点评：氢水对便秘的作用早有个案报道，但研究比较少见，甚至动物实验都比较少。其实氢水的促进排便作用应该考虑氢气可促进肠道蠕动的作用，这在很早就有报道。且人类便秘患者饮用氢水可产生立竿见影的作用应该是急性效应，而不是所谓肠道菌群变化。甚至因为是便秘改善本身就足以产生非常大的菌群变化影响。

便秘是一种高发的功能性疾病。找到治疗便秘的成本效益高且有效的方法是至关重要的。在当前研究中，富含氢气的水通过沉默信息调节因子1（SIRT1）/核因子红细胞相关因子2/血红素加氧酶-1信号通路缓解了便秘，并调节了肠道微生物群和血清代谢物。β-亮氨酸和创伤酸被确定为治疗便秘的潜在代谢物，它们诱导增加SIRT1表达并减少氧化应激。

Hydrogen-rich water alleviates constipation by attenuating oxidative stress through the sirtuin1/nuclear factor-erythroid-2-related factor 2/heme oxygenase-1 signaling pathway (wjgnet.com)

摘要：

便秘是一种高发的功能性疾病，给患者的生活质量带来严重负担，并导致巨大的医疗支出。因此，找到治疗便秘的有效方法至关重要。氧化应激是导致结肠动力障碍的关键因素，也是造成便秘症状的潜在病理机制。因此，我们假设氢疗法，一种新兴且有前景的干预措施，可以作为治疗便秘的安全有效方法。

目的：

确定富含氢气的水（HRW）是否能缓解便秘及其潜在机制。

方法：

通过口服洛哌丁胺建立斯普拉格-道利大鼠便秘模型。大鼠自由饮用HRW，记录其24小时总粪便重量、粪便水分含量和炭推进率。对粪便样本进行16S rDNA基因测序。测定血清非靶向代谢组分析、丙二醛和超氧化物歧化酶水平。用苏木精-伊红、阿尔辛蓝-过碘酸-雪夫、活性氧物质（ROS）免疫荧光和细胞生长因子受体试剂盒（c-kit）、PGP 9.5、沉默信息调节因子1（SIRT1）、核因子红细胞相关因子2（Nrf2）和血红素加氧酶-1（HO-1）的免疫组织化学染色结肠组织。通过定量实时PCR和西方印迹分析测定SIRT1、Nrf2和HO-1的表达水平。通过腹腔注射SIRT1抑制剂EX527进行救援实验。用H2O2诱导NCM460细胞，并用代谢物处理以评估ROS和SIRT1表达。

结果：

HRW通过改善24小时内的总粪便量、粪便水分含量、炭推进率、肠黏膜层厚度、c-kit表达和肠道神经元数量来缓解便秘症状。HRW调节了肠道微生物群失衡和血清代谢异常。HRW还可以通过SIRT1/Nrf2/HO-1信号通路减少肠道氧化应激。通过向便秘大鼠腹腔注射SIRT1抑制剂证实了对氧化应激的调节作用。血清代谢物β-亮氨酸（β-Leu）和创伤酸也被发现可以通过上调SIRT1来减轻H2O2诱导的氧化应激在NCM460细胞中。

结论：

HRW通过SIRT1/Nrf2/HO-1信号通路减轻与便秘相关的肠道氧化应激，调节肠道微生物群和血清代谢物。β-Leu和创伤酸是潜在的代谢物，它们上调SIRT1表达并减少氧化应激。

Chen KD, Wang KL, Chen C, Zhu YJ, Tang WW, Wang YJ, Chen ZP, He LH, Chen YG, Zhang W. Hydrogen-rich water alleviates constipation by attenuating oxidative stress through the sirtuin1/nuclear factor-erythroid-2-related factor 2/heme oxygenase-1 signaling pathway. World J Gastroenterol 2024; 30(20): 2709-2725 [DOI: 10.3748/wjg.v30.i20.2709]

