硫酸葡聚糖属于一般化学试剂 吗
化学试剂废液算什么废物,液体还是固体怎么回收 ,属于危险废物。
虽然是液态的,但是属于固体废物。
只要交由有回收资质的单位处理就行,似乎不用非得本地的单位。
但是也要看当地的环保要求严不严格
核酸分子原位杂交中杂交液的基本成分:50%甲酰胺,ssDNA 100 μg/ml,探针20 ng,50 mmol/L DTT,5×Denhardt液,5%硫酸葡聚糖,4×SSC。
阳离子可以极大提高核酸互补链的杂交效率;
甲酰胺分子克隆第三版p510有详细的论述,用甲酰胺进行的杂交比通过调节温度更容易控制杂交的严谨性。
提高核酸杂交率 - 溶液中含10%的硫酸葡聚糖,DNA链的再退火率约增加10倍,这一现象进一步扩大了单链或双链的探针与固定在膜上的DNA/RNA的杂交率。不仅如此,添加10%硫酸葡聚糖也许会增加随机切割的双链DNA探针与固定化核酸的杂交率,高达100倍。
【关键词】 多糖;,,,微生物;,,,药用;,,,生物合成
摘要: 活性多糖是新药研发中的一个热点,其中研究相对较多的是来源于微生物的多糖。近年来,关于微生物多糖的研究有了进一步的发展,本文对药用微生物多糖在生物合成、作用机制和构效关系等各方面的最新研究进展进行了综述。
关键词: 多糖; 微生物; 药用; 生物合成
Advances in the research of active polysaccharides derived from microbes
ABSTRACT Over the past few years, many advances have been made toward research on active polysaccharides especially microbial polysaccharides, it becomes a hot spot in new drug research and development. This review will focus on recent studies that illustrate the biological activities, mechanisms of action and structurefunction relationships of microbial polysaccharides for drug use.
KEY WORDS Polysaccharide Microorganism Drug use Biological activities
多糖广泛分布于高等植物、地衣、海藻、动物和微生物中。微生物来源的多糖是至今研究得比较详细的一类多糖,其广泛的生物活性使得其已成为微生物药物一个重要的组成部分,且在新药研发中越来越受到重视。本文对迄今为止所发现的微生物多糖的药用生物活性进行了综述,并总结了近年来关于多糖构效关系和作用机理方面的研究成果。
1 免疫调节功能
免疫调节剂在疾病治疗中的作用越来越受到重视。多糖免疫调节剂于40余年前被首次发现,近二十年来,有更多微生物来源的多糖被确认对机体免疫反应的调节有着极为重要的意义。这些多糖的免疫调节作用涉及到免疫系统的各个方面,对于其免疫调节机制的研究也体现在各个层次上,对这些多糖分子决定它们与宿主免疫系统相互作用的结构特征也已经进行了更为深入的研究。以下对几种比较典型的免疫调节剂分别进行介绍。
1.1 两性离子多糖 两性离子多糖(zwitterionic polysaccharides,Zps)是有同时含有阳离子和阴离子结构以实现其生物功能的一类多糖。多糖A(PS A)是Zps的分类原型。PS A是从革兰阴性厌氧菌脆弱拟杆菌中分离得到的两种荚膜多糖中的一种。Zps在菌体表面组装成荚膜多糖复合物(CPC)。早期研究证明,CPC能调节腹腔内脓毒症伴随性脓肿的形成〔1〕。CPC的腹膜内给药能诱导脓肿形成,而皮下和肌肉的预防性给药则能防止宿主在细菌感染后形成脓肿。一方面,在诱导脓肿形成过程中,Zps扮演了多重角色,它能诱导细菌在腹腔间皮表面的粘附,并能刺激某些促免疫细胞因子和化学增活素,进而诱导宿主细胞CAMs的表达,完成腹腔内多形核白细胞的募集。另一方面,Zps预防脓肿形成、保护机体免于免疫反应的作用,并非是作为一种经典的免疫原去介导特异性的免疫反应,而是对宿主的免疫系统进行调节,从而对导致脓肿形成的免疫反应实现全面抑制。其具体机制是Zps对CD4+T细胞活性和IL2生成的调节〔2〕,而IL2似乎是Zps调节机体免疫以预防脓肿的中心环节〔3〕。对于其构效关系的研究表明,Zps同时含有阴阳电荷基团的重复单元是其免疫调节作用的关键性结构,破坏多糖的电荷结构能使其活性显著降低〔4〕。
1.2 β(13)葡聚糖从酵母和真菌中纯化得到的β(13)葡聚糖是另一类免疫调节剂。沿着β(13)葡聚糖主链随机分布着β(16)葡聚糖基支链。Williams等证明β(13)葡聚糖能显著增加动物体内嗜中性粒细胞水平并增加骨髓细胞的增殖。PGG是Williams研究组经高度纯化已获专利的一种β(13)葡聚糖。PGG给药后,嗜中性和嗜酸性粒细胞的比例增加,从给药小鼠体内得到的嗜中性粒细胞,在体外对大肠埃希菌的吞噬作用增加〔5〕;巨噬细胞的形态发生改变,巨噬细胞同时表现出磷酸酶活性增加和脂多糖(LPS)刺激的NO生成的特征〔6〕。研究表明,β(13)葡聚糖能调节淋巴细胞和单核细胞中促免疫细胞因子的产生〔7〕。β(13)葡聚糖对NFκB样和NFIL6样转录因子的调节作用具有时间和浓度依赖性〔8〕。其所涉及的信号转导通路与超抗原LPS不同。PGG用于预防治疗也获得了肯定的实验结果。