果证据有限。因此，H₂S缺乏与协调氧化还原失调之间的提出关系应被解释为一个机制支持的框架，而非已建立的因果结论。除因果不确定性外，H₂S缺乏的病理意义可能并非在所有CKD背景下一致。H₂S对线粒体功能表现出浓度依赖的双相效应：低至中等浓度支持氧化磷酸化并赋予细胞保护，而过量硫化物抑制细胞色素c氧化酶并促进氧化损伤，正如使用线粒体靶向H₂S供体的研究所证明。这一双相特征意味着H₂S耗竭的后果部分取决于当时的线粒体和代谢状态。此外，H₂S系统反应在CKD亚型或阶段中并非均匀抑制。在早期糖尿病肾病模型中，尽管肾脏H₂S水平总体降低，3-MST表达却反常增加，提示硫代谢的阶段和背景特异性重塑，而非简单的线性下降。在生理性低氧的肾髓质中，H₂S作为氧敏感信号分子，其合成的背景依赖性调节在氧张力改变条件下可能具有适应意义。此类反应是代表短暂的代偿性调整还是导致持续的氧化还原失调，仍有待确定。总而言之，尽管现有证据主要支持H₂S缺乏作为已确立CKD中的病理而非代偿现象，但其功能意义应根据疾病阶段、氧张力、线粒体状态和硫底物可用性来解释。这些考虑强化了在评估H₂S作为CKD治疗靶点时需要阶段特异性和机制知情方法。进一步复杂性在于CKD并非均质状态，硫代谢破坏的模式因疾病阶段、病因和治疗方式而异。在非透析CKD中，血浆H₂S随eGFR进行性下降，并与残肾功能正相关，而IS从III期开始以相反方式积累，表明生物合成抑制和毒素驱动的酶抑制随着肾功能恶化而平行加剧。在糖尿病肾病中，H₂S耗竭机制与非糖尿病CKD不同：高血糖促进泛素-蛋白酶体介导的CBS降解并增加肾脏SQR表达，表明在该背景下氧化清除和生物合成抑制均导致H₂S缺乏。在维持性血液透析人群中，IS和对甲酚硫酸盐（pCS）达到最高循环浓度，然而高通量血液透析滤过仅实现适度且短暂的透析前IS水平降低，反映了持续肠道产生和蛋白结合对毒素负荷的主要贡献，而非透析清除本身。跨治疗方式，肾移植使IS浓度恢复正常水平，而腹膜透析和血液透析使其显著升高。这些阶段和方式特异性差异表明，生物合成受损、毒素驱动的酶抑制和硫化物氧化改变对硫代谢破坏的相对贡献可能在CKD连续过程中变化，对H₂S基础治疗策略的时机和靶向具有意义。这些异常为下一节研究的尿毒症毒素驱动H₂S生物合成抑制建立了机制背景。

4. 尿毒症毒素驱动的CKD中H₂S抑制
4.1. 尿毒症毒素积累与持续AhR激活
CKD的特征是由于肾清除受损和肾小管分泌改变导致尿毒症毒素进行性积累。蛋白结合型尿毒症毒素特别相关，因为它们被常规透析清除不良。IS是研究最广泛的毒素之一，与肾和心血管损伤密切相关，其循环水平随肾功能下降而显著增加。在晚期CKD和ESRD中，血浆IS浓度可升至正常肾功能个体的约100倍，反映了排泄减少和持续产生。其高蛋白结合能力（>90%与白蛋白结合）进一步限制了透析清除并促进全身滞留。IS通过肠-肝-肾轴生成。膳食色氨酸被肠道微生物代谢为吲哚，随后在肝脏中转化为IS，然后进入循环。在生理条件下，IS通过有机阴离子转运蛋白被近端小管细胞主动分泌，而在CKD中，肾小管功能和转运蛋白活性降低导致其在循环和组织中逐渐积累。除滞留外，IS诱导氧化应激、炎症信号、线粒体功能障碍和纤维化，从而促进CKD进展。IS还作为AhR的内源性配体，将毒素积累与转录重编程联系起来。激活后，AhR易位至细胞核，与芳烃受体核转位因子（ARNT）异二聚化，并调节靶基因如细胞色素P450家族1亚家族A成员1（CYP1A1）和芳烃受体抑制因子（AHRR）。除经典解毒通路外，AhR与信号网络包括NF-κB、激活蛋白1（AP-1）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联相互作用，将其作用扩展到炎症、氧化应激和细胞应激反应。持续的毒素暴露导致肾、血管和免疫区室中AhR持续激活，建立一种促进氧化应激和炎症的慢性信号状态。虽然IS是H₂S抑制背景中研究最广泛的尿毒症毒素，但CKD的特征是多种AhR激活毒素同时积累，可能协同放大超出IS单独产生的氧化还原网络破坏。吲哚-3-乙酸（IAA）是另一种色氨酸衍生的肠道微生物代谢物，在内皮细胞中通过p38 MAPK和NF-κB依赖途径激活AhR，诱导COX-2介导的氧化应激，并独立预测CKD人群的心血管死亡率。通过宿主色氨酸分解代谢产生的犬尿氨酸途径代谢物同样激活AhR并抑制Wnt/β-catenin信号，通过与IS驱动的AhR激活汇合的机制导致血管生成受损和CKD进展。pCS来源于肠道微生物酪氨酸代谢，通过ROS依赖途径和Klotho的表观遗传抑制促进肾小管氧化应激和纤维化，并且在蛋白结合毒素中，与IS相互调整后显示出与心血管事件最强的独立关联。这些毒素随eGFR下降平行积累，并共享激活AhR、产生内皮ROS和抑制抗氧化防御的能力，表明CKD中AhR驱动的H₂S抑制和氧化还原网络破坏的净负担反映了多毒素网络效应，而非IS单独作用。

