氫氣對膿毒癥的保護(hù)效應(yīng)及機制研究.pdf

1、膿毒癥（sepsis）是一種由感染因素誘發(fā)的、以全身炎癥反應(yīng)為主的綜合征，是危重病患者的主要死因之一。目前尚無對其有效的防治措施！大量研究表明炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激在膿毒癥的發(fā)病過程中具有重要作用。2007年有日本學(xué)者在《Nature Medicine》報道了低濃度氫氣(＜4％)的選擇性抗氧化作用及其對局灶性腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用[3,4]。此外，近年來越來越多的學(xué)者認(rèn)為氫氣可做為一種新型的醫(yī)學(xué)氣體分子，本課題利用不同膿毒癥動物模型，觀

2、察氫氣對膿毒癥及相關(guān)器官損傷的保護(hù)作用，并探討其分子機制。
　　 實驗一:氫氣吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的保護(hù)作用及機制
　　 目的:氧化應(yīng)激在膿毒癥的病理生理過程中具有重要作用，氫氣具有選擇性抗氧化作用，本實驗擬探討不同濃度氫氣吸入治療膿毒癥的最佳方案及相關(guān)機制。
　　 方法:利用盲腸結(jié)扎穿刺法誘導(dǎo)中度和重度膿毒癥小鼠模型，于模型后1h和6h分別給予不同濃度(0％、1％、2％、4％)和不同時長(0 min、30

3、min、60 min、90 min)氫氣吸入，檢測治療過程中動脈血氣，并觀察動物于模型后不同時間點的存活率;在此基礎(chǔ)上，選擇最佳吸入方案，觀察氫氣對膿毒癥器官損傷（肺、肝、腎）的保護(hù)作用，同時檢測不同時間點血清和組織（肺、肝、腎）中促炎細(xì)胞因子(HMGB1)、抗氧化酶(SOD、CAT)、氧化產(chǎn)物(8-iso-PGF2α)等變化情況;檢測不同組織中Nrf2表達(dá)水平，進(jìn)一步利用Nrf2基因敲除小鼠，觀察氫氣吸入治療對于重度膿毒癥動物存活率的

4、影響。
　　 結(jié)果:
　　 1.氫氣吸入可有效提高中度和重度膿毒癥小鼠的存活率，具有濃度和時間依賴性，最佳治療方案為模型后1h和6h分別吸入2％氫氣60 min;
　　 2.氫氣吸入明顯減輕中度和重度膿毒癥小鼠的器官損傷（肺、肝、腎），包括減輕組織病理損傷和評分，減少肺組織髓過氧化物酶(MPO)活性、肺濕/干重比率、支氣管肺泡灌洗液中蛋白含量，改善肝腎功能（ALT、AST、BUN、Cr）;
　　 3.氫氣

5、吸入對膿毒癥的保護(hù)作用與降低血清和組織中促炎細(xì)胞因子HMGB1水平和氧化產(chǎn)物8-iso-PGF2α含量，以及提高抗氧化酶SOD和CAT活性有關(guān);
　　 4.氫氣吸入可顯著提高膿毒癥動物器官組織（肺、肝、腎）中Nrf2表達(dá)，而氫氣對Nrf2基因敲除動物無明顯保護(hù)作用。
　　 結(jié)論:氫氣吸入可有效改善中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官損傷，降低膿毒癥動物血清和組織中炎癥反應(yīng)和氧化損傷，機制與激活Nrf2信號通路有關(guān)。

6、　　 實驗二:氫氣和高氧聯(lián)合吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的協(xié)同保護(hù)作用及機制
　　 目的:大量基礎(chǔ)研究認(rèn)為高氧對膿毒癥具有保護(hù)作用，而高氧可能通過誘導(dǎo)氧自由基產(chǎn)生而加重膿毒癥器官損傷或減弱高氧的治療效果;低濃度氫氣吸入具有抗氧化作用。本實驗擬探討氫氣和高氧聯(lián)合吸入對膿毒癥是否具有協(xié)同保護(hù)作用及相關(guān)機制。
　　 方法:利用盲腸結(jié)扎穿刺法誘導(dǎo)中度和重度膿毒癥小鼠模型，于模型后1h和6h分別給予2％氫氣或/和98％氧氣吸入3h

7、，觀察動物于模型后不同時間點的存活率，并檢測膿毒癥器官（肺、肝、腎）損傷情況;在此基礎(chǔ)上，觀察氫氣和高氧聯(lián)合吸入后不同時間點血清和組織（肺、肝、腎）中促炎細(xì)胞因子(HMGB1、TNF-α)、抗炎細(xì)胞因子(IL-10)、抗氧化酶(SOD、CAT)以及氧化產(chǎn)物(8-iso-PGF2α)等的變化情況。
　　 結(jié)果:
　　 1.2％氫氣或98％氧氣吸入3h均可提高中度和重度膿毒癥小鼠的存活率，而氫氣和高氧聯(lián)合吸入可以更有效提高動

8、物的存活率，具有顯著的協(xié)同效應(yīng);
　　 2.2％氫氣或98％氧氣吸入3h明顯減輕中度和重度膿毒癥小鼠的器官損傷（肺、肝、腎），包括減輕組織病理損傷和評分，減少肺組織髓過氧化物酶(MPO)活性、肺濕/干重比率、支氣管肺泡灌洗液中蛋白含量，改善肝腎功能(ALT、AST、BUN、Cr)和肺功能(PaO2/FiO2)，而氫氣和高氧聯(lián)合吸入具有協(xié)同保護(hù)效應(yīng);
　　 3.氫氣和高氧聯(lián)合吸入對膿毒癥的保護(hù)作用與降低血清和組織中促炎細(xì)胞

