2009年哈佛大學口腔醫(yī)院學者讓大老鼠喝能產氫氣細菌，發(fā)現對肝炎具有預防作用，用抗生素殺滅這些細菌，抗肝炎的作用消失，說明來自腸道內細菌產生的氫氣能發(fā)揮抗炎癥作用。10年后2019年，哈佛大學兒童醫(yī)院發(fā)表論文，讓新生兒小豬吸入氫氣，觀察對心臟停跳引起的腦損傷的保護作用。

圖1 研究摘要圖：豬腦缺血受損，吸入氫氣腦損傷減輕！
Cole, A.R. et al. J Am Coll Cardiol Basic Trans Science. 2018;
嚴重先天性心臟病新生兒接受手術治療經常需要使用心肺分流術(CPB)。影像學研究證據表明，CPB手術本身會引起缺血性腦損傷。新生兒左心阻塞性病變是腦損傷最高風險因子。新生兒進行主動脈弓重建手術后，70%以上會新出現大腦白質損傷，其中40%至50%屬于中重度腦白質損傷，約1/3比例出現腦梗死。接受先天性心臟病手術和長期深低溫循環(huán)后的新生兒20%會出現癲癇發(fā)作，亞臨床發(fā)作比例更高。術后癲癇是潛在缺血性損傷的重要特征，患兒可能會表現為生長發(fā)育遲緩等后遺癥。雖然先天性心臟病嬰兒神經發(fā)育異常存在多種因素，包括子宮內、遺傳和社會經濟因素，但CPB是比較重要的。 圖 2 研究方案設計

臨床上為了克服CPB帶來的腦損傷，所有過程都盡量在低溫情況下操作。低體溫能抑制腦耗氧量，節(jié)省高能磷酸鹽，減少有毒代謝物的積累，對腦損傷有明確保護效果。大腦缺氧程度和持續(xù)時間是后續(xù)神經損傷的關鍵因素，使用腦近紅外光譜能對腦組織氧飽和度進行連續(xù)檢測。如果新生兒腦組織經歷氧合血紅蛋白飽和度指數小于40%的情況，孩子2歲后語言交流能力就會出現障礙。先天性心臟手術期間努力減少大腦缺氧導致神經功能改善，如在低體溫期間增加二氧化碳濃度可以促進大腦血管擴張，增加腦血流供應，這樣處理可使異常腦電圖恢復更迅速。研究表明，CPB期間維持紅細胞壓積也有利于1歲后神經運動發(fā)育指數的評分結果。
細胞水平上，CPB期間腦缺氧會導致線粒體膜內發(fā)生損傷反應，產生大量超氧陰離子自由基，在SOD催化下變成過氧化氫，過氧化氫通過芬頓反應產生羥自由基。羥自由基是最強的氧化劑，具有極大氧化活性，可不加選擇地與核酸、脂類和蛋白質發(fā)生反應，導致這些生物大分子損傷引起細胞損傷和凋亡。由于體呢沒有針對羥自由基的特異性解毒系統(tǒng)，如何清除這種自由基成為抗氧化治療的重要策略。 圖3 氫氣選擇性抗氧化作用機制

最近10多年發(fā)現，氫氣能有選擇性中和羥基自由基。2007年日本學者發(fā)現，呼吸2%或4%氫氣能顯著縮小90分鐘大腦中動脈閉塞后大鼠腦梗死體積，改善神經功能評分，增加體重，改善體溫調節(jié)功能。這一發(fā)現后來被多家獨立研究機構驗證。嚙齒動物經歷5分鐘心臟驟停后，氫氣治療能改善神經功能評分和心肌功能，提高96小時生存率。該研究論文2019年4月發(fā)表在JACC: BASIC TOTRANSLATIONAL SCIENCE.通信作者Dr. John Kheir,Department of Cardiology, Harvard Medical School,300 Longwood Avenue, Boston, Massachusetts 02115.

E-mail:[email protected]
http://www.childrenshospital.org/directory/physicians/k/john-kheir

本研究主要目的，是探討氫氣吸入對新生兒豬發(fā)生缺氧缺血性腦損傷后神經系統(tǒng)損傷的保護效果。研究結果發(fā)現，新生兒豬插管心肺旁路和暴露于長期循環(huán)中斷后，吸入2.4%氫氣24小時能改善腦損傷，量化臨床檢查、血清學、腦MRI影像分級和組織病理學等結果也符合氫氣治療有效。氫吸入治療也減少了腎損傷。通過標準的麻醉呼吸機吸入2.4%氫氣的混合氣是可行的，即使在使用電刀手術操作情況也是安全的。

該研究在醫(yī)學知識能力的意義。氫氣吸入減少缺血性損傷已成功應用在幾個嚙齒動物模型，最近在人類中風、急性心肌梗塞和心臟驟停也取得了有效證據。將來用健康志愿者開展試驗證明使用氫氣的安全性基礎上，開展氫氣對先天性心臟手術和其他臨床疾病治療的前瞻性研究，證明氫氣吸入對這些疾病的有效性應有計劃地推進。副作用小和方便使用讓氫氣吸入作為臨床輔助療法有非常強的轉化應用前景。