4.2. IS–AhR–Sp1轴：与H₂S缺乏的机制联系
Sp1是维持H₂S产生酶基础表达的关键转录因子。它结合CBS和CSE启动子的富含GC区域，并支持肾小管和内皮细胞中的转录活性。Sp1活性丧失会降低这些酶的表达并限制H₂S产生。在CKD中，IS驱动的AhR激活通过抑制Sp1依赖的基因表达破坏这一转录程序。在LLC-PK1近端小管细胞中，暴露于IS显著减少内源性H₂S释放，伴随mRNA和蛋白水平CBS、CSE和3-MST的下调。使用氨基氧乙酸对内源性H₂S合成进行功能抑制进一步加重IS诱导的肾小管损伤，而补充H₂S供体（包括NaHS和GYY4137）减轻乳酸脱氢酶释放并改善细胞活力，支持内源性H₂S对尿毒症毒素介导的肾小管损伤的保护作用。机制上，IS显著降低Sp1 DNA结合活性而未显著改变总Sp1蛋白表达，表明Sp1依赖转录的功能性损害而非转录因子耗竭。重要的是，使用CH-223191对AhR进行药理学阻断可恢复Sp1活性并拯救H₂S产生酶的表达，将AhR依赖的Sp1抑制确定为IS暴露与H₂S生物合成受损之间的直接上游机制。IS介导的H₂S形成抑制也与超氧阴离子产生增加和细胞内谷胱甘肽耗竭相关，而外源性H₂S补充部分恢复抗氧化能力并减轻肾小管氧化损伤。类似发现在5/6肾切除大鼠体内观察到，其中CKD与IS和同型半胱氨酸积累、肾脏H₂S水平降低以及残肾中CBS、CSE和3-MST表达显著下调相关。这些变化伴随Sp1蛋白表达和DNA结合活性降低、超氧阴离子产生增加、谷胱甘肽耗竭、肾灌注受损和肾小管损伤。使用CH-223191慢性抑制AhR可恢复Sp1活性、增加H₂S产生酶表达、使肾脏H₂S水平正常化、改善谷胱甘肽氧化还原平衡并部分逆转肾功能损害和皮质微血管低灌注。值得注意的是，AhR阻断也减少同型半胱氨酸积累，表明转硫途径的抑制导致CKD中观察到的H₂S缺乏表型。总之，这些发现支持一个机制模型：IS驱动的AhR激活导致Sp1依赖的H₂S生物合成抑制和CKD中硫介导氧化还原调节的破坏。肾脏之外，IS–AhR信号通过大多独立于Sp1依赖的H₂S抑制的机制介导氧化还原失调。在血管内皮细胞中，IS激活AhR并诱导下游CYP1A1和NADPH氧化酶（NOX）相关通路，导致ROS产生增加、硝基酪氨酸形成、内皮型一氧化氮合酶（eNOS）表达降低和NO生物利用度减少。在大鼠主动脉环中，IS暴露损害内皮依赖性血管舒张，而AhR抑制部分恢复内皮反应性并减少氧化应激信号。这些改变促进内皮功能障碍并损害CKD中的血管稳态。在心脏组织中，IS诱导的AhR激活同样通过CYP1介导的通路促进氧化应激，导致ROS产生增加和心肌细胞肥大。实验研究进一步证明尿毒症心肌病模型中相关的线粒体功能障碍和氧化还原失衡。总之，这些发现表明持续的AhR激活在CKD中作为氧化应激信号的广泛跨组织调节因子发挥作用。总体而言，IS–AhR通路似乎是CKD中氧化还原失调的重要上游调节因子。在肾小管细胞中，该效应主要通过Sp1依赖的H₂S生物合成抑制介导，而在血管和心脏组织中，AhR信号通过CYP1和NOX依赖机制促进氧化应激，这些机制超越了经典的IS–AhR–Sp1–H₂S轴。

5. H₂S在氧化还原网络整合中的作用
5.1. ROS–NO–H₂S相互作用
H₂S主要通过NO和ROS信号的相互作用参与血管氧化还原调节，而非直接自由基清除。在内皮细胞中，H₂S通过多种机制增加NO生物利用度，包括Akt依赖的磷酸化、eNOS二聚体稳定化和蛋白质过硫化。在内皮特异性实验中，H₂S诱导的血管舒张和血管生成在eNOS缺陷小鼠中显著减弱，表明H₂S信号对完整NO途径的功能依赖性。H₂S还通过microRNA-455-3p依赖调节促进eNOS蛋白稳定性，导致持续NO产生并在氧化应激条件下改善内皮信号。同时，H₂S与NO之间的化学相互作用产生硫代亚硝酸和亚硝基过硫化物等中间体，这些中间体作为活性硫-氮信号物种，能够调节NO反应性可溶性鸟苷酸环化酶信号。这些发现支持H₂S和NO在血管氧化还原调节中作为相互依赖的信号系统的概念。过量ROS破坏该协调信号网络。增加的氧化应激促进eNOS解偶联、减少NO生物利用度，并将内皮信号转向血管收缩和促炎状态。实验研究进一步表明，在CKD相关和高血糖模型中，H₂S可用性减少伴随谷胱甘肽耗竭、超氧阴离子产生增加和内皮舒张受损。在高血糖血管组织中，H₂S供体AP123通过cAMP反应元件结合蛋白（CREB）依赖信号通路恢复eNOS磷酸化、改善内皮依赖性血管舒张并减少氧化应激标志物。这些观察表明ROS、NO和H₂S作为相互连接信号系统共同调节内皮稳态和血管氧化还原平衡。

