自發(fā)性高血壓性卒中易感大鼠( SHRSP)氧化應激增強，在血腦屏障(BBB)破壞中起重要作用。在多種疾病中，氫氣可通過減少氧化應激而發(fā)揮有效的細胞保護作用。本研究旨在探討長期氫氣治療能否改善SHRSP模型大鼠的神經功能結局，以及氫氣對該模型血腦屏障功能，尤其是氧化應激和基質金屬蛋白酶(MMPs)活性的影響。

56只大鼠隨機分為2組:富氫水(HRW)處理SHRSP組(HRW組，n = 28);常規(guī)水處理SHRSP(對照組，n = 28)。觀察HRW對大鼠總生存期和神經功能的影響，以及對活性氧、BBB功能和MMP活性的影響。

HRW治療可改善神經功能，并有改善總生存率的趨勢，但無顯著差異。HRW組大鼠皮層和海馬的出血和梗死數量均較低。與對照組相比，高水組大鼠海馬8-羥基脫氧鳥苷陽性細胞數和白蛋白外滲血管數明顯減少(p < 0.05)。與對照組相比，HRW組大鼠海馬組織MMP-9活性降低。本研究提示，攝入富氫水可以改善SHRSP模型大鼠的神經功能。這一作用可能是通過減少活性氧和抑制MMP-9活性來減輕BBB的破壞。

要點：長期飲用氫水，對自發(fā)性高血壓動物的腦功能有保護作用，對腦屏障有保護作用，有潛在延長動物壽命的趨勢。但是，對血壓沒有影響。從這個研究提示，氫水對高血壓本身似乎不那么理想。大腦有一個非常重要的安全屏障叫血腦屏障，飲用氫水能保護高血壓動物的這個屏障。

Takeuchi S, Nagatani K, Otani N, et al (2015): Hydrogen improves neurological function through attenuation of blood-brain barrier disruption in spontaneously hypertensive stroke-prone rats. BMC Neurosci, Apr 20;16 (1):22. doi: 10.1186/s12868-015-0165-3. 

 

 

主要研究方法：將6周大鼠隨機分為2組:(1)HRW + SHRSP組(HRW組，n = 28);(2)常規(guī)水處理SHRSP(對照組，n = 28)。采用無預熱無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀每周測量清醒大鼠的血壓和心率。20只動物觀察至治療后16周(22周齡)進行生存分析(每組n = 10)。治療16周后處死存活大鼠，行蘇木素-伊紅(HE)染色檢查。于治療后8周(14周齡)處死36只大鼠，每組6只，行HE染色、免疫組織化學染色、明膠酶譜及血清8- ohdg檢測。HRW組每天制備HRW，在20-22°C的玻璃瓶(200 mL)中每天給大鼠兩次200 mL /只。對照組大鼠給予常規(guī)飲水。

自發(fā)性高血壓性卒中易感大鼠(SHRSP)是來源于Wistar Kyoto大鼠的自發(fā)性高血壓大鼠( SHR)的一個亞株，其發(fā)生惡性高血壓的年齡較小，自發(fā)性出血性和缺血性卒中的發(fā)生率增加。在該模型中，超過100日齡的雄性性腦出血或腦梗死發(fā)生率為82%，超過150日齡的雌性為58%。因此，SHRSP已被用作研究高血壓相關腦血管疾病如腦出血、梗死等的合適實驗模型。越來越多的證據表明，血腦屏障(blood-brain barrier, BBB)破壞是SHRSP患者發(fā)生卒中的關鍵因素，而且一些研究表明BBB破壞先于SHRSP患者發(fā)生卒中。磁共振成像顯示SHRSP血管通透性增加先于腦出血發(fā)生。此外，基于顯微鏡研究，SHRSP的卒中起源于BBB的破壞。SHRSP的血腦屏障破壞已被證明從12-15周齡開始[5,6]。SHRSP的BBB破壞發(fā)生在皮質、海馬、基底節(jié)區(qū)和胼胝體等多個區(qū)域，且BBB破壞程度隨年齡增加而增加。相反，3月齡[7]的SHRSP在海馬中可見到最局限的BBB破壞。此外，SHRSP對血腦屏障的破壞被認為是氧化應激增強的結果。

基質金屬蛋白酶( MMPs)是鋅依賴的內肽酶家族的成員，在細胞外基質的生理過程中發(fā)揮重要作用。兩種特異性MMPs, MMP-2(明膠酶A)和MMP-9(明膠酶B)，已經成為卒中領域廣泛研究的對象。據報道，在SHR和SHRSP中有激活的MMPs。MMPs，尤其是MMP-9，是BBB破壞的另一個重要因素。此外，一些研究表明MMP活性可能受到活性氧(reactive oxygen species, ROS)的調節(jié)。

羥自由基和過氧亞硝酸鹽是非常強的ROS，它們與核酸、脂質和蛋白質無區(qū)別地反應，導致DNA片段化、脂質過氧化和蛋白質失活。自從有報道氫氣可以選擇性清除羥自由基和過氧亞硝酸鹽，從而減少大鼠大腦中動脈閉塞模型的梗死面積并改善神經功能后，人們就氫氣對中樞神經系統(tǒng)、心臟、腎臟、肝臟和腸等多種病理的影響進行了廣泛的研究。氫氣已被證明通過減少氧化應激標志物，包括8-羥基-2'-脫氧鳥苷(8-OHdG)(核酸氧化標志物)、4-羥基壬烯醛(4-HNE)(脂質過氧化標志物)和丙二醛(脂質過氧化標志物)，具有有效的細胞保護作用。特別是，腹腔注射富氫鹽水通過減輕大鼠頸總動脈閉塞和缺氧模型[30]的神經元損傷來縮小梗死體積并改善神經功能，而氫氣通過減輕小鼠雙側頸總動脈閉塞模型的神經元損傷、自噬和血腦屏障破壞來提高生存率。鞘內注射富氫液通過降低脊髓星形膠質細胞和小膠質細胞內ROS水平改善大鼠神經病理性痛行為。

氫氣治療通常有三種方法:吸入氫氣、注射富氫鹽水和攝入富氫水(HRW)。氫水飲用被認為更安全、更方便，適合長期治療。氫可以下調許多分子，包括MMP-9和/或MMP-2。氫氣可以降低大腦中動脈閉塞模型大鼠的氧化應激(8-OHdG, 4-HNE和硝基酪氨酸)，發(fā)揮神經保護作用(改善神經功能評分，減少梗死和出血體積)，還可以減少MMP-9的激活。然而，長期氫治療能否改善慢性高血壓患者的神經功能尚不清楚。

本研究表明，長期HRW治療可顯著改善SHRSP患者的神經功能，降低腦部病變的發(fā)生率，但對血壓無影響。這一效應與:(1)減少氧化DNA損傷，(2)減少海馬BBB滲漏，(3)抑制海馬MMP-9活性在8周(14周齡;在中風發(fā)作之前)。