9、因子HMGB1和TNF-α水平和氧化產(chǎn)物8-iso-PGF2α含量，以及提高抗炎細(xì)胞因子IL-10水平和抗氧化酶SOD和CAT活性有關(guān)。
　　 結(jié)論:氫氣和高氧聯(lián)合吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官損傷具有協(xié)同保護(hù)作用，其機制可能與調(diào)控炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān)。
　　 實驗三:氫氣對脂多糖誘導(dǎo)急性肺損傷小鼠模型的保護(hù)作用及機制
　　 目的:急性肺損傷是危重病人的常見并發(fā)癥，我們發(fā)現(xiàn)低濃度氫氣吸入具有肺保護(hù)作用

10、，然而具體機制仍不清。本實驗擬利用脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的急性肺損傷模型探討氫氣治療急性肺損傷的相關(guān)機制，并迸一步觀察富氫鹽水（一種溶解氫氣至飽和狀態(tài)的生理鹽水）對急性肺損傷的保護(hù)作用。
　　 方法:利用氣管內(nèi)給予脂多糖誘導(dǎo)急性肺損傷小鼠模型，于模型后1h和6h分別給予2％氫氣吸入60 min，觀察肺損傷的相關(guān)指標(biāo)和肺組織細(xì)胞凋亡情況，檢測不同時間點支氣管肺泡灌洗液中促炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、HMGB1)和趨

11、化因子（KC、MIP-1α、MIP-2、MCP1）水平以及肺組織NF-κB活性的變化，并進(jìn)一步觀察腹腔注射富氫鹽水對急性肺損傷的保護(hù)作用。
　　 結(jié)果:
　　 1.氫氣吸入明顯減輕脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷，包括減輕肺組織病理損傷和評分，減少肺組織髓過氧化物酶(MPO)活性、肺濕/干重比率、支氣管肺泡灌洗液中蛋白含量，改善肺功能(PaO2/FiO2);
　　 2.氫氣吸入減少脂多糖誘導(dǎo)的肺組織細(xì)胞凋亡，包括降低TUN

12、EL染色陽性細(xì)胞和Caspase-3活性;
　　 3.氫氣吸入抑制脂多糖誘導(dǎo)的肺炎癥反應(yīng)，包括減少支氣管肺泡灌洗液中多形核粒細(xì)胞和總細(xì)胞的數(shù)量，以及促炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、HMGB1）和趨化因子（KC、MIP-1α、MIP-2、MCP1）水平;
　　 4.氫氣吸入降低脂多糖誘導(dǎo)的肺組織NF-κB活性，與調(diào)控炎癥反應(yīng)有關(guān);
　　 5.富氫鹽水腹腔注射對脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷同樣具有保護(hù)作用。

13、r>　　 結(jié)論:氫氣可有效改善脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷，與調(diào)控NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡有關(guān);富氫鹽水對急性肺損傷也具有保護(hù)作用。
　　 實驗四:富氫鹽水對膿毒癥休克大鼠模型的保護(hù)作用及機制
　　 目的:富氫鹽水是一種溶解氫氣至飽和狀態(tài)的生理鹽水，膿毒癥休克是伴有低血壓和循環(huán)衰竭的重度膿毒癥。本實驗擬探討富氫鹽水對膿毒癥休克的治療效果及相關(guān)機制。
　　 方法:利用盲腸結(jié)扎穿刺法誘導(dǎo)膿毒癥休克大鼠模型，于模

14、型后1h靜脈給予不同劑量的富氫鹽水(5 mL/kg、10 mL/kg)，檢測不同時間點血氣、血流動力學(xué)、器官（心、肺、肝、腎）功能和動物存活率;在此基礎(chǔ)上，測定血清中不同時間點炎癥因子(IL-1β、IL-6、HMGB1、NO)水平，以及器官組織（心、肺、肝、腎）中髓過氧化物酶(MPO)活性和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)水平。
　　 結(jié)果:
　　 1.富氫鹽水可明顯提高膿毒癥休克大鼠的平均動脈壓(MAP)和血管反應(yīng)性

15、，改善血流動力學(xué);
　　 2.富氫鹽水可有效改善膿毒癥休克大鼠的動脈血氣指標(biāo)和肺臟功能(PaO2/FiO2)，降低乳酸水平;
　　 3.富氫鹽水顯著改善膿毒癥休克大鼠心臟功能(EF、FS、SV、CO)、肝臟功能(ALT、AST、TP、ALB)和腎臟功能(BUN、Cr)，發(fā)揮器官保護(hù)作用;
　　 4.富氫鹽水明顯降低膿毒癥休克大鼠血清炎癥因子（IL-1β、IL-6、HMGB1、NO）水平，減少器官組織（心、肺、肝、

16、腎）中髓過氧化物酶(MPO)活性，發(fā)揮抗炎作用;
　　 5.富氫鹽水可明顯減少膿毒癥休克大鼠器官組織（心、肺、肝、腎）中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)水平。
　　 結(jié)論:富氫鹽水治療可有效改善膿毒癥休克大鼠血流動力學(xué)、血管反應(yīng)性和器官功能，其機制可能與降低炎癥反應(yīng)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)水平有關(guān)。
　　 小結(jié)
　　 1.氫氣吸入可有效改善中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官功能，其機制與激活

17、Nrf2信號通路，調(diào)控炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān);
　　 2.氫氣和高氧聯(lián)合吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官功能具有協(xié)同保護(hù)作用，機制可能與調(diào)控炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān);
　　 3.氫氣吸入可有效改善脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷，與調(diào)控NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡有關(guān);
　　 4.富氫鹽水對脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷具有保護(hù)作用;
　　 5.富氫鹽水可有效改善膿毒癥休克大鼠的血流動力學(xué)、血管反應(yīng)性和器官功能