5.2. 蛋白质过硫化与氧化还原信号
蛋白质过硫化是H₂S调节氧化还原敏感信号通路的主要下游机制。这种可逆的翻译后修饰将反应性半胱氨酸硫醇转化为过硫化物，并改变蛋白质活性、蛋白质-蛋白质相互作用以及对氧化损伤的易感性。实验研究表明，过硫化优先靶向氧化半胱氨酸残基，并可能保护蛋白质免受氧化应激期间的不可逆过度氧化。最具特征性的靶点之一是Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1），它是Nrf2信号的抑制因子。在实验损伤模型中，H₂S诱导的Keap1过硫化破坏Keap1–Nrf2相互作用并促进Nrf2依赖的抗氧化基因转录，从而增加细胞对氧化应激的抵抗力。这些发现支持过硫化作为H₂S信号与内源性抗氧化防御系统之间的直接分子联系。过硫化还调节参与内皮信号、线粒体代谢和细胞应激适应的蛋白质。在内皮细胞中，H₂S诱导eNOS在Cys443处的过硫化并增强Akt依赖的eNOS激活，导致NO产生增加和血管舒张信号改善。实验研究进一步证明H₂S介导的过硫化调节线粒体和代谢通路。ATP合酶过硫化在低浓度H₂S暴露下增加线粒体呼吸活性，而甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）过硫化改变糖酵解信号并将细胞代谢转向抗氧化NADPH生成通路。自噬和应激反应通路的过硫化依赖性调节也已在多种实验系统中报道。因此，CKD进展期间H₂S可用性降低可能损害参与抗氧化防御、内皮稳态、线粒体能量学和代谢适应的多个过硫化依赖通路。过硫化生物学的一个新兴且机制重要的扩展涉及表观遗传调节蛋白。H₂S通过过硫化HDAC催化结构域内的反应性半胱氨酸残基抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性，将染色质转向更乙酰化、转录允许的状态——这一效应已在实验神经退行性模型中证实，并可能与肾脏基因调节相关。这种HDAC抑制机制与CKD中的AhR信号轴汇合：AhR招募共激活复合物改变靶基因启动子处的局部组蛋白乙酰化和甲基化，而HDAC抑制反过来可抑制AhR表达，提示尿毒症毒素信号与硫介导表观遗传控制之间的相互染色质水平反馈。一个直接CKD相关的例子由肾缺血-再灌注损伤提供，其中CSE启动子高甲基化降低CSE表达和H₂S生物利用度；CSE启动子的药理学去甲基化恢复H₂S产生并减轻氧化性肾损伤，证明H₂S产生酶的表观遗传沉默是超越IS–AhR–Sp1轴转录抑制的H₂S缺乏的功能显著机制。总之，这些发现表明CKD中的H₂S缺乏可能在表观遗传水平自我强化：过硫化能力降低允许HDAC过度激活和启动子高甲基化，进一步抑制CBS和CSE表达，并通过染色质水平机制延续硫代谢破坏。

5.3. RSS信号网络：多硫化物、过硫化物和硫代硫酸盐作为生物活性介质
尽管H₂S是研究最广泛的RSS，但其下游氧化产物——半胱氨酸过硫化物（CysSSH）、GSSH和多硫化物——可能代表硫依赖氧化还原信号的主要生物活性介质。这些物种通过SQR依赖的H₂S氧化生成，并在哺乳动物细胞中以超过100 μM的浓度存在，表现出比其硫醇对应物更强的亲核性和还原能力。多硫化物可直接将硫烷硫转移至反应性半胱氨酸残基，许多先前归因于H₂S的效应现在被认为由这些更氧化的中间体介导。关键下游靶点包括Keap1，其过硫化破坏Nrf2抑制并激活抗氧化基因转录，以及代谢酶如GAPDH和ATP合酶，其过硫化将代谢转向NADPH生成并支持线粒体能量学。在CKD中，这些相互连接的RSS库（包括结合硫烷硫储备和作为末端硫氧化产物的硫代硫酸盐）的协调耗竭可能损害超出H₂S测量单独反映的氧化还原缓冲能力，强调了在解释该疾病中硫介导氧化还原失调时需要考虑更广泛的RSS网络。

5.4. 线粒体整合与网络水平氧化还原控制
H₂S以浓度依赖方式将线粒体呼吸与氧化还原调节联系起来。在生理浓度下，H₂S作为电子供体通过SQR向电子传递链提供电子，支持氧化磷酸化和ATP生成。在内皮细胞中，GYY4137衍生的H₂S增加线粒体氧耗并通过SQR依赖机制将电子传递到电子传递链，而药理学SQR抑制消除了这些效应。实验研究进一步证明，由3-MST产生的线粒体内H₂S在基础条件下维持电子传递和细胞能量学。低浓度的线粒体靶向H₂S供体也增加ATP产生、维持线粒体膜电位并减少应激内皮细胞中的氧化损伤。这些发现表明生理性H₂S支持线粒体呼吸，同时限制电子传递过程中过多的ROS积累。在较高浓度下，H₂S对线粒体功能产生相反效应。过量H₂S抑制细胞色素c氧化酶（复合体IV）、破坏氧化磷酸化并促进ROS产生和代谢应激。在结肠细胞中，高H₂S暴露损害线粒体能量学、增加反向电子传递、改变NAD⁺/NADH和CoQ/CoQH₂平衡，并通过SQR依赖途径诱导更广泛的代谢重编程。实验研究进一步表明，SQR依赖的H₂S氧化通过将硫化物代谢与电子传递和线粒体氧化还原循环途径偶联来调节线粒体氧化还原平衡。