前言

便秘是一种高发的功能性疾病，其特征是排便次数少（每周少于3次）、粪便干燥坚硬或排便困难，这可能会严重影响生活质量并带来显著的经济负担。目前，便秘的初步管理是通过给予膳食纤维和适当的刺激剂或渗透性泻药，必要时再考虑使用肠道促分泌剂或促动力药物。然而，这些方法存在局限性，如长期使用的受限、高复发率、难以完全解决以及可能对患者的身心健康产生影响。因此，找到合适的干预措施是治疗便秘的首要任务。

氢疗法是一种新兴且有前景的策略，它利用分子氢作为一种新颖、安全且有效的治疗剂，因其生物还原性和稳态调节能力而在许多与氧化应激相关的疾病中显示出显著的治疗效果。富含氢气的水（HRW）是一种特殊类型的水，其中含有精确浓度的溶解氢分子（H2），据报道具有强大的抗氧化、抗炎和抗凋亡特性。氧化应激是导致结肠动力障碍的关键因素，并导致便秘。抗氧化剂，如菊粉，在改善慢性便秘症状方面发挥着有益的作用。因此，在这项研究中，HRW被探索为一种具有多种优势的潜在治疗方法。

哺乳动物沉默信息调节因子1（SIRT1）是一种NAD+依赖性去乙酰化酶，主要调节各种生理功能，包括细胞应激反应、能量代谢和炎症反应。通过促进核因子红细胞相关因子2（Nrf2）的核转位，SIRT1可以增强细胞的抗氧化能力；然而，Nrf2可以刺激血红素加氧酶-1（HO-1）的转录表达，以增加细胞内抗氧化应激反应。这三个因素的综合作用有助于维持细胞中的氧化平衡，并通过抑制活性氧物质（ROS）的产生来保护它们免受氧化应激损伤。HRW被发现可以通过SIRT1调节减轻其他疾病，如肝脏/肾脏损伤和淀粉样β诱导的细胞毒性，从而减轻氧化应激。因此，我们假设HRW可以通过涉及SIRT1/Nrf2/HO-1信号通路的机制缓解便秘，以减轻氧化应激。

为了验证这一假设，我们在洛哌丁胺诱导的便秘（Lop）大鼠中确认了HRW的活性。此后，进行了16S rDNA基因测序和血清代谢组分析，并使用了SIRT1抑制剂来确定HRW是否可以缓解模型大鼠的便秘症状并提高氧化应激水平。最后，筛选了血清代谢物β-亮氨酸（β-Leu）和创伤酸，以确定它们在NCM460细胞中增加SIRT1表达和减少氧化应激水平的能力。工作流程概览如图1所示。

图1 工作流的概述。

讨论

便秘是一种常见的胃肠功能障碍，表现为排便困难和肠道蠕动受损。然而，目前的治疗方法，如口服泻药、促分泌剂和促动力药物，存在局限性，包括短期效果、高复发率和治疗效果不足。便秘管理的主要方法涉及充足的水分摄入。富含镁和硫酸的水已被证明具有有益的通便效果。氢疗法因其生物还原性和稳态调节能力而成为一种有前景的治疗策略。事实上，氢疗法是一种安全有效的治疗方法，在各种与氧化应激/炎症相关的疾病中显示出显著的疗效，包括改善败血症相关脑病、促进糖尿病伤口愈合以及预防或治疗心血管疾病。值得注意的是，HRW是一种特殊类型的水，可以通过口腔摄入，其中含有精确浓度的溶解H2，据报道具有强大的抗氧化、抗炎和抗凋亡特性。在这项研究中，HRW被发现通过调节肠道菌群失调和血清代谢异常来缓解便秘症状。因此，HRW可能为临床治疗便秘提供一种新的辅助方法，具有饮用方便、价格低廉和接受度高等优点。

氧化应激是指游离氧自由基的积累超过抗氧化防御系统的能力，导致细胞和组织的氧化损伤。氧化应激可以增加肠道黏膜炎症，破坏肠道屏障，减少粘液层厚度，并影响肠道蠕动和水分吸收。氧化应激还可以影响肠道神经系统的功能，抑制肠道平滑肌的收缩和神经节细胞的活动，干扰肠道神经传导，减缓肠道蠕动，促进便秘。HRW中的H2可以迅速扩散穿过跨膜到达细胞，与有毒ROS反应，防止氧化损伤。在目前的研究中，HRW降低了便秘大鼠的ROS和MDA水平，并增加了SOD含量以减少氧化应激。HRW还可以增加肠粘膜层的厚度，增加ICC和肠神经细胞的数量，并缓解便秘症状。

