氫水預(yù)防鍺誘導(dǎo)線粒體功能障礙和聽力損失

文章來源：秩名發(fā)布日期：2023-08-22 18:05瀏覽次數(shù)：

這是研究氫水和輔酶Q等抗氧化劑預(yù)防線粒體損傷相關(guān)疾病的最新報(bào)道。作者分別來自東京大學(xué)醫(yī)學(xué)院和美國佛羅里達(dá)大學(xué)老齡化與老年研究系。論文發(fā)表在聽覺專業(yè)期刊Hearing Research。

二氧化鍺是一種無機(jī)化合物，分子式為GeO2，是鍺的二氧化物，電子式與二氧化碳相同。長期攝入這種物質(zhì)可能導(dǎo)致線粒體被破壞，導(dǎo)致耳聾等后果。使用常規(guī)抗氧化劑如?；撬岷蜌渌茴A(yù)防這種病變，但前者效果更好。對我們來說，本研究的關(guān)鍵是飲用氫水能預(yù)防這種環(huán)境污染導(dǎo)致的疾病，這是氫氣醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)。雖然氫氣預(yù)防噪聲耳聾和化療藥物引起的耳聾早有研究，但這是一種新的損傷類型，屬于環(huán)境有毒污染導(dǎo)致的病變。環(huán)境污染引起的疾病已經(jīng)越來越嚴(yán)重，也受到學(xué)術(shù)界和社會(huì)的普遍關(guān)注，但如何糾正這一問題，除了呼吁減少污染外，并沒有理想的手段。氫氣作為一種安全抗氧化劑，為人類提供了一種姑息的策略。

研究摘要：線粒體功能障礙與許多常見疾病以及衰老有關(guān)，在感音神經(jīng)性聽力損失（SNHL）的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。在目前的研究中，我們發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充二氧化鍺（GeO2）在CBA/J小鼠中由于血管紋和螺旋神經(jīng)節(jié)的變性導(dǎo)致感音神經(jīng)性聽力損失（SNHL），這與耳蝸線粒體呼吸鏈相關(guān)基因的下調(diào)和耳蝸中細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的上調(diào)有關(guān)。補(bǔ)充?；撬帷⑤o酶 Q10 或富氫水可減輕 GeO 誘導(dǎo)的耳蝸?zhàn)冃院拖嚓P(guān) SNHL2.這些結(jié)果表明，每天補(bǔ)充或食用抗氧化劑，如?；撬?、輔酶 Q10 和富氫水，可能是減緩與線粒體功能障礙相關(guān)的 SNHL 的有希望的干預(yù)措施。

研究亮點(diǎn)

1.膳食中二氧化鍺（GeO2）導(dǎo)致CBA小鼠線粒體呼吸鏈基因、耳蝸?zhàn)冃院蚐NHL下調(diào)。

2.補(bǔ)充?；撬?、輔酶 Q10 或富氫水，減毒 GeO2-誘導(dǎo)的耳蝸?zhàn)冃院蚐NHL。

3.牛磺酸、輔酶 Q10 和富氫水可能是減緩與線粒體功能障礙相關(guān)的 SNHL 的有希望的干預(yù)措施。

研究背景

線粒體功能障礙通常與感音神經(jīng)性聽力損失（SNHL）有關(guān)。在人類中，線粒體DNA（mtDNA）中的幾種突變和缺失會(huì)導(dǎo)致SNHL的綜合征和非綜合征形式。此外，年齡相關(guān)性聽力損失（ARHL）患者在其聽覺組織中具有顯著的獲得性mtDNA突變。在動(dòng)物模型中，線粒體Polg DNA聚合酶的突變等位基因積累的mtDNA突變顯示出ARHL加速。即使在急性SNHL中，例如噪音和氨基糖苷類藥物引起的聽力損失，線粒體功能的損害也被證明起著重要作用?？紤]到這些發(fā)現(xiàn)，建立一個(gè)呈現(xiàn)線粒體功能障礙伴聽力損失的良好動(dòng)物模型，并發(fā)現(xiàn)預(yù)防這些動(dòng)物出現(xiàn)癥狀的方法似乎在克服許多SNHL疾病以及許多其他全身性疾病方面發(fā)揮著重要作用。