6. CKD中的氧化还原三联体衰竭：疾病进展的网络模型
6.1. 概念框架：协调氧化还原调节的丧失
在CKD中，氧化还原失衡反映了相互连接信号系统的破坏，而非孤立的ROS过量。ROS、NO和硫基氧化还原通路同时改变，这些系统之间的串扰受损破坏了细胞信号、线粒体功能、血管张力和代谢调节。生理水平的ROS和NO对正常信号是必需的，且缺乏和过量均有害，强调了协调氧化还原调节而非全局抑制的重要性。氧化还原三联体衰竭因此表示ROS、NO和活性硫系统之间协调调节的丧失。从系统生物学角度看，这三个轴并非作为平行但独立的通路运作；相反，它们形成一个由相互反馈相互作用支配的耦合调节网络。在生理条件下，H₂S通过eNOS激活和蛋白质过硫化增强NO生物利用度，而NO和H₂S一起通过Nrf2依赖的抗氧化基因转录限制ROS积累。该网络通过动态、相互调节而非简单加性效应维持氧化还原稳态。在CKD中，该耦合网络因前馈放大而失稳。尿毒症毒素驱动的AhR激活抑制H₂S生物合成，进而减少谷胱甘肽可用性和Nrf2活性，允许进一步的ROS积累。过量ROS促进eNOS解偶联，将NO合酶从NO生成转向超氧阴离子产生并进一步消耗NO生物利用度。减少的NO信号损害了H₂S–NO合作轴，减弱过硫化依赖的Nrf2激活能力并放大氧化损伤。这些相互作用构成一个自我强化的循环，其中任何一个轴的丧失都会在整个网络中传播功能障碍，这一特性与氧化还原系统生物学模型中描述的正反馈架构一致。此类耦合网络的一个关键特征是阈值行为的存在。在中等氧化应激条件下，Nrf2依赖的代偿反应可在适应性范围内维持氧化还原平衡。然而，实验和临床证据表明，Nrf2活性在晚期CKD中逐渐被抑制，与Keap1上调和持续NF-κB激活相关，表明抗氧化网络的代偿能力随疾病进展而减弱。氧化还原网络的计算建模进一步表明，谷胱甘肽与ROS之间的相互抑制可产生双稳态，其中系统一旦越过临界阈值，就会从低ROS适应性状态转变为高ROS自我维持状态。在CKD背景下，进行性H₂S耗竭、eNOS解偶联和Nrf2抑制可能共同代表此类转折点的分子基础——超越该点后，氧化还原失调变得自我延续且不易受单靶点干预影响。

7. 氧化还原网络衰竭的病理生理后果
7.1. 线粒体功能障碍与代谢重编程
线粒体功能障碍日益被认为是CKD中肾小管损伤的核心特征，特别是在氧化应激和硫代谢受损条件下。实验研究表明，H₂S可用性降低破坏线粒体稳态并削弱肾小管细胞中的抗氧化防御。在LLC-PK1近端小管细胞中，IS通过抑制CBS、CSE和3-MST显著减少内源性H₂S产生，伴随超氧阴离子产生增加和细胞内谷胱甘肽耗竭。这些发现表明H₂S生物合成受损导致尿毒症肾小管损伤中氧化还原缓冲能力的丧失。在另一项使用小鼠肾脏和人肾小管细胞的研究中，IS诱导线粒体碎片化、减少线粒体质量和生物发生，并损害有氧和无氧代谢，而抗氧化治疗部分恢复线粒体完整性。最近，Xie等人证明AhR激活促进过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1-α的泛素依赖降解，导致CKD模型中线粒体生物发生抑制、肾小管衰老和肾纤维化。AhR的遗传或药理学抑制减轻了这些线粒体异常并改善了肾损伤表型。Ahmad等人进一步提供了支持H₂S直接线粒体保护作用的证据，他们显示线粒体靶向H₂S供体AP39在氧化应激的肾上皮细胞中保持ATP生成、减少线粒体ROS产生并减轻坏死性细胞死亡，同时部分改善体内缺血-再灌注损伤。在糖尿病肾病中，外源性H₂S补充还通过阻断Lon介导的线粒体超氧化物歧化酶2降解来防止线粒体凋亡，从而减少ROS积累并改善肾功能。CKD中肾小管氧化还原损伤的一个新兴且机制相关的维度是铁死亡，这是一种由不受控制的脂质过氧化驱动的铁依赖细胞死亡形式。控制铁死亡易感性的中心调节轴是系统Xc^?/半胱氨酸-谷胱甘肽（GSH）-谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）通路：通过系统Xc^?输入的胱氨酸提供半胱氨酸用于GSH合成，进而支持GPX4介导的脂质氢过氧化物还原为无毒的脂质醇。在糖尿病肾病模型中，肾小管溶质载体家族7成员11（SLC7A11）和GPX4表达降低，伴随GSH减少和脂质过氧化增加，药理学铁死亡抑制减轻肾小管损伤和肾病表型。在5/6肾切除CKD大鼠中，肾小管GPX4和SLC7A11同样下调，伴有铁沉积和线粒体结构缺陷，铁死亡抑制减少纤维化进展。与H₂S信号的联系在机制上合理：CKD中的H₂S缺乏减少GSH可用性并损害Nrf2依赖的抗氧化基因转录，可能降低GPX4失活和铁死亡细胞死亡的阈值。此外，半胱氨酸作为H₂S生物合成（通过CBS和CSE）和GSH合成（通过系统Xc^?通路）的共享底物。CKD中转硫途径受损可能因此同时损害H₂S产生和铁死亡防御，代表硫代谢与氧化还原调节细胞死亡交叉点的双重脆弱性。总之，这些研究支持H₂S信号受损、线粒体功能障碍与CKD进展中代谢应激之间的机制联系。

