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呼吸氢气对肺移植后肺损伤的保护作用 精选

已有 9060 次阅读 2010-11-10 09:54 |个人分类:呼吸氢气|系统分类:论文交流|关键词:氢气| 氢气

又看到氢气医学领域的新文章出笼了,作为氢气生物学研究的重要人物,我当然很高兴,也不会放过这次宣传氢气效应的机会。但我今天想利用这个机会给大家讲一个可能是学术界广泛存在的现象。我要讲的现象是“学术论文中研究结果是相对客观的真实的,道理的解释可能只是一个传说。”我这样说完全没有贬低学术研究的意思,只是告诉大家在阅读文献的时候,不要被那些表面现象所蒙蔽,假如你想走到这个领域真正的前沿,了解一些内幕比什么都重要。大数情况下,真理往往暂时被大量谬误掩盖。

早晨打开信箱中见来自美国Pittsburgh大学移植中心发表在Transplantation上的文章。他们研究发现,呼吸氢气能治疗肺移植后缺血再灌注损伤。氢气对器官缺血再灌注损伤的研究,从2007年太教授报道对脑缺血再灌注损伤后,先后已经证明对肝脏、心脏、小肠、肾脏缺血再灌注损伤均有很显著的效果,基本机制是公认的氢气具有选择性抗氧化和抗炎症作用。但现在为止,除了皮肤、脊髓(值得关注和期待)以外,其他所有重要器官的缺血再灌注损伤均已经有了文章发表。

Pittsburgh大学移植中心的主要是开展各类器官移植的基础和临床研究,过去这个小组在呼吸一氧化碳治疗各类器官移植中效应研究中有很多积累,从2008年开始,他们把重点从一氧化碳转移到氢气,而没有把重点放在另一个重要气体硫化氢,显然是看中了氢气的优点和特色。

无论是Pittsburgh大学,还是我们和日本医科大学,我们选择了研究氢气,同时也选择了暂时的无奈。因为氢气目前的真正机制是非常不清楚的,尽管的大家认为氢气的作用是抗氧化和抗炎症,甚至抗凋亡。但氢气的生物学效应不像硫化氢和一氧化碳,已经有了许多明确的分子机制(如硫化氢通过调节ATP依赖钾通道等)可以参照研究。抗氧化、抗炎症和抗凋亡在一氧化碳和硫化氢全部都有。从某种意义上说,说这些效应是一切有效手段的共同效应都不过分。在整体上看这些效应是似乎是“机制”,在细节上看只是效应而已。也就是说,氢气引起这些效应改变的分子途径到底是什么,实际上是不明确的。这一点大家在写论文的时候都不会说太多,但大家心知肚明。那么关于氢气抗氧化是否就是分子机制?似乎抗氧化是从分子水平上解释了效应,实际上也不是,这是聪明的日本太教授给大家讲了一个故事,一个充满陷阱的传奇故事。为什么这样说,因为太教授的文章中证据是利用试管内化学反应结合自由基检测,证明氢气能中和羟基自由基和亚硝酸阴离子,这两个家伙,如果解释氧化损伤,还能部分有道理,如果说是分子机制,那是抬高了他们,因为这两个分子的信号作用十分有限,无法担当此重任。存在的主要问题是,溶液中的变化与细胞内的变化不能等同,氢气在溶液中能与羟基自由基和亚硝酸阴离子中和,不等于细胞内也有此反应,因为在细胞内存在比氢气浓度和还原作用强许多倍物质,这些物质与自由基反应的可能性要超过氢气(有人说是1000倍,细节见07年关于第一篇文章的评论文章)。更不幸地是,即使这个十分关键而有些忽悠的证据,后来也被另一个日本大学的研究推翻(研究内容单薄,发表杂志档次低,如何不被埋没!这个研究才是获得NB奖的潜力所在)。不过学术就是江湖,大家目前仍把这个故事作为公认的说法,包括我们的文章,都是按照这个规则去写,去发表。前几天在丁香圆看到一个人对这类现象的精彩解释,故事只不过是故事而已,结果才是最重要的。无论如何,氢气的效应是明显的,这就足够我们欣慰了。

