大气中高浓度的二氧化碳(CO2)不仅会改变地球的气候，还会改变我们细胞的功能。这种气体与在人体中发挥多种功能的过氧化氢(H2O2)相互作用，产生一种强效氧化剂——过氧一碳酸盐。

“越来越多的证据表明，过氧一碳酸酯在细胞通过氧化还原信号的适应性反应和细胞功能障碍中都很重要。还有流行病学证据表明，我们的城市即将达到的二氧化碳水平会导致许多生理问题。巴西 圣保罗大学化学研究所(iqusp)的正教授奥哈拉·奥古斯托(Ohara Augusto)说:“人们对二氧化碳毒性的潜在机制知之甚少。”

由奥古斯托领导并发表在《毒理学化学研究》杂志上的一项研究描述了一种基于荧光分子探针检测细胞中过氧一碳酸盐的新方法。这是第一次在细胞中检测到这种物质。这项研究是在生物医学氧化还原过程研究中心(Redoxome)的支持下进行的。

奥古斯托说:“这项研究很重要，因为它提供了一种方法来证明在某些条件下(包括细胞条件)会产生过氧一碳酸酯，而且因为它提出了一个值得讨论的话题，考虑到在氧化还原领域对二氧化碳的关注不足，这是一个福音。”

测量荧光

为了检测过氧一碳酸盐，研究人员测量了硼酸探针的荧光。他们首先设计了一种酶反应，产生稳定的过氧化氢生理浓度，并在二氧化碳存在和不存在的情况下测量硼酸探针的荧光。

硼酸盐用于检测过氧化氢、过氧亚硝酸盐、次氯酸和过氧一碳酸盐以及其他物质，这些物质以不同的速度和强度与硼酸盐反应，从而可以识别这些氧化剂。

在这项研究中，巨噬细胞被激活产生过氧化氢。巨噬细胞是一种免疫系统细胞，根据激活的类型产生不同的氧化剂。

研究人员进行了几次对照实验，得出的结论是，这些细胞不会产生过氧亚硝酸盐或次氯酸，但在二氧化碳存在的情况下确实会产生过氧一碳酸盐岩。

“这是一种相对简单的方法，可以检测过氧化氢和二氧化碳的生理浓度。这在过去是不可能的，但研究人员现在可以得出结论，在细胞中观察到的一些影响，比如某些蛋白质的更高氧化或细胞反应，可能是由于过氧一碳酸盐岩，他们将能够测试这一发现，”奥古斯托说。

虽然化学家自1960年代以来就知道过氧一碳酸酯，并在技术上应用于消毒剂和增白剂，但由于其前体浓度低，形成速度慢，因此认为不可能在细胞中存在过氧一碳酸酯。根据奥古斯托的说法，对生物系统中过氧一碳酸酯的研究始于本世纪头十年，最初的重点是氧化损伤。

氧化还原信号和一氧化碳₂

氧化还原信号是一种适应性反应。“当压力稍微增加时，细胞就会适应。例如，氧化剂的形成可以导致抗氧化酶基因的表达，在这种情况下对氧化应激作出反应。此外，导致细胞反应的许多途径都涉及硫醇蛋白，而过氧一碳酸酯比过氧化氢氧化得更快，”奥古斯托说，并补充说，只有当氧化剂形成非常充分时，不可逆的细胞损伤才会发生。

二氧化碳和过氧化氢都是过氧一碳酸盐的前体。二氧化碳自然存在于大气和人体内。作为新陈代谢的产物，人平均每天呼出约1.0公斤的二氧化碳。

从氧化还原的角度来看，二氧化碳调节过氧化氢和过氧亚硝酸盐的反应性，这是分子氧的两种重要代谢产物。它还会改变基因表达，包括与炎症有关的基因的表达。它通过过氧亚硝酸盐参与蛋白质硝化作用和蛋白质氨基甲酰化，另一种翻译后修饰可以改变蛋白质的生物功能。

虽然还需要更多的证据来证明它作为一种生物氧化剂的作用，但过氧一碳酸酯似乎是我们体内二氧化碳含量增加的有害影响的可能中介之一。此外，奥古斯托指出，二氧化碳也通过非氧化还原机制起作用。