該研究發(fā)現(xiàn)14天飲用氫水可以保護(hù)高脂肪飲食肥胖小鼠心臟功能，特別是能調(diào)節(jié)脂肪組織比例，優(yōu)化能量代謝，并能保護(hù)心臟功能，其中心臟功能專業(yè)性比較強(qiáng)，沒(méi)有詳細(xì)介紹，但讀者說(shuō)不過(guò)癮，希望能對(duì)這個(gè)內(nèi)容適當(dāng)解釋，我其實(shí)對(duì)這個(gè)方面的研究也不夠?qū)I(yè)，只能現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣了。

3.5。攝入氫水可減輕肥胖小鼠的代謝性心肌病

攝入氫水有助于調(diào)節(jié)肥胖小鼠的代謝性心肌病的形態(tài)學(xué)和功能。

(1)心肌肥厚的形態(tài)學(xué)調(diào)節(jié)

在40倍的放大率下評(píng)估HE染色的心肌細(xì)胞，氫水組心肌細(xì)胞的平均寬度比對(duì)照組明顯縮小了0.78倍(分別為11.8±0.58和15.1±0.69)(圖5a,b)。

圖5。肥胖小鼠灌胃14 d后心臟形態(tài)學(xué)特征。(a,b) 對(duì)照組和氫水組肥胖小鼠心肌細(xì)胞的HE染色特征和寬度。柱狀圖表示每幅圖像中心肌細(xì)胞的寬度。N = 7或8;* * p <0.01。(c,d) LV Ser1177p-eNOS+心肌橫斷面HE染色圖像。柱狀圖顯示了每張圖像中Ser1177p-eNOS+心肌區(qū)域占心臟區(qū)域的百分比。N = 4或5;* p <0.05。(e–g)用isolectin B4-Alexa Fluor 488染色的左室毛細(xì)血管橫斷面圖像。柱狀圖顯示毛細(xì)血管計(jì)數(shù)/mm2和管腔內(nèi)短軸直徑。(e–g)用isolectin B4-Alexa Fluor 488染色的左室毛細(xì)血管橫斷面圖像。柱狀圖顯示毛細(xì)血管計(jì)數(shù)/mm2和管腔內(nèi)短軸直徑。N = 6或7;ns,不重要;* p <0.05。(h-j)以αSMA-Alexa Fluor 594染色的左室小動(dòng)脈橫斷面圖像。柱狀圖顯示動(dòng)脈計(jì)數(shù)/mm2和腔內(nèi)短軸直徑。N = 7或8;ns,無(wú)差異;* * p <0.01。(k)在氫水或?qū)φ仗幚淼姆逝中∈笾?，蘇木精和8- ohdg染色的心臟特征。對(duì)照或氫水面板中的黃色邊框圖像在左下角的黃色邊框插入的每個(gè)圖像中被放大。雙染色(深棕色)和蘇木精染色(藍(lán)色)的細(xì)胞核顯示8-OHdG+和8-OHdG-細(xì)胞。(l) 氫水組和對(duì)照組小鼠心臟8-OHdG+和8-OHdG-細(xì)胞密度;n = 4;* p <0.05。

(2)氫水促進(jìn)肥胖小鼠心肌細(xì)胞eNOS磷酸化

與對(duì)照組相比，氫水組中eNOS Ser1177磷酸化的心肌細(xì)胞所占據(jù)的左室區(qū)域顯著延長(zhǎng)了1.7倍(每切片分別為50.5%±5.1%和29.2%±5.1%)(圖5c,d)。

(3)氫水組肥胖小鼠心臟動(dòng)脈和毛細(xì)血管擴(kuò)張

氫水和對(duì)照組間用isolectin B4-Alexa Fluor 488染色的心臟毛細(xì)血管計(jì)數(shù)沒(méi)有顯著差異(分別為220.7±60.2 vs. 215.3±54.6/mm2)(圖5e,f)。相反，氫水組的平均短軸直徑比對(duì)照組顯著增加了1.3倍(分別為4.2±0.52和3.3±0.65)(圖5e,g)。

