学术论文

呼吸系统 消化系统 神经系统 皮肤系统 运动系统 内分泌系统 循环系统 畜牧业养殖 农业种植
内容仅限于知识科普,不代表对本公司产品的宣传。

氢气治疗创伤性脑损伤的研究

作者来自无锡904医院
Hu Y, Feng X, Chen J, Wu Y, Shen L. Hydrogen-rich saline alleviates early brain injury through inhibition of necroptosis and neuroinflammation via the ROS/HO-1 signaling pathway after traumatic brain injury. Exp Ther Med. 2022 Feb;23(2):126.

创伤性脑损伤(Traumatic brain injury, TBI)已被公认为是一个严重的公共卫生问题,是导致残疾和死亡的关键因素,在世界范围内具有巨大的经济负担。TBI高发(中国在1983年至1985年间为1/ 1000)主要发生在中低收入国家以及发展中国家,包括中国和伊朗。由于机动车碰撞等交通事故的大量增加,TBI的患病率呈现快速增长的趋势。尽管近年来有越来越多的随机对照试验包括颅内压监测、治疗性低温、手术方法和药物给药,但长期结果并没有显著改善,尤其是在药物干预后。因此,进一步阐明创伤性脑损伤的生理病理过程,并确定治疗创伤性脑损伤的新的有效药理靶点是十分重要的。众所周知,TBI的病理生理包括多种病理生理变化,主要包括颅脑原发损伤和继发性脑损伤,导致TBI后神经元死亡、神经功能缺损和死亡。颅脑原发损伤是对脑组织的直接物理损伤,难以预防,通常无法逆转,导致脑组织组织紊乱,脑出血及血脑屏障(BBB)损伤。继发性脑损伤包括钙超载、氧化应激、神经炎症、自噬、脂质过氧化、凋亡和坏死,且可逆转。
 
最近发现,坏死是调控坏死的途径之一,也是caspase非依赖性程序性细胞死亡的机制之一,需要蛋白混合谱系激酶样结构域(MLKL)和受体相互作用蛋白激酶3 (RIP3),并由死亡受体触发。越来越多的证据表明,坏死在中枢神经系统疾病,如TBI、脑出血、缺血性中风、阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩性侧索硬化症中起着重要的作用。TNF配体家族成员的激活,如RIP1和MLKL,是诱导坏死所必需的最上游信号活性。RIP1的激活通过诱导RIP1- rip3 - mlkl复合体参与坏死。早期脑损伤(EBI)中常见的坏死可能是脑损伤发生的机制之一。
 
近年来,富氢盐水或氢气通过调节神经元凋亡、炎症反应和氧化应激等作用,对人体多种疾病如神经退行性疾病、自发性蛛网膜下腔出血、脑卒中和缺血-再灌注损伤等具有保护作用。先前的一项研究表明,氢可以选择性地减少过亚硝酸盐和羟基自由基,因此具有保护细胞、抗炎、抗凋亡和抗氧化的重要功能。然而,富氢生理盐水治疗脑外伤的神经保护作用仍存在争议。血红素加氧酶-1 (HO-1)是细胞防御系统的重要元素,被氧化刺激的损伤激活并对其起作用。在中枢神经系统(CNS)中,HO-1发挥抗坏死、抗神经炎症和神经保护功能。在我们之前的研究中,HO-1被证明可以调节急性CNS疾病中的神经元死亡。因此,针对HO-1的治疗可能对预防TBI后的坏死、氧化应激和炎症有潜在的作用。尽管如此,关于富氢盐水治疗的潜在神经保护益处的具体机制尚不清楚。本研究探讨了富氢生理盐水对TBI小鼠模型的神经保护作用是否通过影响神经炎症和坏死发生,以及神经保护是否依赖于活性氧(ROS)/HO-1通路。
 
 
创伤性脑损伤动物模型
 
建立TBI模型时严格遵循局灶性损伤的Feeney减肥模型(33,34)。简单地说,用1%戊巴比妥钠(40 mg/kg)腹腔注射麻醉小鼠。随后,小鼠被置于脑立体定向装置中。操作时,使用加热垫确保直肠温度保持在37±0.5˚C。在左半球钻孔时的坐标设置为:布雷格玛水平面后0.2 mm,外侧1 mm,腹侧2.2 mm。为了观察硬脑膜,取下骨膜。硬脑膜随后被放置在包括一个冲击传感器踏板的失重设备下;安徽正华生物仪器设备有限公司将直径3mm、重量240g的金属通过导管从硬脑膜上方1cm处置于硬脑膜上。随后闭合头皮,将小鼠从立体定向器中取出。随后,用医用骨蜡将洞盖住。假组的动物接受了类似的手术治疗,但没有进行减肥手术。TBI后72 h腹腔注射戊巴比妥钠100 mg/kg。处死小鼠后采集脑组织样本。新鲜标本(大脑皮层)和血清在液氮(-196˚C)中保存,海马在4%福尔马林固定(4˚C)中保存≥48 h。
 
药物制备和给药
 
TBI模型建立成功后,小鼠每天腹腔注射含纯生理盐水(对照)或富氢盐水(5 ml/kg;实验)。按照既往研究(35,36)的方法制备富氢生理盐水。简单地说,纯化的氢气在0.4 MPa的高压下溶于生理盐水中2 h。生理浓度维持在1.73 ml / 100 ml生理盐水(平均>6 mmol/l)。富氢盐水常压保存在4˚C无死体积的铝袋中。每周合成新鲜富氢盐水,保证浓度一致。在之前的研究中用气相色谱法评价和检测盐水中的氢含量(37)。
 
神经行为评估
 
采用先前发表的神经系统分级系统(38,39),通过测定神经功能来评估脑损伤72小时后的脑损伤程度。评分系统包括反射、感觉、平衡和运动测试。神经系统评分范围为0 ~ 18分,通过个人评分相加计算(表SI)。对每个队列的所有小鼠进行行为评估,评分越高表明神经功能受损。
 
富氢生理盐水可缓解脑外伤后的神经功能缺损和脑水肿
 
采用改良的神经系统严重程度评分法评估神经系统损伤情况,了解富氢生理盐水对脑外伤后的神经保护作用。采用干湿法测定脑损伤72h后的脑水含量,评价脑损伤程度。研究结果表明,TBI与脑水含量的显著增加有关,富氢盐水处理后脑水含量有所缓解(图1B)。神经系统评分的对比结果显示,富氢生理盐水处理组的神经系统评分明显高于创伤性脑损伤组,且富氢生理盐水处理显著改善了神经系统功能(图1A)。
 
 
 
研究结果表明,由RIP1和RIP3蛋白介导的坏死是导致TBI后EBI的关键细胞调节机制。本研究首次揭示了富氢生理盐水通过ROS/HO-1通路诱导的细胞坏死和神经炎症反应,并为评估富氢生理盐水的生物学影响以及神经保护和抑制炎症和神经坏死的机制提供了新的见解。
 
细胞凋亡和程序性坏死相关蛋白改变:
 

 
 

查看更多>>推荐资讯
X深圳市创辉氢科技发展有限公司

截屏,微信识别二维码

微信号:chuanghui-H2点击复制

(点击微信号复制,添加好友)

  打开微信

微信号已复制,请打开微信添加咨询详情!