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氢气保护软骨的存活和功能

氢气作为一种新的生物活性物质,因为具有经济方便,安全无毒,效应广泛,受到临床医学学者的广泛关注。氢气吸入、氢水饮用、氢气沐浴等方法先后都被证明不仅对动物疾病模型具有改善作用,对人类组织器官和疾病也同样有保护效果。在器官移植领域,作为体外器官保护剂也受到各个领域的重视,先后有学者证明氢气对体外保存的心脏、肝脏、肾脏都具有保护效果。由于体外应用比的门槛相对低于给人体直接应用,这种体外器官保护的方法有望更容易进入实际应用。
 

氢气保护软骨的存活和功能
 

最近来自山东第一医科大学第二附属医院骨科亓建洪教授在Cell Tissue Bank杂志发表了研究论文,对氢气保护体外软骨组织进行了系统探讨。
 

氢气是一种理想的抗氧化和抗凋亡物质,研究发现在体外器官如心脏、肺和肾脏等都具有保护作用。最新这一研究中探讨了氢气对体外保存骨软骨保存效果的作用。从猪关节采集圆柱形骨软骨移植物60件,长度为10毫米,直径6毫米。将这些软骨组织分为4组,分别为对照组、0.2uM(微摩尔/L)氢气组(H-1)、0.4 uM氢气组(H-2)和0.8 uM氢气组(H-3)。对软骨组织进行28天存储后分别进行各种指标,HE染色、碱性藏红O染色、II型胶原免疫组织化学染色等组织学改变分析软骨细胞存活能力等改变,用杨氏模量分析生物力学特性。研究发现,加氢气后能促进软骨细胞生存能力,增加组织中蛋白多糖和胶原蛋白II型含量,效应存在剂量效应关系。但对杨氏模量指标没有影响。研究结果提示氢气作用骨软骨移植物体外保存液成分具有提供组织存活和功能的效果,这一方案值具有潜在的临床应用前景,值得近一步开展人体组织和临床研究。
 

膝关节软骨损伤是最常见的一种体育运动损伤,因为软骨缺乏血管和神经支配,没有主动干预时这种伤害很难修复。大量研究表明,同种异体骨软骨移植是改善关节软骨损伤的一种有效方法,大约79%的患者能恢复到损伤前状态(Krych et al. 2012)。同种异体骨软骨移植物在手术前需要进行微生物分析和物流运输。这一过程大约需要7-14天的延迟。在此期间,软骨细胞生存能力和生物学特性显著下降,这成为影响移植改善效果的重要因素。如何延长骨软骨移植物的保存时间,维持软骨细胞存活率和生物学特征是这一技术面临的重要问题。
 

这一领域比较重视组织培养技术,改变保存条件和保存液成分是解决这个问题的两种策略。例如降低环境温度的低温保存方法能增加软骨细胞的存活率。这主要是因为低温能显著降低细胞代谢率。此外适当机械刺激也能提高保存效果。胎牛血清能提高软骨细胞存活率。一些细胞生长因子如胰岛素样生长因子1、转化因子b和一些激素也具有一定效果。2014年曾有研究使用电解水制造氢水,使氢气扩散到保存液内的研究方法。该研究发现氢气能提高软骨细胞生存率,减少炎症因子水平。但是对这一现象的机制研究不充分。
 

氢气选择性抗氧化抗炎症是疾病改善减少组织损伤的原因,在这种体外组织保护方面,炎症应该不是关键,因为此时免疫炎症细胞无法从身体其他部位到来,所以产生作用的原因可能是组织细胞自身的改变,即使存在炎症因子的变化,也可能只是伴随现象或部分改变。

氢气保护软骨的存活和功能

此为2014年论文中的结果。对这篇文献没有丝毫印象。

氢气保护软骨的存活和功能

文章中使用的加氢设备。

Takuya Y , Kentaro U , Kenji O , et al. Hydrogen Supplementation ofPreservation Solution Improves Viability of Osteochondral Grafts[J]. TheScientific World Journal, 2014, 2014:1-7.

Han,Y., Qu, P., Zhang, K. et al. Cell Tissue Bank (2019). https://doi.org/10.1007/s10561-019-09758-7
 

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