7.2. 纤维化重塑与氧化还原驱动的肾损伤
进行性纤维化是CKD中持续氧化应激和硫代谢受损的主要下游后果。实验研究表明，H₂S缺乏通过氧化还原敏感信号通路促进成纤维细胞激活、细胞外基质积累和炎症重塑。在UUO模型中，Song等人证明梗阻肾中血浆H₂S水平和肾脏CBS表达显著降低，而NaHS治疗显著减轻胶原沉积、细胞外基质积累和α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达。在同一研究中，NaHS还减少巨噬细胞浸润并降低IL-1β、TNF-α和MCP-1的表达，表明H₂S调节纤维化和炎症反应。机制上，NaHS预处理NRK-49F肾成纤维细胞消除了TGF-β1诱导的SMAD家族成员3（Smad3）、p38、c-Jun N末端激酶（JNK）和细胞外信号调节激酶（ERK）的磷酸化，同时抑制胶原I、纤连蛋白和α-SMA的表达。额外的UUO研究进一步表明，外源性H₂S减少氧化应激和肾小管间质纤维化，同时保持抗氧化酶活性。在慢性梗阻性肾病中，缓慢释放H₂S供体GYY4137减少上皮-间充质转化、降低波形蛋白和纤连蛋白表达，并恢复梗阻肾中E-钙黏蛋白表达。类似发现在HK-2肾小管细胞中观察到，NaHS通过ERK和β-catenin依赖通路抑制TGF-β1诱导的α-SMA和纤连蛋白表达，同时保持上皮表型标志物。最近，Zhou等人报道H₂S通过抑制NLRP3信号和减少M1和M2巨噬细胞浸润来减轻UUO诱导的肾纤维化。总之，这些研究支持H₂S缺乏在促进CKD中氧化还原敏感性纤维化重塑和肾小管间质损伤中的机制作用。

7.3. 血管与内皮功能障碍
氧化还原三联体失衡通过同时破坏ROS、NO和硫介导通路改变内皮信号。实验研究表明，滞留的尿毒症溶质通过氧化机制直接损伤内皮细胞。在人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中，IS在125和250 μg/mL浓度下分别增加细胞内ROS产生43%和74%，而细胞内谷胱甘肽水平显著下降。使用apocynin阻断NOX可减少IS诱导的ROS产生近71%，而抑制线粒体电子传递或黄嘌呤氧化酶几乎无效，表明NOX是该模型中内皮氧化应激的主要贡献者。在分离的大鼠主动脉环中，IS（300 μM）将乙酰胆碱介导的内皮依赖性舒张减少42%，伴随CYP1A1、NOX4、硝基酪氨酸和超氧阴离子表达显著增加，以及内皮eNOS染色减少75%。使用AhR拮抗剂CH223191治疗可恢复血管舒张并使包括NOX4和超氧阴离子水平在内的多个氧化应激标志物正常化。这些发现将IS–AhR信号置于CKD中内皮氧化紊乱和NO生物利用度受损的核心。持续的ROS过量也在实验性血管疾病模型中重塑血管反应性和内皮表型。在糖尿病db/db小鼠主动脉中，乙酰胆碱诱导的血管舒张受损与血管ROS积累增加同时发生，而药理学增强eNOS活性可恢复NO产生并改善内皮反应。类似发现在慢性贫血和代谢应激模型中报道，抗氧化治疗部分恢复分离主动脉环中的内皮依赖性舒张。总之，这些研究表明持续氧化应激和缺陷NO信号直接促进CKD进展过程中的内皮功能障碍、微血管调节改变和进行性血管损伤。这些内皮异常可能有助于在CKD人群中观察到的动脉僵硬度、微血管灌注受损和心血管易感性增加，尽管在人中的直接因果证据仍然有限。

7.4. 血管钙化作为氧化还原网络衰竭和硫代谢破坏的下游后果
血管钙化代表CKD中氧化还原网络衰竭的一个关键但被低估的下游后果，将氧化应激、尿毒症毒素积累和H₂S缺乏与血管平滑肌细胞（VSMCs）的活跃成骨重编程联系起来。H₂S通过多种互补机制发挥直接抗钙化效应：它通过抑制Pit-1依赖的磷酸摄取和下调包括runt相关转录因子2（RUNX2）在内的成骨转录因子来抑制人主动脉VSMCs中磷酸诱导的成骨细胞分化和矿化。在钙蛋白颗粒模型中，H₂S通过NRF2–NAD(P)H醌氧化还原酶1激活减少VSMC钙负荷和氧化应激，而在高血糖和糖尿病肾病模型中，它通过过硫化Stat3 Cys259抑制Stat3/cathepsin S信号来防止弹性蛋白降解和成骨转化。在钙化性主动脉瓣疾病中，H₂S生物发生和线粒体硫化物代谢受损，进一步支持硫代谢破坏直接导致病理学钙化的概念。羊毛硫氨酸（一种在CKD中显著升高的CBS/CSE转硫副产物）的积累增加了额外的促钙化维度。在尿毒症患者中观察到的浓度下，羊毛硫氨酸在内皮细胞中诱导骨形态发生蛋白2（BMP-2）、RUNX2和碱性磷酸酶表达，下调焦磷酸盐调节因子进行性强直蛋白同源物，并在促钙化条件下激活ERK1/2，直接促进血管矿化。临床上，血清羊毛硫氨酸随eGFR下降而升高，并与CT-based血管钙化评分平行，在钙化与非钙化CKD患者中，较高水平与促炎细胞因子升高相关。IS进一步放大这一过程：IS处理的内皮细胞释放微囊泡，这些微囊泡体外诱导血管钙化并促进Klotho高甲基化，加速成骨转化。总之，这些发现将血管钙化定位为本综述提出的氧化还原三联体衰竭模型的整合后果，其中H₂S缺乏、羊毛硫氨酸积累和IS驱动的氧化信号汇合，在CKD中驱动VSMC和内皮病理性矿化。