能显著降低腹腔内脓毒症的致死率。Williams在脓毒症小鼠模型试验中研究了β(13)葡聚糖对转录激活、细胞因子表达的影响,发现与对照动物相比,NFκB和NFIL6的核结合活性降低,TNFα和IL6的mRNA水平也有所下降。转录因子活性和细胞因子表达的下调和败血症动物的存活率升高是正相关〔10〕。β(13)葡聚糖的免疫调节生物活性基于它们与巨噬细胞和多形核中性粒细胞(PMNs)的直接作用。Muller等的工作表明,磷酸葡聚糖,一种水溶性的(13)βD葡聚糖,能够与人或鼠的单核/巨噬细胞结合。这种结合特异地导致了外来细菌的内在化和增加的胞浆空泡化〔11〕。β(13)葡聚糖的免疫调节还涉及到补体途径。补体受体3(CR3)也已经被确认是某些葡聚糖的受体〔12〕。CR3介导的吞噬作用和脱颗粒作用需要CR3结构域上一个iC3b结合位点和一个葡聚糖结合位点同时与配基的结合。用抗PGG葡聚糖受体的单克隆抗体对中性白细胞处理,可以抑制NFκB样因子的激活〔13〕。将酵母菌株煮沸和酶处理得到可溶和不可溶的葡聚糖粗品。不可溶的葡聚糖可通过磷酸化、硫酸化和氨基化等方式进行衍生化修饰以提高其溶解性。可溶性葡聚糖在水溶液中主要以线形的三螺旋结构存在。研究表明,糖链的螺旋结构构象是其生物活性存在的必要条件,而糖链中的亲水性基团(多羟基)应位于螺旋体的表面〔14〕。微粒酵母葡聚糖的免疫调节活性还受其分子量和β(16)糖苷键数目的影响。同样的情况也发生在其他的一些β(13)D葡聚糖上,如真菌多糖pestalotan等。另外,支链长度也会影响多糖的活性。从真菌Phytophthoraparasitica中分离得到的活性β(13)D葡聚糖,其具有葡聚三糖支链的组份,活性大大高于具有葡聚二糖支链的组分〔16〕。
1.3 甘露聚糖从白念珠菌中分离得到了有一定免疫调节活性的甘露聚糖。巨噬细胞递呈的甘露糖结合凝集素(MBL)能与甘露聚糖结合,并通过一种非自身识别机制激活宿主免疫系统。甘露聚糖包裹感染性抗原并介导了内吞和吞噬作用,甘露聚糖受体识别多糖里的一个重复单位,这种识别导致了细胞信号转导、细胞因子产生和补体的激活。研究表明,白念珠菌甘露聚糖在皮下注射给药后对宿主的免疫抑制作用与用药后迟发型超敏反应被抑制有关〔17〕。IL4是介导甘露聚糖特异性诱导免疫下调的关键性细胞因子。另外也有研究表明,IL12p40、IL10和IFNγ对CD+T细胞(下调效应细胞)的产生也有一定作用〔18〕。
1.4 蛋白结合多糖从真菌蘑菇中分离得到了蛋白结合多糖PSK和PSP。这些化合物在结构上比较相近,分子量约为100kDa〔19〕。其单糖间以α(14)和β(13)糖苷键连接,蛋白部分则以天门冬氨酸和谷氨酸为主,蛋白含量约为15%。这类多糖能够抑制体外肿瘤细胞系的生长并具有体内的抗肿瘤活性。对食道癌、胃癌、肺癌、卵巢癌和子宫颈癌等有肯定的防治效果。这类多糖的免疫调节作用机制尚不清楚。有研究表明,小鼠在PSK给药处理后,PSK能结合并抑制免疫抑制细胞因子TGFβ〔20〕。PSK还能够激活嗜中性粒细胞,这些可能是PSK抗癌活性的部分原因。PSK和PSP是生物反应调节剂,能刺激T细胞的激活和诱导IFNγ和IL2的生成。也有研究发现PSK和PSP能增强小鼠体内的超氧化物歧化酶(SOD)的活性〔21〕。
1.5 透明质酸透明质酸(HA)可以由链球菌产生,同时也是组成哺乳动物组织胞外基质的一种主要的糖类成分,在皮肤、关节、眼和大多数其它的器官和组织中都有存在。透明质酸是一个二糖的重复。该二糖是一种最简单的阴离子氨基葡聚糖。透明质酸是通过与真核细胞CD44受体的结合来完成对免疫系统的调节作用。这种配体受体间的相互作用对于T细胞胞间通信和白细胞外渗的调节是至关重要的〔22〕。低分子量HA则可被用于阻断T淋巴细胞CD44和真核细胞来源HA之间的相互作用。这在临床上可被用于防止同种异体移植的排斥反应以保护机体器官的功能。另外,HA能促使创伤愈合,并能在眼睛和关节外科中被用作人体HA的替代品〔9〕。
2 抗肿瘤活性微生物
多糖的抗肿瘤活性多与其免疫调节功能密切相关。多糖能激活免疫细胞,并诱导多种免疫细胞因子和细胞因子受体基因的表达,增强机体的抗肿瘤免疫力。从担子菌门真菌中得到的香菇多糖、裂褶多糖、云芝多糖、茯苓多糖等抗肿瘤多糖,在国内外临床上已普遍应用,都具有上述免疫调节剂的特征结构。从香菇子实体和深层发酵菌丝体中得到的两种具抗肿瘤活性的多糖分别为β(13)葡聚糖和含少量肽的α甘露糖。云芝多糖PSK则具有蛋白结合多糖结构。裂褶多糖和茯苓多糖也是β(13)葡聚糖,但当茯苓多糖含有β(16)葡聚糖侧链时没有活性,而用高碘酸盐氧化反应将侧链除去后,却表现出显著的抗肿瘤活性。免疫调节多糖的抗肿瘤作用需要宿主免疫系统的参与,但有些微生物多糖在体外也表现出对肿瘤细胞生长的抑制作用。除了免疫调节外,近年来对多糖抗肿瘤活性的其它作用机制也有所研究。主要有以下几个方面〔23〕:(1)影响细胞的生化代谢:茯苓多糖对肉瘤S180细胞的增殖有抑制作用,可导致S180细胞膜唾液酸(SA)含量增加,而膜磷脂、花生四烯酸和豆蔻酸的含量下降,细胞膜的PI转换被显著抑制,影响了肿瘤细胞转移和相关抗原的表达。香菇、猪苓、茯苓多糖能抑制人早幼粒细胞白血病HL60细胞酪氨酸蛋白激酶(TPK)的活性,激活磷酸酪氨酸蛋白磷酸酶(PTPP),可降低细胞酪氨酸蛋白的磷酸化程度;(2)影响细胞周期:某些多糖可能作用于肿瘤细胞的细胞周期。Kamei等将云芝多糖与结肠癌细胞AGS一起培养4d后,肿瘤细胞的数量比对照组明显减少,流式细胞术检测表明,肿瘤细胞的生长被阻滞于S期和G2/M期〔15〕。(3)抗氧化作用:机体内过量的超氧化自由基和脂质过氧化物(LPO)对DNA的持续损伤,会导致细胞的癌变。动物和临床试验表明云芝多糖PSK能增强超氧化物歧化酶(SOD)的活性,缓解肿瘤宿主体内的氧化应激状态。Kariya等在联氨氧化反应体系中观察到云芝多糖有自由基清除剂作用,并通过电子自旋共振检测,证明其有拟SOD的作用。又有报道云芝多糖能增强正常小鼠和正常迟发型超敏感性(DH)小鼠淋巴细胞、脾及胸腺中SOD的活力,而对肿瘤组织中SOD则有明显的抑制作用。(4)其它:香菇、云芝和灵芝等多糖均能抑制鼠肝细胞对致癌物苯并芘的吸收。香菇多糖能使肿瘤部位的血管扩张和出血,造成肿瘤组织坏死。有些微生物来源的多糖与肿瘤细胞表面的糖类分子很相似,能抑制肿瘤细胞的粘附,从而抑制了肿瘤细胞的侵袭与转移〔24〕。
