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

基于硒的催化清除剂用于同时清除硫化氢和活性氧物种  

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

《德国应用化学国际版》2024年2月5日；63(6): e202317487  

 

摘要内容：  

摘要指出硫化氢（H₂S）是内源性气体递质，但过量产生与多种疾病相关。传统H₂S清除剂依赖化学计量反应，效率低且需高剂量。本研究开发硒基催化清除剂，利用H₂S与活性氧（如H₂O₂）共存的特点，通过催化反应同时清除两者。测试14种二硒化物/单硒化物，发现S6等候选物在缓冲液、血浆及细胞裂解液中高效清除H₂S/H₂O₂。机制研究表明反应涉及H₂S₂中间体及硒醇/硒醚循环。结合光敏剂还可实现光控H₂S清除。  

 

研究目的：  

开发可同时催化清除H₂S和ROS的小分子工具，解决现有清除剂依赖化学计量反应的问题，用于研究H₂S/ROS调控机制及疾病治疗。  

 

研究思路：  

基于硒氧化物（SeO）与H₂S的高反应性，筛选硒基化合物（S1-S3）作为H₂S清除剂。  

 

发现其还原产物（如二硒化物）可能与ROS形成催化循环，扩展筛选14种二硒化物/单硒化物（S4-S17）。  

 

通过结构优化确定高效候选物S6，评估其在复杂生物体系中的活性。  

 

结合光敏剂实现光控H₂S清除。  

 

通过中间体检测和产物分析阐明反应机制。  

 

测量的数据及研究意义：  

H₂S清除动力学（图1,3,4,6-8；表1,2,3）：  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

意义：量化硒化合物清除H₂S的效率，确定S6在催化剂量（5-10%）下有效，为低毒性应用提供依据。  

小鼠存活率（图2）：  

 

 

意义：证明硒氧化物（S3）对H₂S急性中毒的解毒效果，验证其治疗潜力。  

H₂O₂清除能力（图9）：  

 

 

意义：证实S6在缓冲液和生物体系中同步清除H₂O₂，支持其"双清除"功能。  

中间体H₂S₂检测（图10）：  

 

 

意义：通过荧光探针PSP-3验证H₂S₂为关键中间体，阐明反应路径涉及硫烷硫转化。  

光控清除效率（图11）：  

 

 

意义：光敏剂（如Eosin Y）联合S6实现>95%光诱导H₂S清除，提供时空可控的清除策略。  

结构-活性关系（表2）：  

 

意义：揭示邻位氨基（-NH₂）通过氢键促进硒中心反应性，指导高效清除剂设计。  

 

结论：  

硒氧化物（S1-S3）是高效H₂S清除剂，能挽救H₂S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H₂S和H₂O₂，其邻位氨基结构显著提升活性（S6的v₀=270 μM/min）。  

 

S6在血浆/细胞裂解液中保持活性，且对多种ROS（·OH、O₂⁻等）有效。  

 

反应机制涉及H₂S₂中间体及硒醇/硒醚循环，最终生成S₈。  

 

光敏剂（Eosin Y）联合S6实现光控H₂S清除，为精准调控提供新工具。  

 

Unisense电极数据的意义：  

使用丹麦Unisense H₂S微电极实时监测H₂S浓度变化，其意义在于：  

高时空分辨率：提供秒级动态响应（如S3的T₁/₂=0.12 min），精准捕捉快速反应过程。  

 

原位监测：避免取样干扰，真实反映生理条件下（如PBS缓冲液、血浆）的清除动力学。  

 

定量关键参数：直接测定初始速率（v₀）和半衰期（T₁/₂）（表1-3），为催化剂效率提供可比数据。  

验证催化循环：通过H₂O₂添加后H₂S的持续消耗（图3中S3），证实硒化合物的催化再生能力。  

 

复杂体系适用性：在生物基质（血浆、裂解液）中稳定工作（图8），证明技术对真实样本的适用性。