氢分子机制学习笔记之七

氢分子可以控制细胞活动的一系列小分子。用于人类疾病的治疗和植物科学中，以提高植物的生长和生产力。对植物的处理可能涉及产生富氢水，然后将其应用于植物的叶或根系系统。然而，氢的分子作用仍然难以捉摸。有人提出，氢的存在可能通过清除羟基自由基起到抗氧化剂或细胞抗氧化能力的作用。氢可通过影响血红素加氧酶活性或通过与活性氮物种的相互作用起作用。然而，围绕所建议的所有机制都存在争议。在此，对氢可能参与的下游机制进行了严格审查，特别强调了氢缓解应激反应。希望这篇综述能为这一领域的未来研究提供启示。

氢分子可以控制细胞活动的一系列小分子的一部分。用于人类疾病的预防治疗。

氢的自由基清除作用可以通过调节各种分子的活性和表达来介导，如Lyn、ERK、p38、JNK、ASK1、Akt、GTP-Rac1、iNOS、Nox1、NF-κB p65、IκBα、STAT3、NFATc1、c-Fos和ghrelin。

血管老化是老年人心血管疾病和健康状况的决定因素，现在被视为可调整的风险因素。内皮血管舒张功能受损是动脉老化的早期标志，先于血管功能障碍的临床表现，是心血管疾病的第一步，并影响老年人的血管结局。因此，内皮功能的保存被认为是健康衰老的一个重要决定因素。特别关注衰老对内皮功能的影响，

旨在恢复内源性抗氧化能力和细胞应激反应而不是外源性抗氧化剂的干预措施可以逆转血管老化中的氧化应激-炎症恶性循环。生活方式态度，如热量限制和运动训练，似乎是克服有缺陷的抗氧化反应和炎症的有效方法，有利于成功的血管老化和降低心血管疾病的风险。

血红素加氧酶-1（HO-1）是一种微粒体酶。血红素加氧酶-1（HO-1）是一种将血红素降解为一氧化碳、游离铁和胆绿素的酶，参与细胞对氧化应激的防御，推测它可能是神经保护的新治疗靶点。

氢分子作为一种新型医用气体具有抗炎作用。在脂多糖（LPS）刺激的RAW 264.7巨噬细胞中，血红素加氧酶-1（HO-1）有助于氢的抗炎作用。用LPS（1μg/mL）在不同浓度氢存在或不存在的情况下刺激RAW 264.7巨噬细胞。分别用3-（4,5）-二甲基噻唑并（-z-y1）-3,5-二苯并噻唑啉（MTT）法和乳酸脱氢酶（LDH）释放法检测细胞活力和损伤。收集细胞培养上清液以测量不同时间点的炎性细胞因子[TNF-α、IL-1β、HMGB1（高迁移率族蛋白-1）和IL-10]。此外，在不同时间点测试HO-1蛋白的表达和活性。此外，为了进一步确定HO-1在这一过程中的作用，使用了HO-2抑制剂锌原卟啉（ZnPP）-IX。氢处理对正常培养的RAW 264.7巨噬细胞的细胞活力和损伤没有显著影响。此外在LPS刺激后3小时、6小时、12小时和24小时，治疗剂量依赖性地减弱了促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、HMGB1）水平的增加，但进一步增加了抗炎细胞因子IL-10的水平。氢治疗还可以剂量依赖性地增加LPS激活的巨噬细胞在3小时、6小时、12小时和24小时的HO-1蛋白表达和活性。此外，ZnPP-IX阻断HO-1活性可部分逆转H₂ 在LPS刺激的巨噬细胞中。氢分子在LPS刺激的巨噬细胞释放促炎和抗炎细胞因子中发挥调节作用，这种作用至少部分由HO-1的表达和激活介导。

Chen HG, Xie KL, Han HZ, et al. Heme oxygenase-1 mediates the anti-inflammatory effect of molecular hydrogen in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophages. Int J Surg. 2013;11(10):1060–6.

Lyn的磷酸化再次受到下游信号分子的调节，并形成一个信号转导通路环路，无法确定氢的确切靶点。

氢分子是一种治疗性抗氧化剂，可以减少氧化应激。氧化低密度脂蛋白在动脉粥样硬化中发挥作用，可通过结合细胞表面受体LOX-1促进内皮功能障碍。LOX-l的表达可通过各种刺激物上调，包括TNF-α。

活性氧的过度生产在细胞中产生氧化应激。氧化应激导致各种病理生理条件，尤其是癌症和神经变性疾病。

Ohsawa等人在2012年和2013年的医学分子氢研讨会上报告了氢增强线粒体功能并诱导Nrf2的核移位。他们提出氢诱导对氧化应激的适应性反应，这也被称为兴奋效应。这些研究表明，氢的作用是由Nrf2介导的，但氢如何激活Nrf2的机制仍有待解决。

Keap1-Nrf2通路：癌症中的活化和失调机制

氢分子调了核因子，包括核因子κB（NFκB）、JNK和增殖细胞核抗原（PCNA）。半胱天冬酶也下调。迄今为止研究的其他有趣分子包括血管内皮生长因子；MMP2和MMP9；脑钠肽；细胞间粘附分子-1（ICAM-1）和髓过氧化物酶；B细胞淋巴瘤2（Bcl2）和Bcl2相关X蛋白（Bax）；MMP3和MMP13；环氧化酶2（COX-2）、神经元一氧化氮合酶（nNOS）和连接蛋白30和43；电离钙结合衔接分子1（Iba1）；成纤维细胞生长因子21（FGF21）。然而，大多数分子可能是通过氢管理进行二次改变的乘客，有些分子可能是氢效应的直接靶点，需要在未来加以确定。