進(jìn)一步計(jì)算平均短軸直徑和α-SMA抗體染色的小動(dòng)脈數(shù)量。心臟小動(dòng)脈的這些特征與毛細(xì)血管相似。氫水組和對(duì)照組間動(dòng)脈計(jì)數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(52.0±14.0 vs. 54.8±7.6/mm2)(圖5h,i)。相反，氫水組的平均短軸直徑比對(duì)照組顯著增加了1.4倍(8.0±1.67 vs. 5.6±0.92)(圖5h,j)。

(4)氫水減輕了氫水組肥胖小鼠的心臟氧化應(yīng)激

與WAT病例中觀察到的特征相似，氫水組與對(duì)照組相比，8-OHdG+細(xì)胞有減少的趨勢(shì)(1977±361/mm2 vs. 3021±1280/mm2)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖5k,l，表S6)。與對(duì)照組相比，氫水組8-OHdG-細(xì)胞數(shù)量明顯增加(620±307/mm2 vs 124±119/mm2)，表明氫水減輕了肥胖小鼠的心臟氧化應(yīng)激。

(5)氫水可調(diào)節(jié)肥胖小鼠的心臟功能

M型超聲心動(dòng)圖測(cè)量左室參數(shù)SWT、LVEDD、LVESD、PWT評(píng)估心功能(圖6a、b)。兩組間心率無(wú)明顯差異(圖6c，表S7)。值得注意的是，與對(duì)照組相比，氫水組每克體重的LV質(zhì)量降低了0.8倍(分別為3.64%±0.54% vs 4.57%±0.20%)(圖6d，表S7)。與對(duì)照組相比，氫水組EF%顯著恢復(fù)(分別為40.1%±5.54% vs. 22.8%±2.53%)(圖6e，表S7)， EF%也顯著恢復(fù)(90.3%±4.1% vs. 75.3%±4.4%)(圖6f)。

圖6。對(duì)照和氫水對(duì)肥胖小鼠心臟生理功能的影響。

(a)小鼠超聲心動(dòng)圖M型圖評(píng)價(jià)心功能的參數(shù)(LVEDD、LVESD、左室SWT、左室PWT)。(b) 對(duì)照組和氫水組肥胖小鼠心臟心電圖M型圖。(c)心率。(d) LV質(zhì)量/體重 (mg/g)計(jì)算公式:LV質(zhì)量(mg/g) = [(LVEDD + SWT + PWT)3−LVEDD3] × 1.055/體重。(e) %分?jǐn)?shù)縮短(FS%) = [(LVEDD−LVESD)/LVEDD] × 100%。(f) %射血分?jǐn)?shù)(EF%) = [(LVEDD−LVESD)3]/LVEDD3] × 100%;ns,無(wú)差異;* p <0.05。

3.6。內(nèi)皮祖細(xì)胞生物活性在氫水集團(tuán)得到調(diào)節(jié)

內(nèi)皮祖細(xì)胞集落形成試驗(yàn)

PBMCs或分離的BM-KSL細(xì)胞在含有甲基纖維素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)加入20 ng/mL的干細(xì)胞因子， 50 ng/mL的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子， 20 ng/mL的白細(xì)胞介素-3， 50 ng/mL的堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子，將50 ng/mL表皮生長(zhǎng)因子受體、50 ng/mL胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 、2 U/mL肝素和10%胎牛血清置于35 mm Falcon™原代細(xì)胞培養(yǎng)皿上培養(yǎng)8天。每皿5 × 105個(gè)細(xì)胞接種PBMCs，每皿500個(gè)細(xì)胞接種BM-KSL細(xì)胞。EPCs的集落形成單位為small- epc - cus或大型epc - cus;用倒置顯微鏡在40倍放大下目視檢查，如先前報(bào)道的。分化率以pc - cus占總pc - cus的百分比計(jì)算。