7.5. 整合进展：从氧化还原衰竭到多器官疾病
肾损伤、线粒体功能障碍、血管损伤和炎症形成一个由氧化还原失调驱动的相互连接网络。协调的ROS、NO和硫基信号破坏在肾单位节段和血管系统中传播，将氧化损伤、代谢重编程和内皮功能障碍连接成一个统一的疾病过程。前馈相互作用维持并放大这一进展。线粒体功能障碍增加ROS产生，血管功能障碍减少组织灌注，炎症信号维持纤维化重塑。这些过程相互强化，将局部分子紊乱转化为全身性器官损伤。

8. 氧化还原网络衰竭的临床意义
8.1. H₂S作为整合功能标志物
H₂S生物利用度降低是CKD的一致特征，反映了氧化还原调节和硫代谢的整合紊乱，而非孤立的生化异常。临床研究表明，与健康对照相比，CKD中循环H₂S水平降低约40-60%，并与eGFR下降、蛋白尿增加和肾小管功能受损相关。这些观察表明H₂S捕捉了传统临床标志物未完全代表的疾病严重程度维度。H₂S在调节血管张力、肾小管转运和肾脏血流动力学中发挥核心作用，将氧化还原平衡与功能适应联系起来。H₂S生物利用度降低反映了抗氧化能力受损、炎症信号增强和适应反应减弱，指示一种增加生物学脆弱性的状态，而非仅结构损伤。实验研究进一步证明，恢复H₂S信号可减轻CKD模型中的纤维化并改善肾脏结局。尽管有这些关联，临床应用仍然有限。大多数可用数据是观察性的，测量技术的变异性以及多种循环硫库的存在限制了标准化和可重复性。因此，H₂S目前最好被视为氧化还原网络状态的转化指标，而非常规临床生物标志物。一个关键且被低估的挑战涉及H₂S测量本身的分析有效性。血浆硫化物存在于多个不同池中——游离溶解的H₂S、与蛋白质和金属中心结合的酸不稳定硫、以及硫烷硫物种——每个具有不同的生物学相关性，然而大多数临床研究仅测量一个池而未明确指明是哪一个。H₂S高度挥发并在有氧条件下迅速氧化，意味着样品采集、储存和处理过程中的损失可能引入系统性的低估，难以与真正的生物学缺乏区分。方法学差异加剧了这一问题：广泛使用的亚甲蓝比色法与结合硫池反应而大幅高估游离硫化物，而单溴联乙烷-HPLC方法尽管更灵敏，但根据预处理条件和烷化剂选择产生显著不同的值。基于电极的方法需要强碱性条件，可能释放酸不稳定硫，进一步混淆形态分析，而带有同位素标记内标的LC-MS/MS目前提供最准确的定量，但对于常规临床使用仍技术上要求高。因此，跨临床研究报告的血浆H₂S浓度跨越纳摩尔到数百微摩尔范围，反映了方法学异质性与生物学相当。这些限制并不否定CKD中硫化物生物利用度降低的一致方向性发现，但它们强调，在采用标准化、池特异性分析协议之前，跨研究比较和绝对阈值应谨慎解释。

8.2. 心肾和代谢意义
H₂S缺乏的影响延伸至肾功能之外，涉及CKD中的心血管风险。H₂S信号减少损害内皮保护、促进氧化应激并破坏血管张力，从而促进内皮功能障碍、高血压和动脉粥样硬化。这些效应支持一个心肾框架，其中氧化还原网络破坏将肾损伤与全身血管损伤联系起来。硫代谢的改变进一步促进代谢不稳定。CKD的特征是高同型半胱氨酸血症和转硫途径受损，反映了同型半胱氨酸代谢与H₂S产生之间偶联的破坏。这种失衡促进氧化应激、炎症和内皮功能障碍。然而，一些硫代谢物似乎与肾功能的关联比与独立心血管风险更密切，表明它们可能主要作为疾病严重程度的标志物而非直接因果介质。这些发现支持CKD作为全身性心肾-代谢紊乱的概念，部分由氧化还原网络功能障碍驱动。H₂S信号与NO通路、RAAS激活、氧化应激和肠道衍生毒素交叉，将H₂S缺乏定位为全身性失调的整合指标。硫介导氧化还原调节中两个被低估的生物学变异来源是性别和年龄，两者对CKD中的精准医学方法具有直接意义。雌激素通过雌激素受体依赖的启动子激活上调血管内皮和VSMCs中的CBS表达，增强H₂S介导的血管舒张，并促进绝经前女性观察到的相对心血管保护。与此一致，雌性糖尿病前期大鼠表现出更好的内皮功能，与血管周围组织中H₂S产生酶表达较高相关，而人循环硫烷硫库在心血管疾病中显示出性别特异性减少。随着年龄增长，肾脏H₂S水平下降，尽管某些组织中CBS和CSE代偿性上调，且这种下降具有功能显著性：外源性H₂S恢复AMP激活蛋白激酶（AMPK）活性、减少衰老相关分泌表型标志物并减轻年龄相关肾纤维化，而饮食限制介导的CBS和CSE表达增加延迟老龄大鼠的肾脏衰老。在细胞水平，H₂S缺乏通过丧失Keap1 S-硫氢化和Nrf2依赖的抗氧化防御加速衰老，而恢复H₂S信号通过AMPK–unc-51样自噬激活激酶1（ULK1）–PTEN诱导激酶1–parkin轴改善衰老肾小球系膜细胞中的线粒体自噬和线粒体功能。这些发现表明，CKD中H₂S缺乏的程度及其病理后果可能因性别和年龄而异，针对硫代谢的治疗策略应在试验设计和患者分层中考虑这些生物学变量。