SIRT1是NAD+依赖性去乙酰化酶家族的成员，已被广泛探索作为减轻氧化应激和炎症诱导的紊乱的潜在治疗靶点。SIRT1的缺乏显著增加ROS和炎症反应，而调节SIRT1/NF-kappaB通路可以抑制NLRP3炎症体和氧化应激。越来越多的证据表明SIRT1在肠道疾病中发挥作用。SIRT1可以通过改变肠道微生物群来调节衰老小鼠的肠道炎症，并通过NAD+-SIRT1通路实现线粒体稳态，以保护严重营养不良患者的肠道屏障功能。也有报道强调SIRT1的双重作用；SIRT1抑制剂可以减轻辐射引起的肠道干细胞死亡，促进隐窝恢复，并提高小鼠的生存率。在这项研究中，观察到便秘大鼠结肠中SIRT1表达较低。经过HRW干预后，SIRT1的表达水平上调。EX527，一种SIRT1抑制剂，也验证了HRW通过调节SIRT1/Nrf2/HO-1信号通路来减轻氧化应激和改善便秘症状。通过非靶向代谢组学筛选出两种可以缓解便秘的血清代谢物，β-亮氨酸（β-Leu）和创伤酸。目前，揭示β-亮氨酸与氧化应激之间相关性的研究还很少，这值得进一步探索。创伤酸可以减少人类皮肤成纤维细胞中的氧化应激并增强胶原蛋白的生物合成。此外，创伤酸可以通过影响氧化应激来减少乳腺癌细胞的生长。总的来说，创伤酸是一种有机酸衍生物，有希望用于治疗各种慢性疾病。在这项研究中，β-亮氨酸和创伤酸都能减轻H2O2诱导的NCM460细胞中的ROS。此外，SIRT1抑制剂验证了这些代谢物减少氧化应激反应的能力，从而在体外调节SIRT1表达。未来，需要进一步优化和验证β-亮氨酸和创伤酸在动物中的有效性和安全性。因此，HRW通过增加大鼠血清中β-亮氨酸和创伤酸的水平以及通过减少氧化应激水平来增加SIRT1表达，从而缓解便秘。

通过16s rDNA测序，鉴定了五种不同的细菌，分别是Oscillospiraceae_UCG-005、Romboutsia、Eubacterium_nodatum_group、Frisingicoccus和Parasutterella。Romboutsia与短链脂肪酸的产生有关，短链脂肪酸是肠道上皮细胞的重要燃料，对肠道运动和宿主代谢具有重要的生理功能。Eubacterium sp.和Oscillospira sp.可以产生丁酸，这对于增强结肠运动和抑制肠道炎症至关重要。在目前的研究中，HRW显著富集了潜在的有益细菌（Oscillospiraceae_UCG-005、Romboutsia和Eubacterium_nodatum_group）。相比之下，发现Parasutterella丰度与便秘大鼠中的炎症呈正相关。便秘是帕金森病患者常见的非运动症状。Frisingicoccus在诊断为帕金森病的患者肠道内表现出升高的丰度，并与神经炎症和运动功能密切相关。同样，HRW被发现减少了某些致病性肠道微生物（Frisingicoccus和Parasutterella）。

结论：

总的来说，HRW可以通过调节SIRT1/Nrf2/HO-1信号通路来重塑肠道微生物群失调，调节血清代谢异常，并减轻便秘大鼠的氧化应激水平，从而缓解便秘（图8）。值得注意的是，β-亮氨酸和创伤酸被确定为治疗便秘的潜在代谢物，因为它们增加了SIRT1的表达并降低了氧化应激水平。

图8 机制示意图。 富含氢气的水通过沉默信息调节因子1/核因子红细胞相关因子2/血红素加氧酶-1信号通路减轻肠道氧化应激，并通过调节肠道微生物群和血清代谢物来缓解便秘。