氫氣減輕氣道上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激

      該研究是使用細(xì)胞學(xué)研究的結(jié)果，主要是利用各種指標(biāo)證明了2%氫氣對細(xì)胞具有保護(hù)作用，損傷模型是過氧化氫和LPS，分別代表典型的氧化應(yīng)激和炎癥損傷因子。由于呼吸道細(xì)胞本身具有特殊性，如吸入氫氣時氫氣和這類細(xì)胞直接接觸。2%可以代表吸入濃度，當(dāng)然其他組織如血管和器官組織，要達(dá)到類似劑量，就需要更高濃度才屬于類似劑量。
 
 
將細(xì)胞暴露在氫氣培養(yǎng)室內(nèi)30分鐘或60分鐘。氫氣處理后細(xì)胞轉(zhuǎn)移到普通細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)37?C孵育24小時后進(jìn)行后續(xù)實驗。
 
氧化應(yīng)激在氣道疾病的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。最近氫(氣的抗氧化性能得到了研究。本研究探討了氫氣在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的肺泡和支氣管氣道損傷中，用過氧化氫和脂多糖(LPS)刺激A549和NCI-H292細(xì)胞。結(jié)果表明，2% 氫氣使細(xì)胞從氧化應(yīng)激中恢復(fù)。通過檢測活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)、抗氧化酶(過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶)、胞內(nèi)鈣和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路等指標(biāo)分析氧化還原譜。首先用過氧化氫和LPS，但隨后用氫氣。此外，氧化應(yīng)激標(biāo)志物，包括ROS和NO的水平在誘導(dǎo)時升高，但在氫氣處理后降低。此外氫氣氣抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的MAPK激活，維持鈣穩(wěn)態(tài)。這項研究表明氫氣可拯救過氧化氫和脂多糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，可能是一種潛在的氣道疾病干預(yù)。
介紹
氧化應(yīng)激是指細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)和抗氧化劑的不平衡，導(dǎo)致氧化還原穩(wěn)態(tài)紊亂和細(xì)胞損傷。氧化應(yīng)激可觸發(fā)包括肺部疾病在內(nèi)的各種疾病的病理條件。肺上皮細(xì)胞經(jīng)常暴露于各種應(yīng)激誘導(dǎo)物中，是ROS的主要靶細(xì)胞。在氣道上皮細(xì)胞中，ROS及其反應(yīng)參與哮喘、肺纖維化、呼吸窘迫等多種肺部疾病的病理生理，并刺激肺功能、氣道重塑和粘液分泌的損害。正常情況下，肺上皮細(xì)胞受到細(xì)胞內(nèi)外高抗氧化水平的保護(hù)。
包括A549細(xì)胞在內(nèi)的氣道上皮細(xì)胞幫助物質(zhì)(如水和電解質(zhì))通過肺泡。此外，A549細(xì)胞降低表面張力，防止呼吸過程中肺泡塌陷。同樣，NCI-H292細(xì)胞在支氣管中產(chǎn)生粘液和蛋白質(zhì)，為免疫反應(yīng)形成一個緊密的屏障。研究表明過氧化氫和脂多糖(LPS)可作為一種強氧化劑誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和炎癥。暴露于這些化合物后，肺泡和支氣管上皮細(xì)胞如A549和NCI-H292對氧化應(yīng)激引起的肺損傷反應(yīng)敏感。 一項研究表明，接觸過氧化氫在A549細(xì)胞中，胞內(nèi)鈣(Ca2+)導(dǎo)致有絲分裂阻滯和細(xì)胞凋亡。此外，另一項研究顯示，LPS激活人氣道NCI-H292細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致急性肺損傷。
在病理和生理條件下，線粒體主要負(fù)責(zé)ROS的產(chǎn)生。大約2%的ROS從線粒體所利用的全部氧氣中釋放出來?；钚匝跎僧惓?xì)胞的正常功能和調(diào)節(jié)具有有害影響。類似地，活性氮物種(RNS)，包括一氧化氮(NO)及其衍生物過氧亞硝酸鹽(ONOO-)，作為一種強大的氧化劑，可以破壞許多生物分子。此外，細(xì)胞將主要以谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)和過氧化氫酶(CAT)等酶為基礎(chǔ)的抗氧化劑防御系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為活性形式，以防御ROS[14]對細(xì)胞造成的損傷。此外，有絲分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號在響應(yīng)各種細(xì)胞刺激時被激活。MAPK的三個主要亞家族是c-Jun n端激酶(JNK)、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)和p38。它們可以通過刺激應(yīng)激(包括氧化應(yīng)激)來促進(jìn)細(xì)胞死亡。因此，抑制這些標(biāo)志物可以增加的存活率。
因此，毫無疑問，氧化應(yīng)激在氣道疾病的進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。因此，評估強抗氧化劑的輔助作用的研究興趣近年來不斷增加，以緩解這些問題。研究表明，氫氣是一種受生理調(diào)節(jié)的氣體分子，具有抗氧化、抗炎、抗凋亡和信號調(diào)節(jié)特性。由于氫氣能中和和轉(zhuǎn)化高活性氧化劑，如羥自由基( •OH)和ONOO-，氫氣對人體健康有益。氫氣能夠抑制活性氧，同時維持細(xì)胞內(nèi)的代謝氧化還原反應(yīng)，并容易針對細(xì)胞器，包括線粒體和細(xì)胞核。幾項研究報告稱氫氣抑制氧化應(yīng)激引起的各種器官損傷，如大腦、肝臟和心臟，毒性最小。先前的一項研究報告稱，氫氣保護(hù)細(xì)胞抵抗ROS和輻照培養(yǎng)上皮細(xì)胞引起的凋亡損傷。
在本研究中，我們試圖探索氫氣利用A549和NCI-H292對肺泡和支氣管上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激的保護(hù)作用。此外，本研究旨在確定氫氣通過MAPK信號通路對氧化應(yīng)激的影響。
研究結(jié)果表明，氫氣保護(hù)支氣管和肺泡上皮細(xì)胞對抗氧化應(yīng)激。此外，在兩種細(xì)胞系中，接觸過氧化氫和LPS誘導(dǎo)后，MAPK通路中的氧化應(yīng)激標(biāo)志物和蛋白發(fā)生改變。這些變化可被氫氣抑制。這一發(fā)現(xiàn)為減少氧化應(yīng)激對支氣管和肺泡上皮細(xì)胞的損傷提供了一種有效的方法。然而，還需要進(jìn)一步的研究來充分闡明氫氣體內(nèi)和臨床研究的功能。