Selenium-Based Catalytic Scavengers for Concurrent Scavenging of H2S and Reactive Oxygen Species  

基于硒的催化清除劑用于同時清除硫化氫和活性氧物種  

來源：Angew Chem Int Ed Engl. 2024 February 05; 63(6): e202317487. doi:10.1002/anie.202317487  

《德國應用化學國際版》2024年2月5日；63(6): e202317487  

 

摘要內容：  

摘要指出硫化氫（H?S）是內源性氣體遞質，但過量產生與多種疾病相關。傳統(tǒng)H?S清除劑依賴化學計量反應，效率低且需高劑量。本研究開發(fā)硒基催化清除劑，利用H?S與活性氧（如H?O?）共存的特點，通過催化反應同時清除兩者。測試14種二硒化物/單硒化物，發(fā)現S6等候選物在緩沖液、血漿及細胞裂解液中高效清除H?S/H?O?。機制研究表明反應涉及H?S?中間體及硒醇/硒醚循環(huán)。結合光敏劑還可實現光控H?S清除。  

 

研究目的：  

開發(fā)可同時催化清除H?S和ROS的小分子工具，解決現有清除劑依賴化學計量反應的問題，用于研究H?S/ROS調控機制及疾病治療。  

 

研究思路：  

基于硒氧化物（SeO）與H?S的高反應性，篩選硒基化合物（S1-S3）作為H?S清除劑。  

 

發(fā)現其還原產物（如二硒化物）可能與ROS形成催化循環(huán)，擴展篩選14種二硒化物/單硒化物（S4-S17）。  

 

通過結構優(yōu)化確定高效候選物S6，評估其在復雜生物體系中的活性。  

 

結合光敏劑實現光控H?S清除。  

 

通過中間體檢測和產物分析闡明反應機制。  

 

測量的數據及研究意義：  

H?S清除動力學（圖1,3,4,6-8；表1,2,3）：  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

意義：量化硒化合物清除H?S的效率，確定S6在催化劑量（5-10%）下有效，為低毒性應用提供依據。  

小鼠存活率（圖2）：  

 

 

意義：證明硒氧化物（S3）對H?S急性中毒的解毒效果，驗證其治療潛力。  

H?O?清除能力（圖9）：  

 

 

意義：證實S6在緩沖液和生物體系中同步清除H?O?，支持其"雙清除"功能。  

中間體H?S?檢測（圖10）：  

 

 

意義：通過熒光探針PSP-3驗證H?S?為關鍵中間體，闡明反應路徑涉及硫烷硫轉化。  

光控清除效率（圖11）：  

 

 

意義：光敏劑（如Eosin Y）聯合S6實現>95%光誘導H?S清除，提供時空可控的清除策略。  

結構-活性關系（表2）：  

 

意義：揭示鄰位氨基（-NH?）通過氫鍵促進硒中心反應性，指導高效清除劑設計。  

 

結論：  

硒氧化物（S1-S3）是高效H?S清除劑，能挽救H?S中毒小鼠（S3存活率100%）。  

 

二硒化物（如S6）在ROS存在下可催化清除H?S和H?O?，其鄰位氨基結構顯著提升活性（S6的v?=270 μM/min）。  

 

S6在血漿/細胞裂解液中保持活性，且對多種ROS（·OH、O??等）有效。  

 

反應機制涉及H?S?中間體及硒醇/硒醚循環(huán)，最終生成S?。  

 

光敏劑（Eosin Y）聯合S6實現光控H?S清除，為精準調控提供新工具。  

 

Unisense電極數據的意義：  

使用丹麥Unisense H?S微電極實時監(jiān)測H?S濃度變化，其意義在于：  

高時空分辨率：提供秒級動態(tài)響應（如S3的T?/?=0.12 min），精準捕捉快速反應過程。  

 

原位監(jiān)測：避免取樣干擾，真實反映生理條件下（如PBS緩沖液、血漿）的清除動力學。  

 

定量關鍵參數：直接測定初始速率（v?）和半衰期（T?/?）（表1-3），為催化劑效率提供可比數據。  

驗證催化循環(huán)：通過H?O?添加后H?S的持續(xù)消耗（圖3中S3），證實硒化合物的催化再生能力。  

 

復雜體系適用性：在生物基質（血漿、裂解液）中穩(wěn)定工作（圖8），證明技術對真實樣本的適用性。