與對(duì)照組相比，氫水組每毫升循環(huán)血液pEPC、dEPC和總EPC集落數(shù)分別增加了2.0-、4.0-和2.5倍(圖7a、b、表S8)。與對(duì)照組相比，氫水組中500個(gè)BM-KSL細(xì)胞產(chǎn)生的dEPC和總EPC集落數(shù)分別增加了1.4倍和1.1倍，而pEPC集落數(shù)沒(méi)有顯著差異(圖7c，表S8)。進(jìn)一步，以500個(gè)BM-KSL細(xì)胞產(chǎn)生的EPCs總數(shù)中dEPC集落數(shù)的百分比計(jì)算從BM-KSL細(xì)胞中分化出的EPCs的分化等級(jí)。氫水組EPCs分化程度明顯高于對(duì)照組(分別為27%和22%)(圖7d，表S8)。與對(duì)照組相比，氫水組從右股骨和脛骨分離的總KSL細(xì)胞中pEPC、dEPC和總EPC集落數(shù)增加了1.3-、1.8-和1.4倍(圖7a,e，表S8)。這些發(fā)現(xiàn)表明，氫水恢復(fù)了EPC動(dòng)員進(jìn)入循環(huán)，以及從骨髓來(lái)源的血管生成干細(xì)胞的擴(kuò)張和分化。

Figure 7. The biological properties of EPCs in DIO mice treated with hydrogen water for 14 days. (a) Representative images of pEPC-CFUs and dEPC-CFUs in methylcellulose culture medium. (b–e) The counts and differentiation degree of EPC-CFUs between the 對(duì)照 and 氫水 groups. EPC-CFU counts per mL blood (b), originated from 500 BM-KSL cells (c), originated from whole BM-KSL cells in the left femur and tibia (e). (d) The EPC differentiation degree calculated using the ratio of dEPC-CFUs/total EPC-CFUs (pEPC-CFUs + dEPC-CFUs) in (c). The clear and gray columns indicate pEPC-CFUs and dEPC-CFUs, respectively; ns, not significant; * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001.

4. 討論

本研究旨在確定氫水是否可緩解肥胖小鼠的心血管功能障礙。結(jié)果顯示，即使是相對(duì)較短的時(shí)間(2周)飲用氫水, 肥胖小鼠的心臟功能和血管生物活性都得到了恢復(fù)，這將炎癥效應(yīng)與脂肪組織聯(lián)系起來(lái)。慢性心血管疾病肥胖小鼠攝入氫水增加了心肌細(xì)胞內(nèi)eNOS磷酸化，導(dǎo)致毛細(xì)血管和小動(dòng)脈顯著的心血管擴(kuò)張，進(jìn)而產(chǎn)生心臟保護(hù)。此外，氫水恢復(fù)EPCs的動(dòng)力學(xué)(即從骨髓中的擴(kuò)增、分化和動(dòng)員)。氫水的心血管保護(hù)作用的分子機(jī)制與脂肪組織重塑有關(guān)，但與降低高血糖無(wú)關(guān)。

4.1。棕色脂肪激活和白色脂肪棕色化

在一些之前的研究中報(bào)道，肥胖小鼠的棕色脂肪或白色脂肪作為炎癥的一個(gè)重要來(lái)源，導(dǎo)致糖尿病性心肌病伴肥胖。據(jù)報(bào)道，攝入氫水可以通過(guò)抑制NF-kβ來(lái)降低受損大鼠肺中TNF-α和IL-1β的蛋白水平，從而減輕炎癥。

在整個(gè)2周的觀察期間，對(duì)照組和氫水組的體重增加相似，而氫水組的棕色脂肪質(zhì)量與體重百分比顯著增加，而白色脂肪質(zhì)量的%比值沒(méi)有變化(圖2a，圖3)。

