Регуляция биоэнергетической функции митохондрий сероводородом. Часть I. Биохимические и физиологические механизмы

До недавнего времени сероводород (H₂S) считали исключительно токсичным газом и фактором экологической опасности; его токсическое действие связывали главным образом с ингибированием комплекса IV митохондрий, которое приводит к остановке транспорта электронов и синтеза клеточного АТФ. За последнее десятилетие было установлено, что H₂S выполняет множество регуляторных функций в организме как эндогенный газотрансмиттер. H₂S образуется под действием цистатионин-γ-лиазы (CSE), цистатионин-β-синтазы (CBS) и 3-меркаптопируватсульфотрансферазы (3-MST). В отличие от ингибирующего действия на комплекс IV, согласно недавним исследованиям, в низких концентрациях H₂S стимулирует транспорт электронов в клетках млекопитающих, выступая донором электронов для митохондрий. Эндогенный H₂S, образующийся под действием локализованной в митохондриях 3-MST, поддерживает базовые физиологические биоэнергетические процессы в клетках; с возрастом эта метаболическая поддержка ослабевает. В особых условиях — при перегрузке гладкомышечных клеток сосудов кальцием и в клетках рака толстой кишки — CSE и CBS также могут связываться с митохондриями; образующийся под действием этих ферментов H₂S служит эндогенным стимулятором клеточного энергетического обмена. В статье рассматриваются биохимические механизмы стимулирующего и ингибирующего действия H₂S на функции митохондрий и клеточную биоэнергетику, а также значение этих процессов для нормальной физиологии клеток. Кроме того, обсуждается роль H₂S в физиологии эпителиальных клеток толстой кишки: колоноциты подвергаются воздействию высоких концентраций сульфида, образуемого кишечными бактериями, и служат метаболическим барьером, ограничивающим его проникновение в организм хозяина, одновременно используя его как источник энергии.