硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是一种天然存在的无色气体,有毒、腐蚀性和易燃,是硫循环的主要组成部分,广泛存在于腐烂的有机物、地下水和天然气等环境中。当接触浓度大于100ppm时,H2S通常会导致窒息,并伴有可致命的休克和抽搐。然而,H2S除了其令人恐惧的生物毒性,也是生物体内一种重要的气体信号分子,低水平的H2S作为一种内源性生物介质,在生命的进化中起着至关重要的作用。H2S不仅具有调节心血管功能、影响骨代谢水平,还能在中枢神经系统中充当信使、在肺中充当内源性介质。硫化氢是继NO、CO的第三个内源性气体信号分子、具有抗炎/促炎、抗氧化应激、扩血管、降压、保护胃肠道粘膜、抑制胰岛素释放等作用。


许多原核生物都能生成硫化氢,内源性硫化氢经过胱硫醚-β-合酶(CBS)、脱硫醚-γ-裂解酶(CSE)催化,以L-半胱氨酸为底物,将含硫氨基酸分解合成。此研究主要讨论了内源性硫化氢对于抗生素的杀菌性能的抑制作用,讨论了各种脱硫醚酶对于病菌体内的内源性硫化氢生成作用的影响。


Bioscreen全自动生长曲线分析仪的应用:大肠杆菌、炭疽杆菌、金黄色葡萄球菌在LB液体培养基中,于37度下进行培养三天后,应用芬兰的Bioscreen-C全自动生长曲线分析仪测试各种细菌的连续评估浊度值(OD),从而得出各菌株的生长曲线图

图1、硫化氢对于抗生素杀菌性能的抑制。(A)硫化氢的作用是通过减少体系内的活性氧(ROS)实现对于抗生素毒性的调节。大肠杆菌中加入了铁离子螯合剂(2-联吡啶)或者是活性氧去除剂硫脲。细菌的培养是在温度为37度环境下使用了Bioscreen C全自动生长曲线分析系统实现对于各种不同条件下的细菌的培养、OD值、生长曲线的测试。(B)内源性硫化氢使细胞在你有氧环境中能够抵御抗生素的杀菌,但是在无氧环境中却无法避免。(C)内源性硫化氢使细菌能够抵御双氧水。(D)DSBS染色体凝胶电泳分析图。(E)硫化氢刺激对于植物提取物中的各种细菌的双氧水的分解活性和SOD活性的影响。(F)硫化氢对于氧化应激抵御的双重保护。

图2、Wt细胞和硫化氢生成酶MST、CBS、CSE对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌生长的影响。应用Bioscreen生长曲线分析仪测试这些菌的OD600随时间变化的情况。

图3、大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、炭疽杆菌与不同抗生素混合培养后,体系中含有各种硫化氢生成酶(黑线和绿线)和不含有硫化氢生成酶(红线)的细菌的生长曲线图。通过分析其各种细菌的生长曲线,可以看出,当体系中含有硫化氢生成酶时,细菌可以抵抗各种抗生素的杀菌作用。

图4、金黄色葡萄球菌中加入不同物质(双氧水、PAG、AOAA、NaHS)下测试所得的OD600值。从图中可以看出,PAG/AOAA和双氧水的组合对于葡萄球菌的生长的抑制作用最强。

图5、炭疽杆菌中硫化氢和一氧化氮的协同作用。(A)内源性硫化氢和一氧化氮的补偿性诱导作用。(B)硫化氢的诱导对于抗生素(红霉素)或双氧水响应,纵坐标代表了β-乳糖苷酶活性(C)不同菌类的OD生长曲线图,其中各种菌株培养是使用了LB培养基和半胱氨酸。


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