Эндогенный цианид в процессах жизнедеятельности

В статье рассмотрены вопросы биологической роли и возможного медицинского значения эндогенного цианистого водорода (HCN), экзогенные аналоги которого (гидроцианид, цианистый натрий, калий и др.) ранее считались исключительно токсическими для человека веществами – смертельными ядами. Затронуты аспекты токсического действия экзогенных цианистых соединений, метаболизма эндогенного цианида в организме, регуляции образования и распада в клетках цианистого водорода. Рассмотрены методы определения содержания эндогенного цианистого водорода в организме, точки приложения действия и механизмы влияния HCN на отдельные процессы жизнедеятельности в норме и при некоторых формах патологии. Рядом исследований показано, что, как недостаток, так и избыток эндогенных цианидов в организме может быть связан с возникновением и течением различных нарушений жизнедеятельности. Показано, что, изменяя содержание эндогенного цианистого водорода в организме путем влияния на его синтез и распад, можно регулировать течение метаболических реакций, физиологических и патологических процессов в организме. В связи с этим, в настоящее время разрабатываются различные технологии, направленные на предупреждение и коррекцию различных нарушений жизнедеятельности с использованием веществ, регулирующих уровень эндогенного цианида в организме. Обосновывается диагностическая значимость определения эндогенного цианистого водорода в выдыхаемом воздухе при различных респираторных заболеваниях у человека. Рядом исследователей цианистый водород, образующийся в клетках бактерий, растений, животных и человека, рассматривается как универсальный регулирующий фактор, пополняющий группу низкомолекулярных газообразных сигнальных биологических регуляторов – газотрансмиттеров. Исследования в этом направлении активно набирают обороты.

1. Руководство по судебно-медицинской экспертизе отравлений / под ред. Я. С. Смусина, Р. В. Бережного, В. В. Томилина, П. П. Ширинского. – М.: Медицина, 1980. – 421 с.

2. Zuhra, K. The two faces of cyanide: an environmental toxin and a potential novel mammalian gasotransmitter / K. Zuhra, C. Szabo // FEBS J. – 2022. – Vol. 289, № 9. – P. 2481–2515. – doi: 10.1111/febs.16135.

3. Physiological concentrations of cyanide stimulate mitochondrial Complex IV and enhance cellular bioenergetics / E. B. Randi, K. Zuhra, L. Pecze [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2021. – Vol. 118, № 20. – Р. e2026245118. – doi: 10.1073/pnas.2026245118.

4. Cyanide overproduction impairs cellular bioenergetics in Down syndrome / M. Petrosino, K. Zuhra, A. Kieronska-Rudek [et al.] // Neurotherapeutics. – 2025. – Р. e00719. – doi: 10.1016/j.neurot.2025.e00719. Epub ahead of print.

5. Inhibiting cytochrome C oxidase leads to alleviated ischemia reperfusion injury / Z. Yang, Z. Duan, T. Yu [et al.] // Korean Circ. J. – 2017. – Vol. 47, № 2. – P. 193–200. – doi: 10.4070/kcj.2016.0137.

6. Ярмоненко, С. П. Радиобиология человека и животных: учебное пособие для студентов университетов и медицинских вузов / С. П. Ярмоненко. – М.: Высшая школа, 1977. – 368 с.

7. Quorum sensing regulation by the nitrogen phosphotransferase system in Pseudomonas aeruginosa / S. Banerjee, N. E. Smalley, P. Saenjamsai [et al.] // J. Bacteriol. – 2025. – Vol. 207, № 8. – Р. e0004825. – doi: 10.1128/jb.00048-25.

8. Regulation of mammalian cellular metabolism by endogenous cyanide production / K. Zuhra, M. Petrosino, L. Janickova [et al.] // Nat. Metab. – 2025. – Vol. 7, № 3. – P. 531–555. – doi: 10.1038/s42255-025-01225-w.