雖然對(duì)照組在2周的觀察期間PPBS沒(méi)有變化，但氫水組在第14天與預(yù)處理第0天相比，該參數(shù)有所下降(圖2b)。

氫水飲用14天沒(méi)有顯著減少促炎細(xì)胞因子的基因表達(dá)水平的腫瘤壞死因子-α和IL - 1β在蝙蝠或窟與對(duì)照組相比,雖然傾向于基因表達(dá)水平降低,這可能變得明顯由于延長(zhǎng)調(diào)節(jié)期。

Kamimura等報(bào)道，即使74周攝入氫水對(duì)肥胖小鼠的體重也沒(méi)有影響。在攝入氫水3個(gè)月時(shí)，可調(diào)節(jié)高血糖、高胰島素血癥和血漿甘油三酯水平，降低糖尿病db/db小鼠的體重。考慮到這些參考文獻(xiàn)，在本研究中，延長(zhǎng)氫水時(shí)間可能是調(diào)節(jié)高血糖水平的必要條件。

據(jù)報(bào)道，攝入氫水會(huì)上調(diào)胃饑餓素基因表達(dá)，這是一種在胃中分泌的促食欲和成脂肽激素。高脂肪飲食增加了小鼠胃粘膜中饑餓素表達(dá)細(xì)胞，導(dǎo)致肥胖。正如之前的研究所指出的，高脂肪飲食攝入和喂食高脂肪食物可能會(huì)增加胃饑餓素，這可能會(huì)消除高脂肪食物對(duì)體重或白色脂肪質(zhì)量的有益影響。

相反，db/db小鼠肝臟中與能量消耗的脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因(Pgc-1a, Fgf21)的表達(dá)在氫水開始后的第14天確實(shí)得到促進(jìn)。在第14天時(shí)，攝入氫水可以恢復(fù)肥胖小鼠肝臟中儲(chǔ)存的過(guò)量脂質(zhì)。這些發(fā)現(xiàn)和本研究的結(jié)果表明，與葡萄糖代謝相比，攝入氫水能更好地恢復(fù)脂肪代謝向能量消耗的轉(zhuǎn)變。

值得注意的是，氫水調(diào)節(jié)了活性氧誘導(dǎo)的肥胖小鼠白色脂肪中的DNA損傷，表明氫水發(fā)揮了生物學(xué)效用(圖3h,i)。氫水還與生熱基因Ucp-1、Vegf和eNos表達(dá)上調(diào)有關(guān)，這些基因促進(jìn)肥胖小鼠的脂肪組織重塑和隨后的BAT激活或WAT褐變[36,37,38]。

此外，在本研究中，eNos的表達(dá)增加，促進(jìn)了氫水組肥胖小鼠白色脂肪中Ucp-1和Vegf的表達(dá)(圖4)，表明氫水加速了肥胖小鼠白色脂肪的褐變和棕色脂肪的激活，以避免CVD。

4.2。氫水的心血管保護(hù)作用

新的證據(jù)證明肥胖的棕色脂肪激活或白色脂肪褐變有利于心血管健康，并降低CVD的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)于氫氣的分子機(jī)制，Thoonen等報(bào)道了棕色脂肪中的UCP-1可以逆轉(zhuǎn)兒茶酚胺誘導(dǎo)的心肌病。從野生型小鼠分離的棕色脂肪移植恢復(fù)兒茶酚胺誘導(dǎo)的心肌病，導(dǎo)致Ucp-1-/-小鼠纖維化。此外，Ucp-1的過(guò)表達(dá)也阻止了高血糖的影響，Ucp-1是一種氧化磷酸化的特異性蛋白解耦器，能夠破壞質(zhì)子的電化學(xué)梯度。此外，BAT中Ucp-1表達(dá)的減少促進(jìn)了活性氧的生成。

最近報(bào)道在Ucp-1基因表達(dá)紊亂的肥胖大鼠中，白色脂肪(心臟VAT)可以激活心肌器官培養(yǎng)系統(tǒng)中活性和纖維化受損的肥大心肌細(xì)胞。

