人体不可避免的会受到不同毒物和药物的伤害,这些外源毒物和药物在体内经肝脏Ⅰ相和Ⅱ相代谢酶水解产生大量自由基和活性中间体。许多重要生命现象及疾病的发生都与活性中间体的产生有关,如机体的氧化与衰老、肝脏病变等。正常生理条件下,机体会产生相应机制来对抗活性中间体的损伤,使活性中间体和自由基在产生不断的同时也被不断的清除,维持机体平衡。但是,如果活性中间代谢物在体内过度积累,就会造成机体防御功能紊乱。肝脏是体内药物代谢的主要场所,更易受到活性代谢物的损伤。外源性药物、毒物是引发肝脏疾病的主要原因,因此备受重视。细胞内的谷胱甘肽(L-γ-glutamyl-L-cysteinylglycine, GSH)是一种特殊的低分子量含巯基化合物,在机体防御系统中发挥着重要作用。谷胱甘肽分为氧化型和还原型两种形式,在谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的作用下,两种形式之间可以互相转化。谷胱甘肽既可以通过直接释放巯基基团起到解毒的作用,也可以作为谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPx)和谷胱甘肽-S转移酶(glutathione S-transferase, GST)的底物来间接地发挥作用。细胞内谷胱甘肽的过度消耗会引起多种连锁反应,如细胞凋亡,氧化还原状态改变,组织功能异常,甚至会诱发多种疾病,如心脏病,肝脏疾病,癌症等。如何维持谷胱甘肽含量稳定对于保护细胞免受外源药物损伤至关重要。研究表明,维持谷胱甘肽动态平衡有两种方式,包括从其组成氨基酸开始的从头合成途径和在GPx参与下的GSH代偿性合成途径。其中从头合成途径是细胞维持GSH含量稳定的主要途径。GSH的从头合成途径主要依靠两个酶的催化,谷氨酰-L-半胱氨酸连接酶(glutamyl-L-cysteine ligase GCL)和GSH合成酶,GCL是GSH合成的限速酶,GCL酶活的调节可在基因转录水平、转录后水平、翻译后水平等环节。目前,提高GSH水平主要是通过提高GSH相关酶活性或诱导GCL表达来实现的。研究表明,N-乙酰半胱氨酸氨基化合物,N-乙酰半胱氨酸,腺苷蛋氨酸,五味子素B,白藜芦醇,L-2-羰基-4-噻唑啉-羧化物等化合物都是通过这种方式来增加GSH含量的。但是由于多种原因,这些化合物的使用常常受到限制,比如在体内,L-半胱氨酸可以发生自氧化,产生的不溶物具有神经毒性,NAC经口服或静脉注射后易被酶解等。L-半胱氨酸前体分子被证明是一种提高体内GSH含量的关键化合物。本实验室以GlcNAc和L-半胱氨酸为底物合成了N-乙酰葡萄糖-噻唑啉-4-羧酸(N-acetyl-glucosamine-thiazolidine-4(R)-carboxylic acid, GlcNAcCys)。本课题组前期研究表明GlcNAcCys作为噻唑烷酸糖衍生物,具有重要的生物功能。GlcNAcCys能够作为L-半胱氨酸前体物,通过非酶开环水解反应释放L-半胱氨酸。GlcNAcCys具有较强的还原力和清除羟自由基、超氧阴离子自由基的能力,能够保护生物大分子(脱氧核糖,蛋白质的脂质)免受羟自由基的氧化损伤,提高APAP损伤小鼠肝脏内巯基含量。但是,GlcNAcCy提高巯基含量的机制尚不明确。本研究以APAP诱导的小鼠肝损伤进一步研究了GlcNAcCys提高肝脏巯基含量的时间-效应关系,并以BSO耗竭肝脏GSH为模型,研究了GlcNAcCys提高GSH含量的机理。结果表明,GlcNAcCys能够提高肝脏总巯基含量以及GSH含量,其作用存在时间-效应关系。在BSO模型中,GlcNAcCys能提高肝脏抗氧化酶的活性,如GPx, GST的活性,诱导GCLmRNA的表达。诱导GCLmRNA表达可能是GlcNAcCys提高肝脏GSH含量,进而提高抗氧化酶活性,发挥肝保护作用的潜在机制。