3 抗病毒活性
多糖的抗病毒作用已引起医药界的高度重视。尤其在抗HIV方面,硫酸酯化多糖因为其活性明确,已成为近年来的研究热点〔26〕。研究表明,其作用机制除了多糖的免疫激活作用外,该类聚合物可以通过阻断HIV病毒gp120与宿主细胞CD4受体的结合而发挥作用,这可以阻断病毒对宿主细胞的吸附,防止合细胞的形成〔25〕。某些硫酸多糖还能够抑制HIV逆转录酶活性,硫酸化侧链与RNA模板引物上的某些酶有相同的结合位点,从而产生竞争性抑制作用。最近的研究又发现,硫酸多糖与HIV1反式激活因子tat的结合能阻止tat蛋白进入胞内,使HIVLTR的转录激活受到抑制,从而抑制了HIV1的复制和整合。硫酸多糖的抗病毒活性首先源于其聚阴离子特性,因此硫酸基团是该类多糖活性的必要条件。分子中硫酸基团的含量越高,其抗HIV的作用越强。但硫酸根过多会产生抗凝血等不良反应〔27〕。硫酸基团分布的空间构象对抗病毒活性也有影响,如Tat蛋白与肝素的结合要求至少有2O、6O和N位置的硫酸化〔28〕。糖链柔性的降低能升高硫酸多糖的抗病毒活性。分子大小是多糖抗病毒活性的另一个影响因素。硫酸葡聚糖抗HIV的活性随着相对分子质量的增加而增加,相对分子质量在1×104~5×105的范围内能保持最大活性。除了抗HIV外,多糖对其他类型病毒也有抑制作用,如单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus,HSV1,HSV2)、巨细胞病毒(Cytomegalovirus,CMV)、流感病毒(Influenza virus)、囊状胃炎病毒(Vesicular stomatitis virus,VSV)等〔29〕。香菇多糖具有抗肿瘤作用,硫酸酯化后则具有显著的抗艾滋病作用,在浓度为100mg/L时能完全抑制RT活性,10~100mg/L时能抑制合体细胞的形成,10mg/L时能强烈抑制HIV抗原的合成,并能保护被HIV感染的MT4细胞。但硫酸酯化后的多糖却失去了原有的抗肿瘤活性。由此推测硫酸酯化多糖和非硫酸化多糖的免疫调节作用机制是不同的。通过13CNMR、苯胺蓝荧光法及粘度法测定证明,硫酸基团的引入造成多糖理化性质及其空间立体构象的变化,而这正是多糖活性的决定因素。
4 其它活性
多糖的免疫调节功能使其在临床上具有抗感染和抗炎活性。免疫调节剂的使用相对于常规药物治疗具有其独特的优点。对宿主免疫系统的先天抗感染能力的增强可能会有效地解决抗生素耐药的问题。吴倩等应用重组sIL1 RⅠ为靶点建立抑制剂筛选模型,从链霉菌的代谢产物中得到IL1的拮抗剂139A,动物模型的研究表明它们具有抗类风湿性关节炎的作用〔30〕。对139A生物合成中引导糖基转移酶基因的克隆和鉴定工作也已经完成〔31〕。对中药植物多糖降血糖活性的研究较为普遍,近年来,从微生物中也发现了一些有明显降血糖作用的多糖。从Cordyccps sinensis中提取得到的多糖CSF10能增强葡萄糖激酶活性,加速葡萄糖的代谢;并可以降低GLUT2蛋白水平从而抑制肝脏葡萄糖的输出,最终达到降低血糖的目的〔32〕。另外,发现某些微生物来源多糖(如银耳多糖)和一些多糖的硫酸化衍生物,具有肝素样抗凝血作用,其抗凝活性与多糖分子量和硫酸化程度相关;木耳多糖、银耳多糖等对血栓的形成有抑制作用,这可能与它们降低血栓纤维蛋白原含量,降低血小板数目及其粘附力的能力有关;香菇多糖可促进胆固醇代谢而降低血清胆固醇含量,从而达到降血脂的目的;灵芝多糖能抑制人嗜中性粒细胞自发和Fas介导的细胞凋亡,这与抗衰老活性相关;灵芝中的一种小分子多糖能增加蛋白和核酸的合成;而某些微生物多糖对RNase有抑制作用,可减少RNA降解,对RNA治疗可起到协同作用。5 结语
多糖类药物具有多效性、低毒性、来源广泛、天然绿色等优点,多糖与现有药物的联合用药可以提高药物的作用范围和效力,减少用药量,并可防止或推迟耐药的出现。但由于多糖结构太复杂,所以不易控制其质量标准,结构测定及合成难度较大;缺乏明确的作用机制研究;而有些多糖在天然产物中含量很低且不易分离得到。这使它们在临床上的应用受到限制。近年来,随着结构分析技术的进步和作用机制研究的不断积累和深入,人们对多糖如何作用于细胞因子网络、协调生物学功能的结构特征有了更多的了解,发现了一些多糖的特异受体,为新活性化合物的开发提供了基础。对于多糖构效关系的认识也更为丰富,为提高活性而进行的结构改造工作也有很大进展。多糖的结构研究是多糖研究中亟待解决的薄弱环节。在确保多糖纯度的前提下,现有二维核磁技术的结合(如:COSY谱、NOESY谱、HOHAHA谱、TOCSY谱等)使我们有可能推导出部分多糖完整的一级结构〔33〕。而质谱由于其高度的灵敏性,在多糖尤其是极少量多糖的结构分析中,也发挥了越来越重要的作用,FABMS和液质联用技术已越来越广泛地用于多糖的结构分析中。多糖的高级结构分析也有所发展,但还无法做到像核酸和蛋白质结构测定那样自动化、微量化和标准化。关于药用微生物多糖生物合成的研究也逐渐开展起来。对这些微生物菌株进行的多糖合成基因分析发现有共同的操作子结构,暗示了这些多糖的生物合成拥有相同的分子机制。对于多糖合成基因簇及其生物合成途径更深入的了解,能为进一步的组合生物学研究,以及最终获得新结构多糖、改变天然多糖理化性质、提高多糖的活性和产量提供理论基础。
