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看高手如何把简单问题弄复杂

已有 4242 次阅读 2016-1-4 19:42 |个人分类:研究生培养|系统分类:科研笔记

   虽然科学总是希望把复杂问题简单化,但是现在的科学研究有将简单问题复杂化的趋势,在这种趋势没有改变前,我们应该学习这种把问题复杂化的技巧,也是科研生存的策略。关于氢水保胎的思路已经有多篇研究论文,我过去都进行过介绍,今天我们了解这个问题的关键是看看作者怎么沿着一个思路逐渐深入,这种科学研究的态度值得我们学习。


氢气医学8年来发展速度比较快,但研究不够深不够系统的问题比较突出,尤其是中国学者,多数是发表一篇论文,就没有继续研究的论文出现,即使有相关论文,也多是横向研究,例如今天是某疾病导致的心脏损伤,明天是该疾病导致的肺损伤,本质上是同样深度不同角度的研究。相反,部分日本学者虽然研究规模不大,但研究系统性比较好,往往是针对一个问题从不同角度逐渐深入,有的还进入临床研究。例如关于氢水对帕金森病的研究,首先是用动物实验研究治疗效果,然后是比较呼吸氢气和氢水对这一疾病的治疗效果,随后是研究剂量效应关系,最后是提出氢水能促进胃细胞释放饥饿素保护神经细胞损伤的观点。整个内容形成一个完整的故事,这样的研究才让人觉得更有意思。

我今天要说的是名古屋大学大学院医学院病理学和分子病理診断学讲座教授Shinya Toyokuni的研究。Toyokuni长期从事各类氧化应激相关疾病的研究,涉及的领域主要是肿瘤和中枢神经系统损伤等。该课题组在氢气医学领域方面是后来者,他们2014年才发表一篇相对不错的研究,是发现氢水能纠正子宫缺血导致的胎儿脑损伤。我曾经对这个研究进行过介绍:

“为什么要开展这类研究?论文作者的看法是:胎儿在子宫内和出生时发生脑缺血缺氧是导致急性新生儿死亡和长期大脑功能障碍的重要原因。有些新生儿脑损伤如中风,在新生儿中可以高达1/400095%的这些患儿可活到成年,但这些患儿往往遗留部分运动和认知功能障碍,这些不同形式的新生儿脑损伤对这些患者本人、家庭和社会带来巨大的经济负担。因此,寻找可以预防胎儿和新生儿脑损伤的方法显得尤其重要和迫切。研究发现,给怀孕大鼠喝氢水,可以保护因为子宫缺血导致的胎儿脑缺血损伤,避免出生动物成年后学习记忆能力下降,提示氢水可能有保胎的作用。中国同济大学学者曾经用妊娠高血压动物模型证明,注射氢气盐水可以使动物出生的后代体重和存活率增加,这一最新研究是针对一过性子宫缺血引起的后代脑损伤。两者研究的疾病类型不同,一是急性损伤,一个是慢性伤害,但都确定氢气可以保护胎儿在子宫内的伤害,提示氢气可能作为保胎手段。研究发表在《自由基生物医学》杂志。”

20155月该课题组发表论文,证明注射内毒素模拟孕妇炎症,证明氢水保护孕妇炎症导致的子宫内胎儿肺损伤。201510月再发表论文,研究氢水保护炎症导致的胎儿脑损伤。201512月在《自由基生物医学》杂志再次发表研究论文,进一步探讨氢水保护孕妇炎症诱导胎儿脑损伤的细胞和分子机制。这一系列研究论文可见后面的参考文献,都值得对氢气医学有兴趣的学者和爱好者认真阅读。尤其是最新的研究论文,我们可以学习如何对一个现象从描述到机制的深入,如何将简单平凡的研究思路作成精彩的故事。因为这正是氢气医学领域所经常遇到的困惑,如何从平淡的故事中确定深入研究的思路。