文章摘要介绍:本研究采用同基因Lewis大鼠同位肺移植(翻译不一定准确)模型,肺脏灌注和保存采用常规方法(low potassium dextran solution at 4°C for 6 hr),进行肺移植手术过程和手术后1小时,根据分组给动物呼吸不同混合气体:对照组呼吸98%氧和2%氮或者2%氦(两种气体对照),实验组呼吸98%氧和2%氢。采用呼吸功能、病理学和分子生物学检测技术判断呼吸氢气对肺移植后损伤的治疗效果。研究结果发现:两种对照组动物气体交换功能显著受损。与对照组相比,呼吸氢气组动物在再灌注后2小时就显著改善(早期功能改善明显)。移植组织过氧化指标检测显示呼吸氢气的明显抗氧化效应。肺脏冷缺血损伤(器官移植中特殊称呼)可导致快速释放大量促炎症介质和肺脏上皮细胞凋亡。呼吸氢气可阻断这些炎症介质释放并抑制肺脏上皮细胞凋亡发生,作者特别强调了一种抑制凋亡蛋白(Bcl-2和Bcl-XL,作者用全称B-cell lymphoma-2 and B-cell lymphoma-extra large代替大家熟悉的Bcl-2和Bcl-XL,显得有些奇怪)水平上调可能是重要原因。结论显然是,呼吸氢气能治疗肺移植后缺血再灌注损伤。

 

Transplantation. 2010 Nov 2. [Epub ahead of print] 全文 pdf

Inhaled Hydrogen Gas Therapy for Prevention of Lung Transplant-Induced Ischemia/Reperfusion Injury in Rats.

Kawamura T, Huang CS, Tochigi N, Lee S, Shigemura N, Billiar TR, Okumura M, Nakao A, Toyoda Y.

1 Department of Cardiothoracic Surgery, University of Pittsburgh Medical Center, Pittsburgh, PA. 2 Department of General Thoracic Surgery, Osaka University Graduate School of Medicine, Osaka, Japan. 3 Thomas E. Starzl Transplantation Institute, Department of Surgery, University of Pittsburgh Medical Center, Pittsburgh, PA. 4 Division of Thoracic Surgery, Department of Surgery, Taipei-Veterans General Hospital and National Yang-Ming University School of Medicine, Taipei, Taiwan. 5 Department of Pathology, University of Pittsburgh Medical Center, Pittsburgh, PA. 6 Department of Surgery, University of Pittsburgh Medical Center, Pittsburgh, PA.

Abstract

BACKGROUND.: Successful abrogation of ischemia/reperfusion (I/R) injury of lung grafts could significantly improve short- and long-term outcomes for lung transplant (LTx) recipients. Hydrogen gas has potent antioxidant and antiapoptotic properties and has been recently used in number of experimental and clinical studies. The purpose of this research was to investigate whether inhaled hydrogen gas could reduce graft I/R injury during lung transplantation. METHODS.: Orthotopic left LTxs were performed in syngenic Lewis rats. Grafts were perfused with and stored in low potassium dextran solution at 4°C for 6 hr. The recipients received 100% O2 or 98% O2 with 2% N2, 2% He, or 2% H2 during surgery and 1 hr after reperfusion. The effects of hydrogen were assessed by functional, pathologic, and molecular analysis. RESULTS.: Gas exchange was markedly impaired in animals exposed to 100% O2, 2% N2, or 2% He. Hydrogen inhalation attenuated graft injury as indicated by significantly improved gas exchange 2 hr after reperfusion. Graft lipid peroxidation was significantly reduced in the presence of hydrogen, demonstrating antioxidant effects of hydrogen in the transplanted lungs. Lung cold I/R injury causes the rapid production and release of several proinflammatory mediators and epithelial apoptosis. Exposure to 2% H2 significantly blocked the production of several proinflammatory mediators and reduced apoptosis with induction of the antiapoptotic molecules B-cell lymphoma-2 and B-cell lymphoma-extra large. CONCLUSION.: Treatment of LTx recipients with inhaled hydrogen can prevent lung I/R injury and significantly improve the function of lung grafts after extended cold preservation, transplant, and reperfusion.

 



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