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Dxs网络意思硫酸葡聚糖;大学生电竞运动网。
[例句]Compared with other types of tissue engineered blood vessel, the DXs have several advantages.
同其它类型的组织工程血管相比,脱细胞异种血管支架具备更多优点。
英语翻译技巧:
第一、省略翻译法
这与最开始提到的增译法相反,就是要求你把不符合汉语,或者英语的表达的方式、思维的习惯或者语言的习惯的部分删去,以免使所翻译出的句子沉杂累赘。
第二、合并法
合并翻译法就是把多个短句子或者简单句合并到一起,形成一个复合句或者说复杂句,多出现在汉译英的题目里出现,比如最后会翻译成定语从句、状语从句、宾语从句等等。
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中文译名:派递服务
ds是MEGASTAR公司的一个部门,创始人Blong.He. 专门从事同城快递及宣传品的投递业务。
2. DS(Digital Signal,数字信号)是数字电路的一个分类。在技术上,DS指信号的速率和格式,而T指提供信号的设备。实际上,"DS"和"T"的用法是同义的,例如DS1和T1,DS3和T3。
3. DS(目录服务)。
目录服务管理概述:目录服务是扩展计算机系统中最重要的组件之一。虽然用户和管理通常不知道他们感兴趣对象的确切名称,但他们可能知道该对象的一个或几个属性,可以查询目录以获得一个匹配这些属性的对象列表。
“DS”在英汉词典中的解释(来源:百度词典):
DS
abbr.
1. =data set 资料集资料组资料装置
2. =Delta Society 德尔塔学会
3. =Department of Sanitation 卫生部
4. =Department of State (美国)国务院
ds
abbr.
1. =days after sight 【商】见票...日后付款
2. =dead-air space 闭塞空间
3. =debenture stock 公司债券借款股份
4. =domestic service 国内业务
5. =double strength 强力,高强度双厚玻璃
氢气生物学效应
早在1975年就有人开展了氢气治疗肿瘤的研究,后来2001年才有法国学者将高压氢用于治疗肝脏寄生虫感染的研究。早期的研究只能简单地观察氢气被动物呼吸后的反应,显然观察结果证明氢气对动物没有产生显著的影响。关于氢气的生物学效应,最热闹地当然属于潜水医学,因为氢气作为人类潜水呼吸的气体被国际许多重要的潜水医学研究单位深入研究,作为呼吸气体的最重要前提是该气体的安全性,就是不能对人体产生明显的影响,包括在极端高压下呼吸这种气体。许多年的潜水医学研究证明呼吸氢气是非常安全的,但也同时给人们一种深刻印象,呼吸氢气对人体是没有明显生物学效应的。2007年日本学者报道,动物呼吸2%的氢可有效清除强毒性自由基,显著改善脑缺血再灌注损伤,采用化学反应、细胞学手段证明,氢溶解在液体中可选择性中和羟自由基和亚硝酸阴离子。而后两者是氧化损伤的最重要介质,体内缺乏他们的清除机制,是多种疾病发生的重要基础。随后他们又用肝缺血和心肌缺血动物模型,证明呼吸2%的氢可以治疗肝和心肌缺血再灌注损伤。采用饮用饱和氢水可治疗应激引起的神经损伤和基因缺陷氧化应激动物的慢性氧化损伤。美国匹兹堡大学器官移植中心学者Nakao等随后证明,呼吸2%的氢可以治疗小肠移植引起的炎症损伤,饮用饱和氢水可治疗心脏移植后心肌损伤、肾脏移植后慢性肾病。国内第四军医大学谢克亮等的研究证明,呼吸氢气能治疗动物系统炎症、多器官功能衰竭和急性颅脑损伤。孙学军等的研究也证明,呼吸2%的氢可以治疗新生儿脑缺血缺氧损伤。随后,孙学军等成功制备了饱和氢注射液,并与国内40多家实验室开展合作,先后发现该注射液对疼痛、关节炎、急性胰腺炎、老年性痴呆、慢性氧中毒、一氧化碳中毒迟发性脑病、肝硬化、脂肪肝、脊髓创伤、慢性低氧、腹膜炎、结肠炎、新生儿脑缺血缺氧损伤、心肌缺血再灌注损伤、肾缺血再灌注损伤和小肠缺血再灌注损伤等具有良好的治疗作用。这些研究说明,氢是一种理想的自由基、特别是毒性自由基的良好清除剂,具有潜在的临床应用前景。 1.氢是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时,氢也是一种理想的二次能源( 二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。在一般情况下,氢极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中,在氮气保护气中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中,需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性,航天工业使用液氢作为燃料。
