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氫氣知識

氫氣治療通過降低氧化應激緩解輻射引起的肺損

發布時間:2017-07-21 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
發表雜志:American Journal of Physiology Lung Cellular and Molecular Physiology
通訊單位:日本醫科大學
疾病種類:放射性肺損傷
實驗對象:人肺上皮細胞株A549/雌性C57小鼠
給氫方式:富氫培養基及富氫細胞培養箱/氫氣吸入加口服富氫水
給氫劑量:濃度0.3 mM,50% H2 : 50%空氣/3% 的氫氣混合氣體+濃度0.6 mM的富氫水
給氫時間:36 h/1、3、7天,最長5個月
觀察組織:肺
作用效果:氫氣明顯抑制輻照引起的活性氧產生及細胞損傷;7天內,氫氣使輻照引起的急性肺損傷明顯緩解,包括氧化應激水平和細胞凋亡;輻照5個月后觀察發現,氫氣使輻照引起的肺纖維化明顯減輕。

氫療法減輕氧化應激減輕放射性肺損傷
美國生理學雜志-肺細胞和分子生理學2011年9月29日出版的301卷4號,l415-l426 DOI:10.1152/ajplung.00008.2011
摘要:
        氫分子(H2)是一種有效的抗氧化劑,迅速擴散通過細胞膜,降低活性氧(ROS),如羥基自由基和過氧亞硝基陰離子,和幾個器官抑制氧化應激損傷。ROS與放射性肺損傷有關。由于輻照誘導的ROS迅速消除應該保護肺組織的照射的破壞性影響,我們調查的可能性,H2可以作為肺的輻射防護劑。人肺上皮細胞株A549細胞經富H2 PBS或培養基照射,經10 Gy照射或不經H2處理。我們研究了H2的可能的輻射防護作用通過ROS和細胞損傷。另外,C57BL/6J小鼠接受15 Gy照射到胸部。治療組吸入3%的H2氣體,飲用富含H2的水。我們評估了H2治療后急性和遲發性肺損傷。H2降低了A549細胞輻射誘導活性氧的數量,如電子自旋共振和熒光指示劑信號。H2還減少了細胞的損傷,以氧化應激和凋亡標記物的水平以及細胞存活率的提高來衡量。全胸照射后1周內,免疫組化和免疫印跡顯示H2處理可降低小鼠肺組織氧化應激和細胞凋亡,減輕急性損傷的程度。放療后5天,胸部電腦斷層掃描、阿什克羅夫特評分和III型膠原沉積顯示H2治療可減少肺纖維化(晚期損傷)。因此,這項研究表明H2治療對于防止輻射性肺損傷沒有任何已知毒性是有價值的。
        由于骨髓移植對宿主免疫系統具有免疫抑制作用,因此,通常在骨髓移植前進行全身照射,最大限度地減少植入失敗的風險(7)。骨髓移植的肺部并發癥導致嚴重的發病率和死亡率。間質性肺炎是一種放射性肺損傷,全身照射后發生率為10~84%(47)。肺是放射損傷最易受損傷的器官之一(34),肺間質肺炎的發生率隨放射劑量的增加而增加,尤其是單劑量全身照射,劑量率較高(9),肺總劑量較高(3, 37)。
        電離輻射與生物系統中的水分子相互作用,產生各種活性氧(ROS)和活性氮(RNS),它們能導致細胞損傷甚至細胞死亡(41)。據估計,電離輻射引起的細胞損傷的60 - 70%是由羥基自由基(OH)(36, 46, 51)引起的,它與細胞大分子迅速反應,破壞DNA、脂質和蛋白質。肺是一個極易受輻射有害影響的器官(34),據報道,由氧化應激引發和維持的放射性肺損傷(10, 22, 24)。因此,及時消除輻射引起的ROS應該保護肺組織免受輻射損傷的影響。事實上,已經證明ROS清除劑可以減少電離輻射引起的氧化性肺損傷(38, 39)。然而,沒有理想的輻射防護劑,具有理想的效果,毒性,選擇性和耐受性,尚未發現。
        分子氫(H2)最近被報道是一種新的抗氧化劑,有潛力被廣泛應用于醫療應用,安全有效,沒有已知的副作用。H2還具有某些獨特的性能,如能夠撲滅有害活性氧,·哦,和過氧亞硝基(ONOO-−),同時保持代謝氧化還原反應和其他不太有效的活性氧如過氧化氫(H2O2)和超氧陰離子自由基(O2·−)(32)。H2也能穿透細胞膜,很容易靶向細胞器,包括線粒體和細胞核(32)。此外,H2抑制氧化應激損傷的幾個器官,減少腦缺血再灌注損傷(32),心臟(16),肝臟(12)和視網膜(31),并防止腎毒性(29)。最近的一份報告表明,H2處理也抑制急性放射性損傷的淋巴細胞和腸隱窩細胞但不包括H2豐富PBS的分子機制在抑制體外或分析一個清除ROS的分析,由富氫鹽水腹腔注射,小鼠體內晚期放射損傷(35)。在目前的研究中,側重于肺,我們研究的是H2處理產生的輻射防護作用,隨著H2豐富PBS或媒體的作用機制是一種有效的體外活性氧清除劑和急性損傷和體內的晚期纖維化改變的抑制研究。體外分析包括利用電子自旋共振(ESR)和2 [ 6(4′-羥基)苯甲酸(HPF)信號phenoxy-3h-xanthen-3-on-9-yl ]。體內實驗利用H2氣體吸入和飲用富氫水作為H2處理。結果表明,H2作為抗氧化劑,對放射性肺間質肺炎小鼠肺上皮細胞和肺臟有保護作用。
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