8.3. 临床转化与未来方向
尽管有大量机制证据将H₂S缺乏与氧化还原失调联系起来，但其临床作用仍未完全确定。测量代表主要挑战，由于存在多种循环硫库以及分析方法的变异性。此外，大多数可用人数据是横截面的，评估纵向变化或临床结局预测价值的前瞻性研究有限。未来研究应优先在特征明确的CKD队列中验证H₂S作为预后标志物，并开发能够区分生物学相关硫物种的标准化测定方法。将H₂S与氧化还原相关生物标志物和尿毒症毒素谱整合可能改善风险分层并提供疾病进展的机制洞察。重要的是，需要干预研究来确定调节H₂S信号是否能转化为改善的肾脏和心血管结局。此类研究对于定义靶向氧化还原网络功能障碍的治疗相关性以及建立CKD精准医学中基于H₂S的策略至关重要。在此背景下，未来研究还应解决H₂S缺乏是否在CKD各阶段一致地具有致病性，还是背景依赖性双相效应（由氧张力、线粒体状态和硫底物可用性调节）定义了随疾病进展变化的治疗窗口。表征这些阶段和背景特异性反应对于将机制洞察转化为靶向干预并避免在异质性CKD人群中H₂S调节的意外后果至关重要。临床上操作化氧化还原网络衰竭概念将需要超越H₂S本身的多模式生物标志物策略。一个整合三个氧化还原轴标志物的组合方法可以捕捉网络破坏的协调性质：氧化应激标志物包括丙二醛、F2-异前列烷和晚期氧化蛋白产物反映ROS轴状态，并与CKD分期和心血管风险相关；不对称二甲基精氨酸（ADMA）作为一种在CKD中积累的内皮NO合酶循环抑制剂，提供NO轴损伤的可及指标并独立预测心血管结局；涵盖H₂S、硫代硫酸盐、羊毛硫氨酸和同型半胱氨酸的硫代谢组学可以表征超出H₂S单独测量的硫轴破坏广度。尿毒症毒素IS和pCS的谱图锚定了上游驱动维度，而新兴的线粒体应激标志物如生长分化因子15可能捕捉氧化还原网络衰竭的下游能量学后果。这样的复合组合不仅将改善超越传统eGFR和蛋白尿的风险分层，还将为靶向氧化还原网络恢复的干预研究提供机制上可解释的终点——这是超越先前在CKD中限制抗氧化试验的替代标志物局限性的先决条件。

8.4. 未解决的争议与关键知识空白
尽管本综述发展了机制框架，但几个基本不确定性限制了当前结论的强度，值得明确承认。首先，循环H₂S与肾内硫信号之间的关系尚未完全建立。尽管血浆H₂S与CKD队列中的eGFR和心脏功能障碍相关，但肾脏H₂S生物学本质上是时空区室化的——CBS、CSE和3-MST在独特的亚细胞和肾单位节段特异性背景下运作，组织特异性失调可以独立于循环水平发生，正如CKD中尽管肾脏和肝脏酶下调但脑H₂S产生能力保留所证明。血浆H₂S是否准确反映个体患者中的局部过硫化张力、线粒体硫化物通量或肾小球与肾小管H₂S信号仍然未知，这一不确定性限制了临床生物标志物数据的可解释性。其次，H₂S供体治疗能否选择性恢复生理信号而非仅仅产生广泛的药理学效应尚不清楚。实验研究表明，供体如NaHS通过超越H₂S替代本身的机制抑制TLR4/NLRP3信号并抑制炎症级联反应，引发观察到的益处是反映内源性硫信号恢复还是非特异性细胞保护药理学的问题。鉴于下一节讨论的狭窄治疗窗口以及CKD肾脏中改变的硫化物氧化能力，外源性供体给药与靶组织中生物学相关局部H₂S水平之间的浓度-反应关系仍然特征不清。第三，AhR抑制作为一种治疗策略带有未解决的免疫学风险。AhR作为稳态传感器，整合饮食、微生物和代谢配体以调节肠道屏障完整性、Treg和Th17分化、巨噬细胞极化以及单核细胞中微生物驱动炎症信号的紧张性抑制。全身性AhR阻断因此有破坏免疫耐受、促进菌群失调驱动炎症以及干扰外源代谢物代谢的风险——这些后果在已经存在免疫失调和肠道菌群失调的CKD背景下尚未被评估。选择性、组织或细胞类型限制的AhR调节可能有必要以分离治疗与不良反应，但实现这种体内特异性的工具仍处于早期发展阶段。这些未解决问题并不否定提出的框架，但定义了当前证据的边界以及未来机制和转化研究的优先事项。

