Эндогенный цианид в процессах жизнедеятельности

И. Н. Семененя, В. А. Переверзев, А. В. Евсеев, Ю. В. Гайкович, Т. А. Пупа, О. Е. Шалаева УО «Белорусский государственный медицинский университет», Минск, Республика Беларусь, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Смоленский государственный медицинский университет», Смоленск, Российская Федерация

DOI: https://doi.org/10.51922/1818-426X.2026.1.21

2026 №1 | Обзоры

Аннотация

Список литературы

Скачать полнотекстовую статью

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.

Ключевые слова:

токсические эффекты цианидов, метаболизм эндогенного HCN, регуляция образования и распада HCN, роль HCN в физиологии и патологии, управление жизнедеятельностью через HCN

Endogenous cyanide in life processes

This article examines the biological role and potential medical significance of endogenous hydrogen cyanide (HCN). Its exogenous analogs (hydrocyanide, sodium cyanide, potassium cyanide, etc.) were previously considered exclusively toxic to humans – lethal poisons. It addresses the toxic effects of exogenous cyanide compounds, the metabolism of endogenous cyanide in the body, and the regulation of hydrogen cyanide formation and breakdown in cells. It also examines methods for determining endogenous hydrogen cyanide levels in the body, the sites of action, and the mechanisms by which HCN influences individual vital processes in health and certain pathologies. Several studies have shown that both a deficiency and an excess of endogenous cyanides in the body can be associated with the onset and progression of various vital disorders. It has been demonstrated that by altering endogenous hydrogen cyanide levels in the body by influencing its synthesis and breakdown, it is possible to regulate metabolic reactions, physiological processes, and pathological processes. In this regard, various technologies are currently being developed to prevent and treat various life-threatening disorders using substances that regulate endogenous cyanide levels in the body. The diagnostic value of measuring endogenous hydrogen cyanide in exhaled air is being substantiated for various human respiratory diseases. Some researchers consider hydrogen cyanide, which is produced in the cells of bacteria, plants, animals, and humans, to be a universal regulatory factor, adding to the group of low-molecular gaseous signaling biological regulators – gasotransmitters. Research in this area is rapidly gaining momentum.

Keywords

toxic effects of cyanides, metabolism of endogenous HCN, regulation of formation and breakdown of HCN, role of HCN in physiology and pathology, control of vital functions through HCN

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.
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, N 9. – P. 2481–2515. doi: 10.1111/febs.16135.
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, N 20 : e2026245118. doi: 10.1073/pnas.2026245118.
Cyanide overproduction impairs cellular bioenergetics in Down syndrome / M. Petrosino, K. Zuhra, A. Kieronska-Rudek [et al.] // Neurotherapeutics. – 2025:e00719. doi: 10.1016/j.neurot.2025.e00719. Epub ahead of print.
Inhibiting cytochrome C oxidase leads to alleviated ischemia reperfusion injury / Z. Yang, Z. Duan, T. Yu [et al.] // Korean Circ. J. – 2017. – Vol. 47, N 2. – P. 193-200. doi: 10.4070/kcj.2016.0137.
Ярмоненко, С. П. Радиобиология человека и животных : Учебное пособие для студентов университетов и медицинских вузов / С. П. Ярмоненко. – М. : Высшая школа, 1977. – 368 с.
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, N 8:e0004825. doi: 10.1128/jb.00048-25.
Regulation of mammalian cellular metabolism by endogenous cyanide production / K. Zuhra, M. Petrosino, L. Janickova [et al.] // Nat. Metab. – 2025. – Vol. 7, N 3. – P. 531–555. doi: 10.1038/s42255-025-01225-w.
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, N 5. – P. 570–575. doi: 10.1002/1097-4547(20000901)61:5<570:AID-JNR12>3.0.CO;2-V.
Wong, W. The dose makes the poison / W. Wong // Sci. Signal. – 2025. – Vol. 18, N 882 : eady1127. doi: 10.1126/scisignal.ady1127.
Mochizuki, R. Elucidation of γ-glutamyl-β-cyanoalanylglycine biosynthesis in mammalian cells by LC-QTOF-MS / R. Mochizuki, Y. Yamagishi, Y. Ogra // Toxicol. Sci. – 2024. – Vol. 202, N 1. – P. 19–24. doi: 10.1093/toxsci/kfae107.
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, N 5. – P. 1870–1875. doi: 10.1021/jacs.7b12545.
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 : 107023. doi: 10.1016/j.bioorg.2023.107023.
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.
Pacher, P. Cyanide emerges as an endogenous mammalian gasotransmitter / P. Pacher // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2021. – Vol. 118, N 25:e2108040118. doi: 10.1073/pnas.2108040118.
ASIC1a-dependent potentiation of acid-sensing ion channel currents by cyanide / Q. Jiang, F. Yang, A. Sun [et al.] // Biomolecules. – 2025. – Vol. 15, N 4. – P. 479. doi: 10.3390/biom15040479.
Borowitz, J. L. Hydrogen cyanide generation by mu-opiate receptor activation: possible neuromodulatory role of endogenous cyanide / J. L. Borowitz, P. G. Gunasekar, G. E. Isom // Brain Res. – 1997. – Vol. 768, N 1-2. – P. 294-300. doi: 10.1016/s0006-8993(97)00659-8.
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, N 1. – P. 13–18. doi: 10.1016/j.neures.2004.01.006.
Castric, P. A. Glycine metabolism by Pseudomonas aeruginosa: hydrogen cyanide biosynthesis / P. A. Castric // J. Bacteriol. – 1977. – Vol. 130, N 2. – P. 826–831. doi: 10.1128/jb.130.2.826-831.1977.
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, N 15. – P. 6351-6357. doi: 10.1021/acs.analchem.2c05603.
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 : 125710. doi: 10.1016/j.talanta.2024.125710.