硫化氢在肠道中的作用

谁闻到了它的味道，谁就处理了它……尤其是如果所处理的东西闻起来像臭鸡蛋的话。蛋臭的罪魁祸首是硫化氢(H2S)，这是一种由哺乳动物和细菌细胞在肠道中产生的无色刺激性气体。

除了具有清理房间的能力外，H2S还参与促进健康和疾病的无数过程。那么，这种气体从下面到底有什么秘密呢?

臭气熏天：肠道中H2S的产生

大多数人可能在一生中的某个时刻经历过H2S的臭味。该气体是一种富含电子的分子，由一个硫原子和两个氢组成，用于各种工业过程或由各种工业过程产生(例如，食品、纺织品、石油和天然气等的生产)。它也可以从下水道、温泉和腐烂的有机物中飘出。植物会产生H2S，细菌也会产生H2S，其中包括那些以我们肠道为家的细菌。

一些肠道微生物(例如沙门氏菌、埃希氏菌、梭杆菌等)通过分解含硫氨基酸(如半胱氨酸或牛磺酸)产生H2S以获取能量。此类含硫底物可能源自宿主饮食或宿主本身(例如，牛磺酸通常源自胆汁酸的微生物代谢)。

某些厌氧细菌，即脱硫弧菌属的成员，也会通过硫酸盐(SO42-)的还原产生H2S，硫酸盐是一种天然存在于各种食品和饮用水中的化合物。虽然宿主细胞确实从半胱氨酸和其他共底物(称为内源性H2S)产生H2S，但漂浮在肠道周围的大部分物质是由细菌产生的(外源性H2S)。

大多数人都熟悉肠道产生的H2S作为肠胃胀气的组成部分(尽管他们希望事实并非如此)。但H2S是如何产生(和释放)的则是一回事;而H2S是如何产生(和释放)的则是一回事。它如何与肠道中的细菌和宿主细胞相互作用以影响众多的生理过程是另一个问题。

H2S如何影响细菌?

硫转化为H2S为细菌提供能量来源。然而，气体本身不仅仅是新陈代谢的副产品;它也是新陈代谢的副产品。它还可以保护微生物免受氧化应激等环境侵害。如何?这种气体清除自由基和其他可能损伤DNA的分子，并增强内源性抗氧化酶的活性。进一步证实了H2S的保护作用，H2S已被证明可以提供针对抗生素致命作用的保护，其中一些抗生素会对细菌细胞施加氧化应激。

H2S也可能有利于微生物在宿主施加压力的情况下生存。例如，2018年的一项研究表明，无法产生H2S的无毒力大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌菌株在体外更容易被白细胞杀死。H2S产生的缺乏也促进了败血症和严重烧伤小鼠模型中的细菌清除。

虽然这些发现并非针对肠道微生物群，但总体表明H2S作为一种细菌防御机制，对抗宿主免疫反应，包括白细胞产生活性氧(ROS)，这可能对肠道生存和生长起到保护作用。。

当有气体是好的

当谈到宿主健康时，科学家几十年来就知道H2S对人体有很多好处。它主要充当信号分子，参与从基因转录和ROS反应到细胞呼吸和增殖的一切过程。该气体也是结肠上皮细胞的重要能源。

此外，肠道中产生的H2S不会停留在那里;而是会在肠道内产生。它从肠道扩散到循环系统中，促进全身器官的功能，包括心脏、肺和大脑。事实上，来自动物研究的数据表明，循环的H2S主要源自肠道微生物群的代谢活动。

为此，微生物产生的H2S可能反过来塑造肠道微生物群落本身的组成。这对宿主健康有很多影响，包括帮助训练和调节免疫系统，使其能够识别微生物的朋友和敌人。因此，H2S既是针对宿主反应的细菌防御，也是塑造这些反应以维持肠道稳态的工具。

该气体还直接与免疫细胞相互作用，影响其激活和活性。此外，微生物产生的H2S可以抑制某些细菌病原体(例如肺炎克雷伯氏菌)有氧呼吸所需的酶，从而可能有助于抵抗感染。

当肠道内的H2S腐烂时(鸡蛋)

但有一个问题：H2S有毒。或者，更准确地说，它可能有毒，具体取决于浓度。这种“钟形响应”是H2S的一个决定性特征;少量就可以了。然而，如果H2S的量超过了细胞使用和解毒的能力，那么就会出现问题。

这些问题到底是什么?其一，过多的H2S会抑制线粒体中电子传递链的一个组成部分，从而抑制宿主细胞的呼吸并损害DNA。大量的外源性H2S也已被证明会使覆盖肠道的保护性粘液层变性。当这种情况发生时，细菌可能会进入下面的上皮并引发炎症。

事实上，产生H2S的细菌与炎症性肠道疾病(例如炎症性肠病(IBD)、肠易激综合征和结直肠癌)之间存在联系。鉴于这些联系在很大程度上是相关的，需要更多的研究来更好地理解H2S在疾病表现和进展中的明确作用。这是更广泛的需求，需要更深入地了解气体对肠道微生物群的影响，以及随后对宿主过程(例如免疫系统)的影响。

利用H2S促进健康

除了悬而未决的研究问题之外，H2S与健康之间的关联促使科学家们研究调节其浓度是否具有治疗作用。例如，在IBD小鼠模型中，外源性施用H2S可减少炎症、促进粘液产生并恢复微生物群生物膜，凸显其治疗潜力。

最近的另一项研究表明，肠道微生物中的H2S会与食品染料和药物中常见的化合物(偶氮异生物质)发生反应。改变异生素(Red40)的饮食浓度可降低小鼠肠道中的硫化物水平，这表明如何通过调整饮食和药物来调整肠道H2S浓度。

人们还探索利用产H2S细菌的丰度和代谢活性作为指标来帮助诊断和监测肠道疾病。

研究人员对H2S了解越多，就越能确定如何将其用于公益事业。这是一项臭名昭著的努力，但必须有人去做。