分子氫高氧聯(lián)合治療多微生物膿毒癥

關(guān)鍵詞：膿毒癥、器官損傷、分子氫、高氧、抗氧化酶、
本文概述來自《COMBINATION THERAPY WITH MOLECULAR HYDROGEN AND HYPEROXIA IN A MURINE MODEL OF POLYMICROBIAL SEPSIS》
作者：Keliang Xie, Wenzheng Fu, Weibin Xing,Ailin Li, Hongguang Chen,*
Huanzhi Han, Yonghao Yu, and Guolin Wang
背景：膿毒癥是重癥監(jiān)護(hù)病房中最常見的死亡原因。一些研究發(fā)現(xiàn)，高氧可能有利于膿毒癥。然而，由于擔(dān)心高氧可能會(huì)增加自由基的形成而受到阻礙。近年來，有研究表明，低濃度的分子氫(h2)可以發(fā)揮治療性的抗氧化活性，并通過降低氧化應(yīng)激來有效預(yù)防膿毒癥。盡管在抗生素治療和重癥監(jiān)護(hù)方面取得了重大進(jìn)展，但膿毒癥仍然是重癥監(jiān)護(hù)病房最常見的死亡原因，死亡率為30%-50%，通常伴有多器官功能障礙。由于導(dǎo)致膿毒癥的因素尚未完全了解，因此要制定有效的治療干預(yù)措施來降低如此高的死亡率是極其困難的。因此，探索一種有效的治療膿毒癥患者的方法是相當(dāng)有興趣的。

氫氣和高氧聯(lián)合治療可提高中、重度CLP小鼠的生存率

在本研究中，研究了氫氣和/或高氧治療對(duì)中、重度CLP的膿毒癥小鼠生存率的影響。中度CLP小鼠的14天生存率為40%（PG0.05vs.假手術(shù)組，每組n=30；圖1）。我們發(fā)現(xiàn)，從CLP手術(shù)后1和6h開始，98%o2或2%氫氣暴露3h，分別將中度CLP小鼠的14天生存率提高到70%或80%(PG0.05vs.中度CLP組，每組30；圖1a)。此外，2%氫氣和98%o2聯(lián)合治療使中度CLP小鼠的14天生存率提高到100%(PG0.05vs.中度CLP組，每組n=30；圖1=)。此外，2%氫氣和98%o2聯(lián)合治療可將嚴(yán)重CLP小鼠的7天生存率從0%提高到70%(PG0.05，每組n=30；圖1B)。以上數(shù)據(jù)提示，氫氣與高氧聯(lián)合治療可協(xié)同提高中、重度CLP合并膿毒癥小鼠的生存率。

圖1.氫氣和/或高氧對(duì)中、重度CLP膿毒癥小鼠存活率的影響。這些值以生存率表示(每組n=30)。A，2%氫氣和/或98%o2對(duì)具有中度CLP的膿毒癥小鼠存活率的影響。*PG0.05vs假手術(shù)組，PG0.05vs中度CLP組，PG0.05vs中度CLP+O2組，PG0.05vs中度CLP+氫氣組。B，2%氫氣和98%o2聯(lián)合治療對(duì)合并嚴(yán)重CLP的膿毒癥小鼠生存率的影響。PG0.05vs.重度CLP組。

氫氣和高氧聯(lián)合治療可減輕中、重度CLP小鼠的急性器官損傷

中度和重度CLP小鼠似乎有嚴(yán)重的急性肺損傷，通過MPO活性、W/D比值、BAL蛋白濃度、組織病理學(xué)和PaO2/FIO2比值進(jìn)行評(píng)估。中度和重度CLP小鼠的肺MPO活性、肺W/D比值、BAL蛋白濃度和肺組織學(xué)評(píng)分均顯著升高(PG0.05vs.sham組，每組n=6；圖。2和4)，以及PaO2/FIO2比值的下降(PG0.05vs.假手術(shù)組，n=6/組；圖2）.中度CLP小鼠的這些異常變化被單獨(dú)的98%o2或2%氫氣治療減弱(PG0.05vs.中度CLP，每組n=6；圖。2和4）。此外，98%o2和2%氫氣聯(lián)合治療使中、重度CLP小鼠的這些異常變化得到了更顯著的改善(圖2和4）。
此外，中度和重度CLP小鼠通過血清生化參數(shù)（丙氨酸、血冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、轉(zhuǎn)氨酶、肌酐、血尿素氮）評(píng)估CLP小鼠在24h時(shí)出現(xiàn)明顯的肝和腎損傷。中度和重度CLP小鼠血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、肌酐和血尿素氮水平顯著升高，肝腎組織學(xué)評(píng)分均顯著升高(PG0.05vs.=組，每組n6；圖。3和4）。中度CLP小鼠的這些異常變化在單獨(dú)處理98%o2或2%氫氣后均可減弱(P=0.05vs.中度CLP，每組n=6；圖3和4）。此外，98%o2和2%氫氣聯(lián)合治療使中、重度CLP小鼠的這些異常變化得到了更顯著的改善(圖。3和4）。

圖2.氫氣和/或o2對(duì)中、重度CLP膿毒癥小鼠肺損傷的影響。A，肺MPO活性，(B)肺BAL總蛋白，(C)肺W/D重量比值，(D)PaO2/FIO2比值。在CLP或假手術(shù)后24h測(cè)量這些指標(biāo)。數(shù)值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05vs.假手術(shù)組，PG0.05vs.中度CLP組，PG0.05vs.中度CLP+O2組，PG0.05vs.重度CLP組。
 