9. 治疗意义：恢复CKD中的氧化还原网络平衡
认识到H₂S缺乏在氧化还原三联体衰竭框架内，支持从非特异性抗氧化补充转向恢复协调氧化还原调节。在CKD中，过量ROS产生和受损内源性抗氧化反应促进疾病进展，而传统抗氧化策略未持续改善临床结局。H₂S通过调节谷胱甘肽可用性、抗氧化酶活性和Nrf2信号在内源性氧化还原控制中发挥核心作用。治疗策略因此应旨在恢复ROS、NO和硫基通路之间的平衡，而非依赖孤立的ROS清除。恢复H₂S生物利用度代表直接下游方法。在5/6肾切除模型中，NaHS改善肾功能、减少氧化应激、恢复抗氧化能力并抑制NF-κB介导的炎症和凋亡。在实验性肾脏疾病模型中，H₂S供体通过包括TLR4/NLRP3、AMPK–雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和TGF-β1–Smad3在内的通路减轻氧化应激、炎症、自噬失调和纤维化。供体化合物在药代动力学上有所不同：NaHS和Na₂S快速释放H₂S，而GYY4137和更新的缓释或可激活供体提供持续或刺激响应性递送，可能更好地近似生理信号。尽管有这种临床前前景，H₂S供体的治疗应用受到狭窄浓度依赖窗口的限制。在大鼠模型中，高剂量NaHS诱导肝脏复合体IV抑制、ROS产生增加和凋亡，而低剂量耐受良好，表明从获益到毒性的转变发生在适度剂量范围内。在细胞水平，由SQR介导的硫化物氧化能力决定了H₂S能被安全代谢的阈值；SQR活性丧失使细胞在否则可耐受的浓度下易受线粒体中毒。在CKD中，H₂S产生酶活性和硫底物可用性均降低，外源性H₂S的代谢处理可能大幅改变，潜在地缩小治疗与毒性暴露之间的裕度。背景依赖性风险进一步通过GYY4137加剧顺铂诱导的小鼠肾毒性这一观察说明，强调不能在所有肾脏疾病背景下假定供体安全性。供体类别之间的药理学区别对治疗设计有直接影响。快速释放无机供体如NaHS产生短暂的超生理性H₂S峰值，有细胞色素c氧化酶抑制风险，而缓慢水解供体如GYY4137维持亚毒性H₂S浓度数小时至数天，更接近内源性产生动力学，并在缺血-再灌注模型中显示出优越的器官保护。谷胱甘肽响应性纳米颗粒系统进一步延伸了这一点，提供持续的血浆H₂S，与NaHS和GYY4137相比增强心脏保护，表明释放动力学而非总H₂S剂量可能决定治疗结局。包含三苯基膦部分的线粒体靶向供体在ROS产生位点实现超过1000倍富集，以比全身供体低几个数量级的剂量赋予强效的内皮和肾上皮保护，并通过选择性调节剪接因子减轻细胞衰老。在病理条件如ROS升高或pH降低时激活的刺激响应性供体提供额外的空间和时间控制，可能限制非疾病组织中的脱靶H₂S释放——这一特性在CKD中全身硫化物处理已经受损的情况下特别相关。因此，最佳剂量策略、供体选择和长期安全性评估是临床转化的必要前提。靶向上游内源性H₂S产生的抑制是一种互补策略。IS通过AhR依赖的Sp1活性抑制下调CBS、CSE和3-MST来减少H₂S合成，伴随谷胱甘肽耗竭和氧化应激增加。虽然H₂S供体可以部分恢复氧化还原平衡，但减少尿毒症毒素负荷或调节AhR信号的方法可能更有效地解决H₂S缺乏的根本驱动因素。一个更广泛的转化问题是H₂S基础策略是否可能遇到限制CKD中传统抗氧化治疗的那些障碍。非特异性抗氧化剂包括bardoxolone methyl的临床试验表明，对氧化还原通路的非选择性调节可能产生意外的脱靶效应，且替代生化终点不能可靠预测硬临床结局。H₂S供体共享其中一些脆弱性：它们同时作用于多个通路，缺乏用于靶点参与的经验证的临床生物标志物，且尚未在前瞻性CKD结局试验中测试过。上述狭窄治疗窗口结合CKD肾脏中改变的硫化物氧化能力，意味着在实验模型中验证的剂量策略可能无法直接转化为晚期肾功能受损患者。避免先前抗氧化方法的失败因此将不仅需要改进供体化学，还需要在CKD人群中进行严格的药代动力学表征、识别响应性患者亚组以及选择反映氧化还原网络恢复而非孤立氧化应激标志物的机制上合理的临床终点。整合的治疗框架因此应结合下游H₂S信号的恢复与尿毒症毒素通路的上游调节，以及旨在重新建立氧化还原网络平衡的更广泛策略。未来研究应优先进行体内H₂S生物利用度的评估、与尿毒症毒素谱的整合，以及在设计良好的CKD试验中评估肾脏和心血管结局。这些努力对于确定靶向氧化还原网络功能障碍能否转化为临床上有意义的治疗获益至关重要。将H₂S靶向策略与已确立的CKD治疗药物整合仍是一个重要但基本未经探索的转化问题。钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂通过AMPK和sirtuin 1依赖机制改善线粒体生物发生并减少NOX4驱动的ROS，而胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂和非甾体盐皮质激素受体拮抗剂赋予重叠的线粒体和抗炎肾脏益处。由于这些通路汇聚于线粒体ROS减少和Nrf2相关抗氧化防御——这些直接与H₂S介导的氧化还原调节交叉——H₂S缺乏可能限制其全部治疗潜力，或联合方法可能产生附加的肾脏保护作用。然而，目前尚无直接证据将任何这些药物类别与CKD中肾脏CBS、CSE或3-MST活性或H₂S生物利用度联系起来，代表一个关键知识空白，未来机制和临床研究应解决。

10. 结论
越来越多的证据表明，CKD中的H₂S缺乏反映了更广泛的硫介导氧化还原调节受损，而非简单的抗氧化耗竭。细胞和动物研究一致显示CBS、CSE和3-MST下调、蛋白质过硫化和线粒体硫化物氧化破坏以及通过IS–AhR–Sp1依赖机制对H₂S生物合成的抑制。这些分子紊乱与氧化应激、线粒体功能障碍和炎症信号在肾、血管和心脏实验模型中相互作用。在系统水平，ROS、NO和H₂S信号的同步失调似乎以自我强化方式放大内皮功能障碍、纤维化重塑和炎症激活，支持CKD作为协调氧化还原失衡状态的概念。硫介导信号的丧失因此可能促进肾和心血管损伤的进展，尽管许多提出的机制仍缺乏在人CKD组织中的直接验证。将本框架的范围扩展到包括H₂S以外的活性硫物种、细胞类型特异性易感性和阶段依赖性代谢异质性，对于完善其转化相关性非常重要。需要额外的转化和临床研究来定义H₂S靶向方法在CKD中的治疗潜力。