氢水缓解哮喘，肠道菌群帮忙《自由基生物医学》

本文最近发表在国际顶级杂志《自由基生物医学》上，主要对氢水缓解哮喘气道炎症的肠道菌群机制进行了探讨，发现饮用氢水小鼠肠道内菌群产生的代谢产物色氨酸代谢物IAA能激活芳香烃受体，减少IL-13诱导的BEAS-2B细胞损伤。这一研究系统全面，不仅有利于理解氢气的生物学效应机制，也将氢水用于哮喘治疗和将来的临床试验提供了研究证据和重要理论基础。

海军军医大学附属长海医院是国内从事氢气医学研究的重要研究机构，长海医院的麻醉科、烧伤科、肾内科、神经内科、内分泌科、胸心外科、脑外科、骨科、耳鼻喉科、眼科、妇产科、呼吸科、整形科、检验科、急救科、消化科和全科医学科等十余科室先后开展氢气在一氧化碳中毒、烧伤、器官移植、器官缺血、各类炎症相关疾病的研究。

研究单位：海军军医大学附属长海医院

亮点：

富氢水缓解哮喘中的气道炎症

富氢水部分逆转哮喘小鼠的肠道菌群失衡

富氢水通过肠道菌群调节微生物衍生的色氨酸代谢物IAA的水平

IAA激活芳香烃受体并减少IL-13诱导的BEAS-2B细胞损伤

摘要：

富氢水（HRW）是一种含有高浓度氢气的饮料，因其在哮喘中的抗氧化、抗凋亡和抗炎特性而被研究。本研究调查了HRW对肠-肺轴的潜在治疗影响。我们使用16S rRNA和血清代谢组学检查了HRW干预后哮喘小鼠肠道菌群和血清代谢物的变化，随后进行了验证实验。

研究结果显示，HRW通过增加乳酸杆菌和双歧杆菌的丰度以及提高微生物衍生的血清代谢物吲哚-3-乙酸（IAA）的存在来影响肠道菌群。体内外实验均显示，HRW对哮喘小鼠气道炎症的保护作用可能与肠道菌群有关，IAA可能通过芳香烃受体（AhR）信号通路在减轻哮喘气道炎症中发挥作用。总之，HRW可以修改肠道菌群，增加双歧杆菌的丰度，提高微生物衍生的IAA水平，并激活AhR，这可能有助于缓解哮喘中的炎症。

背景

支气管哮喘是一种非传染性慢性呼吸系统疾病，其特征为肺部淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和肥大细胞的浸润。这种疾病影响了全球超过3亿人，并预计到2025年将增加到4亿人。哮喘患者经常出现如喘息、气短、胸闷或咳嗽等症状，这些不仅严重影响患者的生活质量，还可能危及生命。根据免疫反应的类型，哮喘可以分为2型高反应性或2型低反应性两种。其中50-70%的哮喘患者属于2型高反应性，主要病理生理特征是2型炎症因子（IL-4、IL-5、IL-13）和IgE水平升高。目前临床上主要使用吸入性糖皮质激素（ICS）和β2受体激动剂来治疗2型高反应性哮喘。然而，一些患者仍然无法有效控制病情，不得不选择全身性使用糖皮质激素或针对IL-4、IL-5、IL-13和IgE的生物制剂，这带来了严重的副作用和经济负担。因此，迫切需要更多可获取且经济实惠的策略来预防和治疗哮喘。

 氢气在疾病中的生物学作用历史上一直被忽视，因为其在水和身体中的溶解度低，且人体难以吸收。然而，2007年《自然医学》杂志报道了氢气可以通过选择性抗氧化机制治疗大鼠脑缺血再灌注损伤。自那以后，为了扩大氢气的使用范围，开发了氢氧混合气体、使用含氢溶液进行透析以及饮用富含氢气的水（HRW）。HRW是通过高压溶解、电解水和纳米气泡溶解氢气生成的高浓度氢气水，通常浓度达到0.6 mM（1.2 ppm）或更高。HRW因其便携性和使用安全性而广受认可。众多研究已证明HRW在多种疾病中具有抗氧化、抗凋亡和降低炎症因子水平的作用。哮喘是由固有（第二类先天淋巴细胞）和适应性（辅助T细胞2型）免疫系统驱动的炎症反应，因此HRW在其中也具有潜在的治疗作用。

 肠道-肺轴失调与支气管哮喘的发展密切相关。一些研究表明，乳酸菌和双歧杆菌可以减少哮喘中的炎症。微生物产生的色氨酸代谢物具有多种生理作用，包括调节适应性和固有免疫系统，并通过结合芳香烃受体（AhR）影响哮喘。此外，最近的动物研究发现，HRW通过调节肠道菌群在化疗引起的神经性疼痛、DSS诱导的结肠炎和阿尔茨海默病中具有显著的抗炎效果。HRW对哮喘炎症的有益影响也可能部分归因于肠道菌群及其代谢物。然而，仍缺乏充分解释特定肠道菌群属和代谢物在此过程中作用的研究。

 我们的研究指出，HRW在缓解由尘螨引起的哮喘小鼠气道炎症方面有效。为了调查HRW对肠道菌群组成和宿主代谢组的影响，我们对小鼠的肠道菌群进行了16S rRNA测序分析，并检查了血清代谢组。结果显示，HRW调节了肠道菌群，特别是增加了双歧杆菌的数量，并提高了微生物衍生的血清代谢物吲哚乙酸（IAA）的水平。通过体内外实验，我们发现肠道菌群在介导HRW的保护作用中发挥了重要作用，这通过粪便菌群移植（FMT）得到了证实。HRW促进了来自肠道微生物的色氨酸代谢产物吲哚乙酸（IAA）的产生，该物质通过激活AhR减少了与哮喘气道炎症相关的炎症和免疫反应。