氢气对一过性全脑缺血的治疗作用

[前注：主要通过介绍最新关于氢气生物学的报道，“呼吸氢气降低一过性全脑缺血大鼠海马和皮层过氧化酶和缝隙连接蛋白水平”。兼谈氢气生物学面临的挑战，并分析本研究存在的不足和缺陷。]

氢气生物学面临的挑战。虽然研究的数量比较多，疾病范围比较广泛。但是涉及的研究单位并不多，主要集中在少数几个实验室。虽然现在看到一些扩展的苗头，但也没有在水平和设计思路上的任何突破。当然这主要是氢气效应本身存在一定困难，人们不了解具体的作用机制，只是发现了一些效应，而这些效应存在许多诡异的特点：浓度少作用强不匹配？大量内源性氢气作用如何？还原性弱与强大抗氧化作用的悖论。或许需要新的理论介入才能对这些现象有比较合理的解释。但没有什么新理论，也缺乏真正具有突破性的发现。这大概是氢气生物学研究目前的困境，最近太田教授先后发表2篇综述都对这个问题进行了分析，但并没有拿出切实可行的研究思路和方案。

    作者认为本研究的亮点：

1、          一过性脑缺血能提高COX-2和Connexin水平，降低nNOS表达。

2、          呼吸氢气能改变一过性脑缺血后酶和蛋白的表达。

3、          罗格列酮治疗能改变一过性脑缺血后酶和蛋白的表达。

4、          罗格列酮影响COX-2的基础表达。

    本人认为本研究的亮点：采用新的神经损伤模型，首先把COX-2和缝隙连接蛋白作为氢气生物学效应的指标。与罗格列酮的比较也属于不错的设计，尽管这部分研究还不能作为亮点。

    本研究的不足：无论是作者，还是杂志，似乎都特别强调研究论文的亮点，淡化和避免谈论论文的不足和缺陷。实际上，任何研究都存在不足和缺陷，至少大部分论文的不足和缺陷是显然的。例如本研究的不足主要是没有任何关于氢气对该疾病模型治疗效果的研究证据。没有这个，只研究氢气对上述蛋白表达的影响是非常肤浅和简单的。而且关于一些酶的研究，只采用westernblot也不是非常理想，至少应该有酶活性检测的对应。既然是涉及到氧化损伤，也对SOD进行了检测，为什么没有氧化损伤的任何研究。例如MDA等。当然即使有上述这些研究，也只是一般描述性研究。本研究如果能在次基础上，开展针对氢气为什么能引起这些改变的研究，或者能发现这些变化的上游分子机制。则是比较理想的一个研究。

全文：

Hydrogen supplemented air inhalation reduces changes of prooxidant enzyme and ga.pdf

本研究来自匈牙利，是该国的第2篇关于氢气生物学效应的研究。到目前为止，国际上有日本中国美国和匈牙利、法国开展氢气生物学效应研究。

研究的疾病模型是一过性全脑缺血，这种情况经常发生在急性严重低血压导致脑组织氧气和糖被剥夺。当组织血流恢复时，许多机制参与继发性神经损伤，包括氧自由基的大量产生和释放。研究表明，氢气呼吸通过抗氧化作用发挥神经保护作用，但目前没有关于氢气对一过性全脑缺血作用的研究。因此，我们建立了呼吸2.1%氢气的方法，并用一过性全脑缺血模型比较氢气与另一个有效药物rosiglitazone（罗格列酮）。

（罗格列酮主要是针对胰岛素抵抗，提高胰岛素受体敏感性实现治疗二型糖尿病的作用。罗格列酮属噻唑烷二酮类抗糖尿病药，通过提高胰岛素的敏感性而有效地控制血糖。罗格列酮为过氧化物酶体增殖激活受体γ(PPAR－γ)的高选择性、强效激动剂。人类PPAR受体存在于胰岛素主要靶组织如肝脏、脂肪和肌肉组织中。罗格列酮激活PPAR－γ核受体，可对参与葡萄糖生成、转运和利用的胰岛素反应基因的转录进行调控。此外，PPAR－γ反应基因也参与脂肪酸代谢的调节。本段来源于网络资料的修改）

Wistar大鼠26只制备动物模型，26只假手术对照和5只正常对照。模型组分为非治疗组、氢气治疗组、生理盐水对照组和罗格列酮组(6 mg/kg i.v.)。手术后3天取海马和前脑皮层脑组织，采用Western Blot检测环氧合酶2 cyclooxygenase-2 (COX-2), 神经和内皮型一氧化碳喝酶(nNOS and eNOS),锰SOD(MnSOD)和胶质细胞型缝隙连接蛋白30和43.（ connexin 30 and connexin 43.）

结果发现，一过性全脑缺血后3天，环氧合酶2 COX-2和缝隙连接蛋白明显上调，神经型nNOS明显下调节。氢气和罗格列酮均可逆转上述改变。考虑到氢气无任何毒性，呼吸氢气可能比罗格列酮在治疗神经损伤方面具有更强的应用前景。

Hydrogen supplemented air inhalation reduces changes of prooxidant enzyme and gap junction protein levels after transient global cerebral ischemia in the rat hippocampus

Marietta Hugyecz^{a, 1}, Éva Mracskó^{a, , 1,} , Péter Hertelendy^a, Eszter Farkas^{a, b}, Ferenc Domoki^a and Ferenc Bari^{b a} Department of Physiology, Faculty of Medicine, University of Szeged, Szeged, Dóm tér 10, H-6720, Hungary. ^b Department of Medical Physics and Medical Informatics, Faculty of Medicine, University of Szeged, Szeged, Korányi fasor 9, H-6720, Hungary

Received 4 April 2011;  revised 27 May 2011;  accepted 28 May 2011.  Available online 12 June 2011.

Abstract

Transient global cerebral ischemia (TGCI) occurs during acute severe hypotension depriving the brain of oxygen and glucose for a short period of time. During reperfusion, several mechanisms can induce secondary neuronal damage, including the increased production of reactive oxygen species (ROS). Hydrogen gas -enriched air inhalation is a neuroprotective approach with proven antioxidant potential, which has not yet been examined in TGCI. Accordingly, we set out to describe the effect of inhalation of 2.1% hydrogen supplemented room air (H₂-RA) in comparison with a well studied neuroprotective agent, rosiglitazone (RSG) in a TGCI rat model.

Male Wistar rats were exposed to TGCI (n = 26) or sham operation (n = 26), while a third group served as intact control (naive, n = 5). The operated groups were further divided into non-treated, H₂-RA, RSG (6 mg/kg i.v.) and vehicle treated animals. Tissue samples from the hippocampus and frontal cortex were taken 3 days following surgery. Western blot analysis was applied to determine the expressions of cyclooxygenase-2 (COX-2), neuronal and endothelial nitric oxide synthase (nNOS and eNOS, respectively), manganese superoxide dismutase (MnSOD) and glial connexin proteins: connexin 30 and connexin 43.

The expressions of COX-2, and connexin proteins were upregulated, while nNOS was downregulated 3 days after TGCI. Both RSG and H₂-RA prevented the changes of enzyme and connexin levels.

Considering the lack of harmful side effects, inhalation of H₂-RA can be a promising approach to reduce neuronal damage after TGCI.

Highlights

► TGCI elevates COX-2 and glial connexin levels and decreases nNOS expression ► H₂-RA prevents TGCI-induced changes of enzyme and protein expressions ► RSG treatment prevents TGCI-induced changes of enzyme and connexin levels ► RSG downregulates the basal COX-2 expression