2.用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料,冶金用还原剂,石油炼制中加氢脱硫剂等 一、氢气治疗疾病的概况
2007年,Ohsawa的关于氢气选择性抗氧化和对大鼠脑缺血治疗作用的报道是该领域具有开创意义的工作。虽然早在1975年和2001年就有关于氢气抗氧化的报道,但2001年是研究呼吸800 kpa氢气14天的效应,而2007年报道是呼吸2kpa氢气不足1小时的效应,两者分压相差400倍,呼吸时间相差600倍,所以这绝对是完全不同性质的工作。该研究将大鼠中动脉临时阻断90分钟(将一根缝合线插到大脑中动脉起始段),然后再灌流,这是经典的脑中风动物模型,类似脑缺血后再恢复血流的情况。在恢复血液供应前5分钟开始给动物呼吸含氢气1、2、4%的混合气体35分钟,结果发现动物脑组织坏死体积非常显著地减少。日本学者将这种作用归因于氢气可以选择性中和羟基自由基(羟基自由基是生物体毒性最强的自由基),尽管氢气也可以中和亚硝酸阴离子,但作用比较弱。该文章发表后,迅速引起国际上的广泛关注,大批临床和基础医学学者迅速跟进,至2014年已经有63个疾病类型被证明可以被氢气有效治疗。每年氢气生物学文章数量,如2007年3篇、2008年15篇、2009年26篇、2010年50篇、2011年63篇、2012年95篇,呈现爆发式增长。氢气的分子效应可在多种组织和疾病存在,例如大脑、脊髓、眼、耳、肺、心、肝、肾、胰腺、小肠、血管、肌肉、软骨、代谢系统、围产期疾病和炎症等。在上述这些器官、组织和疾病状态中,氢气对器官缺血再灌注损伤和炎症相关疾病的治疗效果最显著,有4篇文章涉及到恶性肿瘤。
二、氢气治疗疾病的病理生理学机制
关于氢气治疗疾病病理生理学机制主流观点仍是氢气的选择性抗氧化,在选择性抗氧化基础上,人们相继证明氢气对各类疾病过程中的氧化损伤,炎症反应、细胞凋亡和血管异常增生等具有治疗作用。活性氧在各类心脑血管疾病如中风和心肌梗死、代谢性疾病如糖尿病动脉硬化等人类重要急性和慢性疾病的病理生理进程中扮演了重要角色,它是分子氧在还原过程中的中间产物,包括以氧自由基形式存在和非氧自由基形式存在的两大类物质,其中氧自由基又包括羟自由基、超氧阴离子、一氧化氮、亚硝酸阴离子等物质。生理情况下,活性氧在体内不断产生,也不断被清除,处于动态平衡。但在缺血、炎症等病理状态下,机体将产生大量的活性氧。其中,羟自由基和过氧亚硝基阴离子毒性较强,是细胞氧化损伤的主要介质。而一氧化氮、超氧阴离子和过氧化氢等物质毒性较弱,具有重要的信号转导作用。既往在抗氧化损伤的治疗中,还原性过强的药物可能导致机体氧化- 还原状态出现新的失衡。2007 年Ohsawa等人研究证实,氢气能够选择性清除毒性较强的羟自由基和亚硝酸阴离子,而对其它具有重要生物学功能、毒性较低的活性氧影响不大,此即氢气的选择性抗氧化作用。该作用为抗氧化治疗提供了新的思路。早在2001 年,Gharib等人报道吸入8 个大气压的氢气对肝脏血吸虫感染引起的炎症反应具有治疗作用,他们认为氢气与羟自由基直接反应是氢气抗炎作用的基础。2009 年Kajiya等人报道氢气能明显抑制葡聚糖硫酸钠诱发的结肠炎症反应,减少受损结肠的炎症因子水平,减轻炎症的病理损伤,改善预后。氢气的抗炎作用与其抑制活性氧产生、中和羟自由基、抑制促炎因子释放有关。另外,巨噬细胞在炎症反应和免疫调节中起重要作用,氢气对巨噬细胞的调节为其抗炎作用奠定了基础。孙学军等2008 年的研究发现,氢气能减少大鼠缺血缺氧模型的组织损伤,呼吸低浓度的氢气可时间依赖性地减少凋亡酶Caspase-3和Caspase-12 的活性,减少凋亡阳性细胞数量,研究提示氢气的作用与减少Caspase 依赖性凋亡有关。Kubota等报道使用含氢气的水滴眼具有抗角膜血管增生的作用。
三、氢气对中枢神经系统疾病的治疗作用
氢气生物学效应发现以来,氢气对以脑血管疾病为代表和以老年性痴呆为代表的中枢神经系统疾功能紊乱都具有明显的保护作用。
氢气对脑血管病的治疗作用
Ohsawa等2007年报道的呼吸氢气对大鼠左大脑中动脉阻断模型的治疗作用后。孙学军等很快证明呼吸氢气对新生儿窒息引起的缺血缺氧性脑损伤具有理想的治疗作用,发现氢气对缺血缺氧性脑损伤后神经细胞凋亡酶活性有抑制作用,凋亡酶活性下降导致神经细胞凋亡减少,使神经细胞坏死减少。从而减轻了脑损伤,保护了成年后的脑功能。氢气对心脏停跳引起的脑损伤具有保护作用,这进一步肯定了氢气对缺血缺氧性脑损伤的保护作用。衣达拉奉是唯一被批准用于中风治疗的抗氧化药物,和单纯使用衣达拉奉相比,氢气联合使用衣达拉奉上述核磁共振检测指标均获得更好的改善。美国Loma Linda神经外科研究所和南京医科大学、浙江大学附属医院神经外科等三家实验室先后报道氢气呼吸和注射氢气生理盐水对脑出血和珠网膜下腔出血引起的早期脑损伤、神经细胞坏死、脑水肿和血管痉挛等具有理想的保护作用。
氢气对神经退行性疾病的治疗作用
巴金森病是脑干神经核黑质内多巴胺神经元死亡引起的疾病,经常是许多其他神经退行性疾病如老年性痴呆的继发表现。孙学军等在模型制备前1周开始给动物随意饮用氢气饱和水,结果发现该治疗可完全消除单侧巴金森病症状的发生。非治疗组动物注射侧多巴胺神经元数量比对照侧减少到40.2%,而治疗组仅减少到83%。即使在模型制备后3天开始给氢气水治疗,单侧巴金森病症状仍可以被抑制,但治疗效果低于预先治疗,神经元数量比对照侧减少到76.3%。预先治疗组动物在模型制备后48小时,纹状体内代表多巴胺神经元末梢的酪氨酸羟化酶活性在模型对照组和治疗组均显著下降。Fujita等用MPTP诱导的小鼠巴金森病模型证明氢气具有类似效应。研究结果表明,和其他如银杏叶比较,氢气具有更理想的治疗效果。