9. Endogenous generation of cyanide in neuronal tissue: involvement of a peroxidase system / P. G. Gunasekar, J. L. Borowitz, J. J. Turek [et al.] // J. Neurosci. Res. – 2000. – Vol. 61, № 5. – P. 570–575. – doi: 10.1002/10974547(20000901)61:53.0.CO;2-V.

10. Wong, W. The dose makes the poison / W. Wong // Sci. Signal. – 2025. – Vol. 18, № 882. – Р. eady1127. – doi: 10.1126/scisignal.ady1127.

11. Mochizuki, R. Elucidation of γ-glutamyl-β-cyanoalanylglycine biosynthesis in mammalian cells by LCQTOF-MS / R. Mochizuki, Y. Yamagishi, Y. Ogra // Toxicol. Sci. – 2024. – Vol. 202, № 1. – P. 19–24. – doi: 10.1093/toxsci/kfae107.

12. A mitochondria-specific fluorescent probe for visualizing endogenous hydrogen cyanide fluctuations in neurons / L. Long, M. Huang, N. Wang [et al.] // J. Am. Chem. Soc. – 2018. – Vol. 140, № 5. – P. 1870–1875. – doi: 10.1021/jacs.7b12545.

13. Carbazole-based mitochondria-targeted fluorescent probes for in vivo viscosity and cyanide detection in cells and zebrafish / L. L. Han, W. Pan, S. L. He [et al.] // Bioorg. Chem. – 2024. – Vol. 143. – Р. 107023. – doi: 10.1016/j.bioorg.2023.107023.

14. A highly selective probe for fluorometric sensing of cyanide in an aqueous solution and its application in quantitative determination and living cell imaging / K. Satheeshkumar, P. Saravanakumar, A. Kalavathi [et al.] // Methods. – 2023. – Vol. 215. – P. 1–9. – doi: 10.1016/j.ymeth.2023.05.002.

15. Pacher, P. Cyanide emerges as an endogenous mammalian gasotransmitter / P. Pacher // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2021. – Vol. 118, № 25. – Р. e2108040118. – doi: 10.1073/pnas.2108040118.

16. ASIC1a-dependent potentiation of acid-sensing ion channel currents by cyanide / Q. Jiang, F. Yang, A. Sun [et al.] // Biomolecules. – 2025. – Vol. 15, № 4. – P. 479. – doi: 10.3390/biom15040479.

17. Borowitz, J. L. Hydrogen cyanide generation by muopiate receptor activation: possible neuromodulatory role of endogenous cyanide / J. L. Borowitz, P. G. Gunasekar, G. E. Isom // Brain Res. – 1997. – Vol. 768, № 1–2. – P. 294–300. – doi: 10.1016/s0006-8993(97)00659-8.

18. Receptor mechanisms mediating cyanide generation in PC12 cells and rat brain / P. G. Gunasekar, K. Prabhakaran, L. Li [et al.] // Neurosci. Res. – 2004. – Vol. 49, № 1. – P. 13–18. – doi: 10.1016/j.neures.2004.01.006.

19. Castric, P. A. Glycine metabolism by Pseudomonas aeruginosa: hydrogen cyanide biosynthesis / P. A. Castric // J. Bacteriol. – 1977. – Vol. 130, № 2. – P. 826–831. – doi: 10.1128/jb.130.2.826-831.1977.

20. Online detection of HCN in humid exhaled air by gas flow-assisted negative photoionization mass spectrometry / Y. Wen, Y. Xie, Y. Cao [et al.] // Anal. Chem. – 2023. – Vol. 95, № 15. – P. 6351–6357. – doi: 10.1021/acs.analchem.2c05603.

21. Determination of the two-compartment model parameters of exhaled HCN by fast negative photoionization mass spectrometry / Y. Wen, Y. Xie, C. Wang [et al.] // Talanta. – 2024. – Vol. 271. – Р. 125710. – doi: 10.1016/j.talanta.2024.125710.