圖3.氫氣和/或o2對(duì)中度或重度CLP膿毒癥小鼠肝腎功能的影響。在CLP或假手術(shù)后24h測(cè)量這些指標(biāo)。數(shù)值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05vs.假手術(shù)組，PG0.05vs.中度CLP組，PG0.05vs.中度CLP+O2組，PG0.05vs.重度CLP組。ALT表示為丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、AST、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、尿素氮、血尿素氮、Cr、肌酐。
 

圖 4.氫氣和/或o2對(duì)中度或重度CLP膿毒癥小鼠器官組織學(xué)評(píng)分的影響。在CLP或假手術(shù)后24h測(cè)量這些指標(biāo)。數(shù)值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05vs.假手術(shù)組，PG0.05vs.中度CLP組，PG0.05vs.中度CLP+O2組，PG0.05vs.重度CLP組。
 

氫氣和高氧聯(lián)合治療可預(yù)防中、重度CLP小鼠抗氧化酶活性、氧化產(chǎn)物和炎癥細(xì)胞因子的異常變化

抗氧化酶（SOD和CAT）的活性、氧化產(chǎn)物8-iso-PGF2！的水平、以及促炎細(xì)胞因子(HMGB1和TNF-！)的水平在CLP或假手術(shù)后24h，觀察所有動(dòng)物的血清和組織（肺、肝、腎）中的抗炎細(xì)胞因子IL-10。我們的研究結(jié)果顯示，抗氧化酶(SOD和CAT)活性降低，氧化產(chǎn)物(8-iso-PGF2！)中度或重度CLP小鼠的血清和組織（肺、肝、腎）中出現(xiàn)炎癥細(xì)胞因子(HMGB1、TNF-！和IL-10)(PG0.05vs.sham組，每組n=6；Figs。5Y8).2%氫氣和98%o2聯(lián)合治療顯著提高了SOD和CAT活性，降低了8-iso-PGF2！中度或重度CLP膿毒癥小鼠血清和組織（肺、肝、腎）水平(PG0.05，n=6；圖5-8).此外，氫氣和o2聯(lián)合治療顯著降低了HMGB1和TNF-！中度或重度CLP的膿毒癥小鼠血清和組織（肺、肝、腎）中IL-10水平升高(PG0.05，每組n=6；圖。5Y8).這些數(shù)據(jù)表明，氫氣和高氧聯(lián)合治療對(duì)膿毒癥有更有益的作用，以及膿毒癥相關(guān)的器官損傷，這與血清和組織中氧化產(chǎn)物和促炎細(xì)胞因子水平降低、抗氧化酶和抗炎細(xì)胞因子水平升高有關(guān)。

圖5.氫氣和o2聯(lián)合治療對(duì)中、重度CLP膿毒癥小鼠血清中抗氧化酶、氧化產(chǎn)物和炎癥細(xì)胞因子水平的影響。在CLP或假手術(shù)后24小時(shí)采集血清以測(cè)量這些指標(biāo)。這些值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05與假手術(shù)組，PG0.05與中度CLP組，PG0.05與重度CLP組。

圖 6.氫氣和o2聯(lián)合治療對(duì)中、重度CLP膿毒癥小鼠肺內(nèi)抗氧化酶、氧化產(chǎn)物和炎癥細(xì)胞因子水平的影響。在CLP或假手術(shù)后24小時(shí)取肺以測(cè)量這些指標(biāo)。數(shù)值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05與假手術(shù)組，PG0.05與中度CLP組，PG0.05與重度CLP組。

圖7.氫氣和o2聯(lián)合治療對(duì)中、重度CLP患者膿毒癥小鼠肝臟中抗氧化酶、氧化產(chǎn)物和炎癥細(xì)胞因子水平的影響。在CLP或假手術(shù)后24小時(shí)取肝臟測(cè)量這些指標(biāo)。數(shù)值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05與假手術(shù)組，PG0.05與中度CLP組，PG0.05與重度CLP組。

圖 8.氫氣和氧氣聯(lián)合治療對(duì)患有中度或重度CLP的膿毒癥小鼠腎臟中抗氧化酶、氧化產(chǎn)物和炎癥細(xì)胞因子水平的影響。在CLP或假手術(shù)后24小時(shí)采集腎臟以測(cè)量這些指標(biāo)。數(shù)值表示為平均TSD(每組n=6)。*PG0.05與假手術(shù)組，PG0.05與中度CLP組，PG0.05與重度CLP組。

總結(jié)：氫氣和高氧聯(lián)合治療的作用

（1）氫氣或高氧單獨(dú)治療提高了中度CLP膿毒癥小鼠的存活率，而氫氣和高氧聯(lián)合治療可協(xié)同增加膿毒癥小鼠的存活率，大于單獨(dú)使用氣體；
（2）氫氣或高氧單獨(dú)治療可保護(hù)中度CLP小鼠的肺、肝和腎損傷，而氫氣和高氧聯(lián)合治療對(duì)中重度CLP小鼠的器官損傷提供累積保護(hù)；
（3）氫氣和高氧聯(lián)合治療膿毒癥和膿毒癥相關(guān)器官損傷的有益作用與氧化應(yīng)激和促炎細(xì)胞因子水平的降低以及抗氧化血清酶和抗炎細(xì)胞因子活性的增加有關(guān)。
分子氫已被用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，以預(yù)防深層潛水員的減壓病的安全配置。最近，一些研究表明，氫氣通過選擇性降低&OH和ONOOj并有效保護(hù)多種疾病發(fā)揮治療性抗氧化活性，表明氫氣具有作為抗氧化劑預(yù)防和治療的潛力。氫氣和高氧聯(lián)合治療可能是膿毒癥更有效的治療策略。并可能為危重患者治療性氣體的使用提供一條新的研究途徑。