氢水对炎症诱导大脑损伤已经有文章发表,这一部分属于重复过去研究,新研究从胎儿大脑组织中炎症因子、氧化损伤和小胶质细胞角度进行分析,这个部分显然是从胎儿大脑炎症反应角度下手,因为氧化、炎症因子和小胶质细胞都可以归类到炎症,当然氧化损伤也有氢气作用基础的考虑。然后将小胶质细胞作为氢气发挥神经保护作用的抓手,这当然有一些武断,如果这个不武断,就不只是5分论文了。这个时候转移到体外进行研究,培养小胶质细胞和神经元,氢气能保护内毒素(LPS)或炎症因子诱导的活性氧增加,按说炎症过程自由基增加属于常规改变,不过作为研究套路,总要进行一下重复,尤其是要证明氢气能减少这种效应。也证明氢气能缓解LPS诱导的小胶质细胞的神经毒性效应。(点评:这一体外研究内容我们许多同学就往往想不到。我们一般的习惯是重复动物实验的结果,动物实验证明氢气能抗氧化,我们这里也抗氧化,动物实验发现能抗凋亡,细胞学也弄个抗凋亡。研究方法惊人地一样,让人觉得毫无味道,就是为细胞而细胞,为体外而体外。)最后作者用体外模式确定了氢气作用影响到的一些分子,这些分子当然都和小胶质细胞激活有关。研究这部分采用了组学的方法,让研究从技术上提高了一定档次。研究结论是证明氢气能通过抑制大脑内小胶质细胞激活减少炎症反应导致海马神经细胞损伤。

这个文章存在一个遗憾,因为小胶质细胞存在静息状态和激活状态,其中激活状态有M1M2两种形式。如果能对小胶质细胞分型进行进一步深入研究,将可以使这一研究有更高的层次。如此看来,这个团队的水平仍然不够高。

当中枢神经系统受到病菌感染或损伤时, 处于静息状态小胶质细胞发生形态、基因表达及功能上的一系列变化, 成为激活状态。激活的小胶质细胞突起数目减少, 呈现阿米巴样形态。研究发现, 在中枢神经系统发育时期, 小胶质细胞具有重要作用,在丘脑、小脑以及海马脑区中,小胶质细胞参与了局部突触修剪过程。激活后的小胶质细胞有M1M2两种状态, 不同状态下的小胶质细胞发挥不同的作用。M2状态下的小胶质细胞能够释放抗炎因子、吞噬损伤的神经细胞碎片、促进组织修复和神经元的再生,但当小胶质细胞被过度刺激激活后, 就会转向M1状态,释放大量的神经炎症因子和活性氧,这些炎症因子和活性氧会对神经细胞产生毒性作用, 严重的会致使神经细胞凋亡。

1.     Mano Y, Kotani T, Ito M,Nagai T, Ichinohashi Y, Yamada K, Ohno K, Kikkawa F, Toyokuni S. Maternalmolecular hydrogen administration ameliorates rat fetal hippocampal damagecaused by in utero ischemia-reperfusion. Free Radic Biol Med. 2014Apr;69:324-30.

2.     Hattori Y, Kotani T, TsudaH, Mano Y, Tu L, Li H, Hirako S, Ushida T, Imai K, Nakano T, Sato Y, Miki R,Sumigama S, Iwase A, Toyokuni S, Kikkawa F. Maternal molecular hydrogentreatment attenuates lipopolysaccharide-induced rat fetallung injury. Free Radic Res. 2015;49(8):1026-37.

3.     Imai K, Kotani T, Tsuda H,Mano Y, Nakano T, Ushida T, Li H, Miki R, Sumigama S, Iwase A, Hirakawa A, OhnoK, Toyokuni S, Takeuchi H, Mizuno T, Suzumura A, Kikkawa F. Neuroprotectivepotential of molecular hydrogen against perinatal brain injury via suppressionof activated microglia. Free Radic Biol Med. 2015 Dec 22;91:154-163.

4.     Nakano T, Kotani T, ManoY, Tsuda H, Imai K, Ushida T, Li H, Miki R, Sumigama S, Sato Y, Iwase A,Hirakawa A, Asai M, Toyokuni S, Kikkawa F. Maternal molecular hydrogenadministration on lipopolysaccharide-induced mouse fetalbrain injury. J Clin Biochem Nutr. 2015 Nov;57(3):178-82.




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