四、氢气对肝脏病的治疗作用
氢气在肝脏领域的应用研究十分突出,是早在2001年,法国潜水医学领域就有学者希望证明氢气的抗氧化作用,在马赛法国著名饱和潜水设备公司COMEX SA的设备、技术和人员帮助下,他们开展了这一研究。让感染了肝日本曼氏血吸虫病的小鼠连续14天呼吸氢氧混合气(氢气浓度为87.5%,分压为0.7 Mpa),观察对小鼠肝脏功能、肝组织氧化损伤、纤维化和血液炎症反应等方面的影响,研究结果证明,连续呼吸高压氢气对肝脏血吸虫病动物的肝组织损伤、炎症反应和后期的肝纤维化均有非常显著的保护作用。Fukuda 等在2007 年制作了大鼠肝脏缺血再灌注的模型,通过对组织标本的HE 染色加MDA 加肝功能酶学检测,发现氢气疗法对肝脏的缺血损伤有非常明显的治疗效果。2009 年时,哈佛大学口腔医院的学者Kajiya 等在实验中让大老鼠喝下能产生氢气的细菌,发现对伴刀豆球蛋白诱导的肝炎具有预防作用,如果用抗生素杀灭这些细菌,则抗肝炎的作用消失,这显示了氢气对肝炎的预防与治疗作用。他们还证明,饮用氢气饱和水对伴刀豆球蛋白诱导的肝炎具有类似的治疗效果。同年,Tsai 等发现饮用富氢电解水可以保护小鼠四氯化碳诱导的肝脏损伤。中国学者孙汉勇等采用GalN/LPS,CCl4 和DEN 3 种肝损伤动物模型,通过检测氢气、活性氧水平,评价氧化损伤、细胞凋亡和炎性反应程度,发现腹腔注射氢气生理盐水对急性肝脏损伤、肝纤维化和肝脏细胞增生均具有显著的抑制作用,同时细胞碉亡相关分子如JNK和caspase-3 活性下降,研究结果证明氢气不仅能治疗急性肝脏损伤,而且能治疗肝硬化。刘渠等研究认为,腹腔注射氢气生理盐水通过提高肝脏抗氧化能力,抑制肝脏炎性反应能治疗胆管阻塞后黄疸和肝损伤,这对临床上的指导意义很大。对非酒精性脂肪肝的研究证明,长时间饮用氢气水可以对抗高脂饮食引起的脂肪肝,不仅对肝脏功能、肝形态学如纤维化,而且对脂肪肝相关细胞内信号通路均有明显的阻断效应,该效果可以和传统的治疗脂肪肝的药物吡格列酮(促进胰岛素受体敏感性,降血脂)治疗效果相嫣美。长期饮用氢气水不仅可以对抗脂肪肝,而且可以显著减少这种脂肪肝晚期转化成肝癌的比例,也就是说可以减少脂肪肝发生肝癌的可能性。氢气可以通过促进一种重要的信号分子FGF 21发挥减肥和治疗脂肪肝的效果。氢气在肝脏疾病的临床研究十分缺乏,2012年韩国学者Kang 等对49例接受放射治疗的恶性肝癌病人,采用随机安慰剂对照方法,给病人在放射治疗期间饮用一定量的金属镁制备的氢气水,通过对生活质量进行评价,发现该氢气水可显著提高肝癌病人放射治疗后的生活量,同时可以降低血液中氧化应激指标。氢气作为一种选择性抗氧化物质,氢对肝脏缺血、药物性肝炎、胆管阻塞引起的肝硬化、脂肪肝等多种类型的肝脏疾病具有有效和明显的治疗作用。
五、氢气的临床研究进展
到2013年四月为至,先后有7个疾病临床研究报道,分别是二型糖尿病、代谢综合症、血液透析、炎症/线粒体肌肉病、脑干缺血和放射治疗副作用和系统性红斑狼疮。从世界卫生组织注册的信息中可以发现,也有一些没有发表论文的临床研究。这些研究报告显示氢气在人体脂代谢和糖代谢中的关键的调节作用。 ①反应原理(利用金属活动性比氢强的金属单质与酸反应,置换出氢元素)
注意:
1、钾、钙、钠等金属与稀酸反应时,会优先置换出水中的氢并生成相应的碱,且反应过于剧烈
2、选取的金属应与酸反应速率适中,产生气泡均匀
3、不能使用硝酸或浓硫酸,因为这两种酸具有强氧化性,反应将会生成NO2或SO2
Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑;Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
②收集
1.排水集气法(用于收集难溶于水的气体)
优点:可以收集到较纯净的气体 缺点:收集到的气体较湿润
2.向下排空气法(用于收集密度比空气小,不与空气中成分反应的气体),
优点:过程简洁 缺点:收集到的气体不纯
③电解水实验
电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中, 然后接上电源,使电流通过液 体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极),阴离子移到带正电的电极(阳极),化合物分为二极。
用锌与稀硫酸反应:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
注意:这里最好不用盐酸是因为该反应放热,盐酸会挥发出氯化氢气体,使制得的气体含有氯化氢杂质。
用铝和氢氧化钠溶液反应制取:
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
注:市场上零压氢气机就是根据铝和氢氧化钠反应制氢充球。因为是开放性,是一边放料一边充球,所以机内是无气压的,安全系数较高。 ①水煤气法(主要成分CO和H2,C+H2O=高温=CO+H2)
②电解水的方法制氢气(2H2O=通电=O2↑+2H2↑)
③电解饱和食盐水(2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+H2↑+Cl2↑) 原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气,大部分分布在宇宙空间内和大的星球中,是恒星的核燃料,是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。
