推定硫化氢（H2S）供体POM16在肌萎缩侧索硬化遗传模型FUS [1-359]转基因小鼠中的有益效应

《Molecules》：Beneficial Effects of Putative Hydrogen Sulfide (H2S) Donor POM16 in a Genetic Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis, FUS [1-359]-Transgenic Mice

　　

摘要翻译：肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种以运动神经元快速退行性变为特征的致死性神经系统疾病。硫化氢（H₂S）作为一种调节翻译后修饰的信号分子，近期被认为与ALS的病理生理学有关。本研究旨在设计、合成并考察（2S）-2-氨基戊硫代S-酸（POM16）——慢速释放H₂S供体硫代缬氨酸的一种异构体——在遗传性ALS模型中的潜在作用。研究人员给FUS [1-359]-tg小鼠（可重现ALS综合征）及其野生型（WT）同窝小鼠自9周龄起连续六周经饮水给予POM16（剂量为50 mg/kg）、标准ALS治疗药物利鲁唑（剂量为8 mg/kg/天）或溶剂。研究人员检测了瘫痪发生、生理及运动功能、肌肉萎缩、脊髓运动神经元密度、促炎细胞因子白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子（TNF）的基因表达，以及脊髓中氧化应激标志物丙二醛（MDA）的浓度。经POM16处理的突变小鼠在体重、饮水量和摄食量以及转棒、悬线和爬杆实验中的行为均表现出显著改善。给药第6周时出现瘫痪的小鼠百分比从溶剂处理突变组的48%降至POM16处理FUS [1-359]-tg组的16%，而利鲁唑处理组为38%，未达到显著性。值得注意的是，与POM16给药不同，利鲁唑处理未能显著改善肌肉重量。与溶剂处理的FUS [1-359]-tg小鼠相比，POM16处理的突变小鼠脊髓运动神经元密度显著更高，MDA水平更低，肌肉萎缩等级降低。因此，新化合物POM16具有对抗ALS病理学的治疗潜力，其作用可能通过抗氧化应激机制介导。鉴于目前缺乏针对这一破坏性疾病的有效治疗手段，POM16有望成为ALS的一种有前景的疗法。

论文解读：

肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种以运动神经元进行性退化为特征的致命性神经退行性疾病，患者常在发病后3至5年内死亡。目前临床上仅有利鲁唑和依达拉奉两种药物，且疗效极为有限，因此亟需开发新的治疗策略。氧化应激和神经炎症被认为是ALS发病机制中的关键因素，硫化氢（H₂S）作为一种气体信号分子，可通过调节氧化应激参与神经保护。然而，常用H₂S供体如硫氢化钠（NaHS）和硫化钠（Na₂S）释放过快，难以模拟生理性信号。硫代氨基酸类供体如硫代缬氨酸虽可缓慢释放H₂S，但其作为蛋白氨基酸衍生物可能干扰蛋白质合成。为此，研究人员设计了非蛋白氨基酸型慢速H₂S供体（2S）-2-氨基戊硫代S-酸（POM16），即L-硫代正缬氨酸，并在FUS [1-359]转基因小鼠这一ALS遗传模型中评估其治疗潜力。

研究人员通过三步化学合成获得POM16，并对其进行了核磁共振和元素分析表征。实验采用9周龄雄性FUS [1-359]-tg小鼠及其野生型（WT）同窝小鼠，分为溶剂组、利鲁唑组（8 mg/kg/天）和POM16组（50 mg/kg/天），经饮水给药6周。研究检测了体重、饮水量、摄食量、运动行为（转棒、爬杆、悬线、旷场）、瘫痪发生率、肌肉萎缩程度、脊髓运动神经元密度、氧化应激标志物丙二醛（MDA）水平以及促炎细胞因子白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子（TNF）的基因表达。样本来自小鼠腰椎脊髓和腓肠肌，组织学分析采用尼氏染色和HE染色，分子分析采用qRT-PCR和ELISA。

研究结果显示：在生理指标方面，POM16处理显著改善了突变小鼠的体重下降和饮水量减少，而利鲁唑仅在部分时间点有效。在运动功能方面，POM16显著缩短了爬杆测试中的转身时间，提高了悬线测试中的跌落潜伏期，而利鲁唑在这些指标上未达到显著改善。在瘫痪发生率方面，给药第6周时，溶剂组突变小鼠瘫痪率为48%，POM16组降至16%，利鲁唑组为38%，仅POM16组与溶剂组差异显著。在组织学方面，POM16显著降低了腓肠肌萎缩评分，并显著提高了脊髓运动神经元密度（相对于WT对照组归一化后），而利鲁唑未明显改善肌肉重量。在分子标志物方面，POM16显著降低了突变小鼠脊髓中升高的MDA水平，使其恢复至接近WT水平；利鲁唑未检测到对MDA的显著作用。TNF基因表达在各组间无显著差异，IL-1β表达在溶剂组和POM16组中均显著高于WT对照组，而利鲁唑组与WT组无显著差异。

讨论部分指出，POM16作为慢速H₂S供体，其有益效应可能主要通过抗氧化应激机制介导，即通过降低MDA水平发挥神经保护作用。与利鲁唑相比，POM16在延缓瘫痪发生、维持肌肉重量和改善运动功能方面表现出更优或相当的效果，但并不能完全逆转疾病进展，提示ALS病理的复杂性。研究还分析了与既往报道不一致的可能原因，包括动物性别、ALS模型基因差异（SOD1 vs FUS）以及疾病阶段等因素。结论部分强调，POM16是一种低分子量、水溶性、无毒性迹象的化合物，在低剂量下即可部分对抗ALS样病理进展，有望成为ALS的潜在治疗药物。未来需进一步研究其体内H₂S释放动力学及具体药理学机制。