長期攝入二氧化鍺（GeO2）在人類和動(dòng)物模型中引起的癥狀和病理發(fā)現(xiàn)與線粒體腦肌病患者相似，這被稱為mtDNA突變疾病。例如，用GeO處理的大鼠的骨骼肌223周含有許多參差不齊的紅色纖維和細(xì)胞色素-c氧化酶（COX）缺陷纖維，并顯示線粒體呼吸鏈中的酶活性降低，例如魚藤酮敏感的NADH-細(xì)胞色素-c還原酶和COX。這些結(jié)果表明，GeO2 給藥可以再現(xiàn)由線粒體功能障礙引起的幾種病理狀況，這可能有助于闡明與線粒體功能障礙相關(guān)的疾病及其治療。飲食中補(bǔ)充了0.5%的GeO2引起與豚鼠血管紋和支持細(xì)胞變性的嚴(yán)重SNHL。這一結(jié)果表明，GeO2 應(yīng)用程序也可用于創(chuàng)建具有線粒體功能障礙的SNHL動(dòng)物。雖然我們推測耳蝸?zhàn)冃允怯蒅eO引起的2攝入與線粒體損傷有關(guān)，在之前的研究中未研究線粒體功能。

已知ROS與線粒體功能障礙密切相關(guān)。ROS通過線粒體中的電子傳遞鏈通過正常代謝連續(xù)產(chǎn)生。在正常狀態(tài)下，細(xì)胞通過其先天ROS防御系統(tǒng)有效地去除ROS，如超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶和谷胱甘肽。然而，不規(guī)則的呼吸鏈和/或防御系統(tǒng)減少的ROS不受控制的泄漏可導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙。已經(jīng)表明，缺乏SOD1或谷胱甘肽過氧化物酶導(dǎo)致嚴(yán)重的聽力損失或?qū)υ肼暠┞兜母咭赘行?，這會(huì)導(dǎo)致過量的ROS產(chǎn)生并引起外毛細(xì)胞和內(nèi)毛細(xì)胞的損傷。這些報(bào)告表明，每天飲食攝入ROS清除劑可以增強(qiáng)對ROS的防御系統(tǒng)，從而防止線粒體損傷或功能障礙引起的細(xì)胞損傷。

在目前的研究中，我們調(diào)查了長期攝入GeO2是否導(dǎo)致CBA / J小鼠的耳蝸線粒體損傷和相關(guān)SNHL。接下來，我們研究了ROS清除劑，牛磺酸，輔酶Q10（CoQ10）或富氫水的影響。

目前的研究表明，口服攝入0.15%的GeO2 四月引起與CBA小鼠血管紋和SGC嚴(yán)重變性相關(guān)的嚴(yán)重聽力損失。透射電子顯微鏡檢查顯示，線粒體中不僅在耳蝸中，而且在腎臟和肌肉中都有電子致密包涵體。耳蝸微陣列基因表達(dá)分析顯示16類下調(diào)，包括“線粒體”、“線粒體內(nèi)膜”、“線粒體電子傳遞鏈”和“氧化磷酸化”。PCR證實(shí)了耳蝸中與線粒體呼吸鏈相關(guān)的5個(gè)代表性基因的下調(diào)。這些發(fā)現(xiàn)表明，飲食口服給予0.15%GeO2在CBA小鼠中是研究與線粒體功能障礙相關(guān)的SNHL的有前途的動(dòng)物模型。我們還觀察到 GeO2誘導(dǎo)的SNHL和耳蝸?zhàn)冃钥梢酝ㄟ^飲食中攝入含有?；撬幔o酶Q10或氫的水來改善，?；撬崽峁┳顝?qiáng)的保護(hù)。這些發(fā)現(xiàn)提示，飲食中攝入這些抗氧化劑可用于減緩或治療SNHL和其他與線粒體功能障礙相關(guān)的表型，如線粒體腦肌病。

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