人造氢气生产方法
可分为以下几种⒈ 工业氢气生产方法:
⑴由煤和水生产氢气(生产设备煤气发生设备,变压吸附设备)
将水蒸气通过炽热的炭层:C+H2O(g)=高温=CO+H2(水煤气),再低温分离
⑵由裂化石油气生产(生产设备裂化设备,变压吸附设备,脱碳设备)
CH4=高温催化剂=C+2H2
⑶电解水生产(生产设备电解槽设备)
⑷工业废气。
⒉民用氢气生产方法:
⑴氨分解(生产设备汽化炉,分解炉,变压吸附设备)
⑵由活泼金属与酸(生产设备不锈钢或玻璃容器设备)
(3)强碱与铝或硅(生产设备充氢气球机设备)一般生产氢气球都用此方法。
Si+2NaOH+H2O=加热=Na2SiO3+2H2↑
(4)甲醇裂解(生产设备导热油炉,甲醇汽化裂解设备,变压吸附装置)一般用氢气量较大化工厂均用此方法。
CH3OH=高温催化=2H2↑+CO↑,低温分离
⒊试验室氢气生产方法:
硫酸与锌粒(生产设备:启普发生器)
4.其他
(1)由重水电解。
(2)由液氢低温精镏。
工业制法
一、电解水制氢 多采用铁为阴极面,镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气,阴极出氢气。该方法成本较高,但产品纯度大,可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供:①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等,②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂,③制取多晶硅、锗等半导体原材料,④油脂氢化,⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。利用电解饱和食盐水产生氢气
如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑
二、水煤气法制氢 气用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H2O→CO+H2—热)。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氢量在80%以上的气体,再压入水中以溶去CO2,再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气,这种方法制氢成本较低产量很大,设备较多,在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇,还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。
三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大,常用于汽油加氢,石油化工和化肥厂所需的氢气,这种制氢方法在世界上很多国家都采用,在中国的石油化工基地如在庆化肥厂,渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用(如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等)。
四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压,使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用(如前苏联的Ke Mepobo工厂)。
五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。
利用电解饱和食盐水产生氢气:如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑
六、酿造工业副产
用玉米发酵丙酮、丁醇时,发酵罐的废气中有1/3以上的氢气,经多次提纯后可生产普氢(97%以上),把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质(如少量N2)可制取纯氢(99.99%以上),像北京酿酒厂就生产这种副产氢,用来烧制石英制品和供外单位用。
七、铁与水蒸气反应制氢
3Fe+4H2O=高温=Fe3O4+4H2
但品质较差,此系较陈旧的方法现已基本淘汰
八、金属镁和水的反应制氢
Mg+H20--->Mg(oH)2+H2
通过某些矿物质的参与,镁会在冷水中缓慢均衡地反应,并生成丰富的氢气。
其他
工业上用水和红热的碳反应
C+H2O=高温=CO+H2
制取氢气的新方法
1.用氧化亚铜作催化剂并用紫外线照射从水中制取氢气。
2.用新型的钼的化合物做催化剂从水中制取氢气。
3.用光催化剂反应和超声波照射把水完全分解的方法。
4.陶瓷跟水反应制取氢气。
5.生物质快速裂解油制取氢气。
6.从微生物中提取的酶制氢气。
7.用细菌制取氢气。
8.用绿藻生产氢气。
9.有机废水发酵法生物制氢气。
10.利用太阳能从生物质和水中制取氢气。
利用太阳能从生物质和水中制取氢气是最佳的制取氢气的方法。理由是太阳能能量巨大、取之不尽、用之不竭、而且清洁、无污染、不需要开采、运输。怎样制取氢气的成本就大大降低。
11.用二氧化钛作催化剂,在激光的照射下,让水分解成氢气和氧气.
