学习分子氢与器官移植笔记之四

Ohsawa等人是第一个证明吸入氢气是培养的神经元细胞和体内脑缺血-再灌注模型中有效的抗氧化策略的人。研究表明氢气能够快速扩散通过膜隔室，获得对细胞质、线粒体和细胞核的直接接触，并减少羟基自由基（·OH；活细胞中最强的氧化剂物种），但似乎不会损害依赖于活性氧的基本稳态机制。Cardinal和同事表明，给药含溶解氢的水导致（1）肾脏和血清中的氢水平持续增加，而不会随时间累积；（2） 60天随访期内改善同种异体肾移植功能；（3） 几种炎症标志物减少，包括移植物浸润细胞、促炎细胞因子和丝裂原激活蛋白激酶激活；（4）组织中脂质过氧化物和过氧亚硝酸盐的水平降低。

Cardinal和同事描述了在大鼠肾移植模型中使用分子氢作为慢性同种异体肾病（CAN）的治疗方法。他们证明，向饮用水中添加氢气可降低CAN的严重程度并提高移植物存活率，他们提供了证据，证明其作用机制可能是由于活性氧物种减少。

氢在肾移植模型中的有益作用是该元素抗氧化性质的结果的解释是合理和可能的。然而，这可能不是唯一的解释，可能涉及其他尚未定义的机制。氢基础水平的存在表明一种或多种内源性来源，表明它起着生理作用。这种可能性的先例可以很容易地在其他气体发生系统中找到。CO是血红素加氧酶系统降解血红素过程中内源性产生的，以前被认为是唯一的有毒气体。现在已经了解到，CO在炎症和氧化应激中也具有有益作用，它起着生理作用，并参与多种已知的调节炎症的信号通路。使用吸入CO的几个临床试验正在进行，其中一个是在肾移植受者中进行的。NO因其参与心血管生物学、血压调节以及肾脏和血管功能而备受关注。NO由精氨酸通过一氧化氮合成酶产生，并具有许多分子靶点，包括鸟苷酸环化酶（其共同靶点）和磷酸二酯酶。鉴于越来越多的系统显示氢介导有益作用，并且在未来可能也介导有害作用，可能会发现氢参与信号通路或其他生理功能。分子气体氢、NO和氢S在结构上比当今使用的许多药物简单得多。我们对它们的了解将继续扩大，为治疗肾脏疾病和终末期器官衰竭的全新药物类别提供令人兴奋的潜力。

吸入氢气改善呼吸机所致肺损伤

导言：机械通气（MV）可引发氧化应激和炎症反应，随后导致呼吸机诱导的肺损伤（VILI），这是重症监护病房患者死亡和发病的主要原因。吸入的氢可以作为抗氧化剂，并且可以用作新的治疗气体。我们假设，由于其抗氧化和抗炎特性，吸入氢疗法可以改善VILI。

方法：在雄性C57BL6小鼠中通过进行气管造口术并将小鼠置于机械通气机上（潮气量为30ml/kg，无呼气末正压，FiO（2）0.21）产生VILI。将小鼠随机分配到治疗组，并在空气中输送2%氮气或2%氢气进行VILI。假动物接受相同的气体处理两小时（每组n=8）。还研究了低侵袭性和长时间暴露于MV（潮气量为10ml/kg，5小时，FiO（2）0.21）引起的VILI效应（每组n=6）。使用大潮气量方案在两小时结束时评估肺损伤评分、湿/干比、动脉氧张力、氧化损伤以及促炎介质和凋亡基因的表达。使用低潮气量方案在5小时结束时评估气体交换和细胞凋亡。

结果：在空气中加入2%氮气通气（30ml/kg）2小时，导致肺功能恶化、肺水肿增加和炎性细胞浸润。相反，空气中含2%氢气的通气可显著改善这些急性肺损伤。氢处理显著抑制促炎介质mRNA的上调，并诱导抗凋亡基因。在氢处理的肺中，与氮处理的肺相比，丙二醛较少。同样，在低潮气量（10 mg/kg，5小时）内长时间暴露于机械通气会导致肺损伤，包括支气管上皮细胞凋亡。氢改善了气体交换，减少了VILI诱导的细胞凋亡。

结论：吸入氢气通过其抗氧化、抗炎和抗凋亡作用，在局部和全身水平上有效降低了VILI相关的炎症反应。

Huang CS, Kawamura T, Lee S, et al. Hydrogen inhalation ameliorates ventilator-induced lung injury. Crit Care. 2010;14:R234.