根據(jù)研究,Ucp-1表達(dá)上調(diào)可能是氫水導(dǎo)致棕色脂肪細(xì)胞或褐變白色脂肪保護(hù)心臟功能的分子機(jī)制，而氫氣減少活性氧可能是產(chǎn)生這種作用的基礎(chǔ)(圖4)。在本研究中，攝入氫水促進(jìn)了肥胖小鼠心肌(eNOS- ser 1177磷酸化)和脂肪組織的eNOS激活(圖5c,d)，特別是棕色脂肪 eNOS表達(dá)(圖4)。然而，需要進(jìn)一步研究確定氫水是直接或通過(guò)上調(diào)棕色脂肪或白色脂肪褐變中的Ucp-1來(lái)促進(jìn)心肌中的eNOS磷酸化。

氫水組肥胖小鼠心肌細(xì)胞中eNOS-Ser 1177的活化(磷酸化)促進(jìn)了NO的生成，而負(fù)向抑制活性氧的產(chǎn)生(圖5k,l)，增強(qiáng)了NO的生物活性，增強(qiáng)心功能，并具有血管擴(kuò)張的心血管保護(hù)作用。事實(shí)上，超聲心動(dòng)圖顯示氫水組肥胖小鼠左室收縮功能降低，表明心肌肥厚恢復(fù)(圖6)。

4.3。氫氣激活內(nèi)皮祖細(xì)胞生物活性

在本研究中，氫水促進(jìn)了EPCs進(jìn)入循環(huán)的動(dòng)員，以及BM中的擴(kuò)張和分化(圖7)。

先前研究報(bào)道了人類和小鼠代謝綜合征中骨髓衍生EPCs的功能障礙。外源性NO可恢復(fù)EPC功能障礙。在本研究中，氫水促進(jìn)了肥胖小鼠脂肪組織和心肌的eNOS激活，增加NO生成。氫水在肥胖小鼠中的抗氧化作用可能通過(guò)eNOS激活內(nèi)皮祖細(xì)胞誘導(dǎo)內(nèi)源性NO產(chǎn)生，從而提高內(nèi)皮祖細(xì)胞生物活性。

4.4。關(guān)于堿性效應(yīng)

本研究中使用的氫水中也含有由氫氣供體棒中水與鎂反應(yīng)產(chǎn)生的Mg(OH)2，導(dǎo)致pH增加到10左右，從而產(chǎn)生堿性溶液。因此，研究氫分子與堿性離子的協(xié)同效應(yīng)是今后研究的重點(diǎn)。此外，Jackson等最近報(bào)道，富氫水改善了高脂肪飲食誘導(dǎo)的非酒精性肝病模型中的脂肪肝，但pH為11的堿性電解水沒(méi)有改善脂肪肝，這可能是由于富氫水中的氫氣。先前研究表明，氫氣而不是堿性可上調(diào)過(guò)氧化物酶體脂肪酸酰基輔酶a氧化酶，這是一種速率限制酶，用于極長(zhǎng)鏈脂肪酸在過(guò)氧化物酶體中的β氧化，促進(jìn)脂質(zhì)代謝。

值得注意的是，在本研究中，對(duì)照和氫水在添加前和添加后的pH值沒(méi)有觀察到差異。因此，這些效應(yīng)被認(rèn)為源自于氫水的攝入量。

4.5。研究的局限性

由于對(duì)照的效果沒(méi)有與未經(jīng)處理的水進(jìn)行比較，因此不能排除氫水與堿性Mg(OH)2協(xié)同作用的可能性。此外，關(guān)于氫水的機(jī)制，脂肪組織UCP-1對(duì)肥胖小鼠內(nèi)皮祖細(xì)胞生物活性的影響尚不清楚。

5. 結(jié)論

我們首次表明，肥胖小鼠攝入氫水通過(guò)白色脂肪褐變和棕色脂肪激活能量消耗表型發(fā)揮心血管保護(hù)作用。因此，氫水為代謝綜合征患者提供了預(yù)防冠心病的策略。