12.硼和水蒸气在高温下反应制取氢气,化学方程式为2B+6H2O=高温=2H3BO3+3H2 氢作为一种清洁能源已被广泛重视,并普遍作为燃料电池的动力源,然而制取氢的传统方法成本高,技术复杂。美国研究人员日前开发出一种利用木屑或农业废弃物的纤维素制取氢的技术,有望解决氢制取费用高的难题。
来自美国弗吉尼亚理工大学、橡树岭国家实验室等机构的研究人员发表报告说,他们把14种酶、1种辅酶、纤维素原料和加热到32摄氏度左右的水混合,制造出纯度足以驱动燃料电池的氢气。
研究人员说,他们的“一锅烩”过程有不少进步,比如采用与众不同的酶混合物,还提高了氢气的生成速度。此外,除了把纤维素中分解出的糖转化为化学能量外,这一过程还可产出高质量的氢。
研究人员说,他们主要使用从木屑中分解的纤维素原料制取氢,不过也可以使用稻草、废弃的庄稼秆等。木屑或农业废弃物资源非常丰富,利用它们制取氢,不仅可降低制造成本,而且将大大扩大生产氢的原料资源。制法
[仪器与用具] 组织捣碎机一台(或研钵一套)低速台式离心机1台100目尼龙纱布30cm×30cm 1块100ml量筒1个100ml烧杯2个200ml烧杯1个冰瓶1个离心管、吸管若干。
[试 剂] STN液(蔗糖0.4mol·L-1,Tricine 20mmol·L-1 pH 7.8, NaCl 10mmol·L-1)。将137g 蔗糖、3.58g Tricine(三羟甲基甘氨酸)、0.58g NaCl溶于800ml左右水中,用NaOH溶液调至pH 7.8,加水至1000ml。STN液置0-4℃冰箱中备用。
[方 法] 1.选用山芋、大豆等植物的嫩叶50g左右,洗净,去叶脉,剪成2mm左右宽的叶条,放入捣碎机中,加入150ml左右的冷STN液,以10000转/分,快速捣碎15秒,或将10g左右叶片剪碎,放入研钵中,加入50ml冷STN液,研磨1分钟。
2.先将匀浆用100目的单层尼龙纱布过滤,将滤液用台式离心机低速(500转/min)离心30秒。去上层液,用少量STN液悬浮沉淀,悬浮液即为叶肉细胞。如果第一次离心后,沉淀中细胞碎片较多,可再悬浮离心一次。提取过程最好在4℃左右温度下进行。
3. 细胞悬浮液放冰瓶中备用。
二、酶解法分离叶肉细胞
[仪器与用具] 抽真空装置1套或大针筒1套恒温水浴(最好用恒温振荡器)1台感量0.01g天平1台离心机1台100和50ml烧杯各2个镊子1把剪刀1把100目尼龙纱布30cm×30cm 1块刀片一把载玻片一块。 [试 剂] 分离介质:糖醇0.4mol·L-1 (称7.3g山梨醇或甘露醇定溶于100ml水中),,离析酶(Macerozyme R-10)3%,葡聚糖硫酸钾0.4%与聚乙烯吡咯烷酮2%,pH5.6~5.8,称0.3g离析酶、0.04g葡聚糖硫酸钾、0.2g聚乙烯吡咯烷酮溶于10ml 0.4mol·L-1山梨甘露醇溶液中,滴加HCl调至pH 5.6~5.8。 悬浮介质:STN液(配法同上)。
[方 法] 1. 取蚕豆等嫩叶2g左右,用镊子撕去下表皮。不能撕表皮的可用剪刀剪,或用刀片切成2mm宽碎条。放烧杯中,加20ml分离介质,用抽真空装置或针筒真空渗入15秒,使分离介质渗入叶内。
2. 将酶解体系放入25~30℃水浴中,每隔2-3分钟振动一次,酶解30分钟左右,直至肉眼可见溶液中有较多的叶肉细胞沉淀为止。
3. 用100目尼龙纱布过滤酶解介质,将滤液500转/min离心30秒,舍去上层液,用10ml STN液悬浮沉淀,再离心一次,去上层液,沉淀中加入2mlSTN液稀释,即得到叶肉细胞悬浮液,细胞悬浮液置冰瓶中备用。
三、细胞活力的检查
[仪器与用具] 显微镜1台;氧电极测定光合放氧装置(见实验23)1套;吸管3支;5mL、1mL移液管各2支;0.1mL微量进样器;载玻片与盖玻片若干等。
[试 剂] 0.1%酚藏红花染液; 光合放氧测定介质(Tricine 50mmol L-1 pH7.6,NaHCO3 20mmol L-1,蔗糖0.4mol L-1) 称0.9gTricine、10.3g蔗糖、0.17gNaHCO3溶于80mL水中,用稀NaOH调至pH7.6,加水至100mL。 [方 法] 1、 检细胞形态: 叶片中叶肉细胞的大部分是栅栏细胞和海绵细胞,多数呈花生形。活的叶肉细胞中的叶绿体排列规则,分布均匀,在高倍镜下能看到细胞器在原生质体中移动。而受伤和死细胞,细胞收缩,叶绿体排列混乱,甚至解体,细胞内颗粒作无规则的布朗运动。
2、 色检查: 将0.1%酚藏红花染液同细胞悬浮液混合,几分钟后镜检。死细胞被染上红色,而活细胞不被染色。
3、合放氧活性测定: 在氧电极反应杯中加5份光合放氧测定介质,1份细胞悬浮液,照光,观察是否有放氧反应。
注意事项 1. 不是所有植物的叶片都能用机械法分离出完整的叶肉细胞的,机械法仅适用于山芋、大豆、花生、苹果、槐树等植物叶片。分离细胞的活性还与叶龄有关,如分离具有高活性的大豆叶肉细胞,应采集倒2、倒3的嫩叶作为材料。
2. 离体的叶肉细胞的活性随离体时间延长而降低。
(面对实际消耗掉的)一千一百六十亿美元,
总统阁下正在(为了这50亿的差额而)面对国会的质询。
以上为意译,最后一句的直译为:
总统阁下正在为通过国会的质询而苦苦挣扎。