氫氣治療創(chuàng)傷性腦損傷的研究

文章來源：admin發(fā)布日期：2022-07-27 18:31瀏覽次數：

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作者來自無錫904醫(yī)院

Hu Y, Feng X, Chen J, Wu Y, Shen L. Hydrogen-rich saline alleviates early brain injury through inhibition of necroptosis and neuroinflammation via the ROS/HO-1 signaling pathway after traumatic brain injury. Exp Ther Med. 2022 Feb;23(2):126.

創(chuàng)傷性腦損傷(Traumatic brain injury, TBI)已被公認為是一個嚴重的公共衛(wèi)生問題，是導致殘疾和死亡的關鍵因素，在世界范圍內具有巨大的經濟負擔。TBI高發(fā)(中國在1983年至1985年間為1/ 1000)主要發(fā)生在中低收入國家以及發(fā)展中國家，包括中國和伊朗。由于機動車碰撞等交通事故的大量增加，TBI的患病率呈現快速增長的趨勢。盡管近年來有越來越多的隨機對照試驗包括顱內壓監(jiān)測、治療性低溫、手術方法和藥物給藥，但長期結果并沒有顯著改善，尤其是在藥物干預后。因此，進一步闡明創(chuàng)傷性腦損傷的生理病理過程，并確定治療創(chuàng)傷性腦損傷的新的有效藥理靶點是十分重要的。眾所周知，TBI的病理生理包括多種病理生理變化，主要包括顱腦原發(fā)損傷和繼發(fā)性腦損傷，導致TBI后神經元死亡、神經功能缺損和死亡。顱腦原發(fā)損傷是對腦組織的直接物理損傷，難以預防，通常無法逆轉，導致腦組織組織紊亂，腦出血及血腦屏障(BBB)損傷。繼發(fā)性腦損傷包括鈣超載、氧化應激、神經炎癥、自噬、脂質過氧化、凋亡和壞死，且可逆轉。

最近發(fā)現，壞死是調控壞死的途徑之一，也是caspase非依賴性程序性細胞死亡的機制之一，需要蛋白混合譜系激酶樣結構域(MLKL)和受體相互作用蛋白激酶3 (RIP3)，并由死亡受體觸發(fā)。越來越多的證據表明，壞死在中樞神經系統(tǒng)疾病，如TBI、腦出血、缺血性中風、阿爾茨海默病、帕金森病和肌萎縮性側索硬化癥中起著重要的作用。TNF配體家族成員的激活，如RIP1和MLKL，是誘導壞死所必需的最上游信號活性。RIP1的激活通過誘導RIP1- rip3 - mlkl復合體參與壞死。早期腦損傷(EBI)中常見的壞死可能是腦損傷發(fā)生的機制之一。

近年來，富氫鹽水或氫氣通過調節(jié)神經元凋亡、炎癥反應和氧化應激等作用，對人體多種疾病如神經退行性疾病、自發(fā)性蛛網膜下腔出血、腦卒中和缺血-再灌注損傷等具有保護作用。先前的一項研究表明，氫可以選擇性地減少過亞硝酸鹽和羥基自由基，因此具有保護細胞、抗炎、抗凋亡和抗氧化的重要功能。然而，富氫生理鹽水治療腦外傷的神經保護作用仍存在爭議。血紅素加氧酶-1 (HO-1)是細胞防御系統(tǒng)的重要元素，被氧化刺激的損傷激活并對其起作用。在中樞神經系統(tǒng)(CNS)中，HO-1發(fā)揮抗壞死、抗神經炎癥和神經保護功能。在我們之前的研究中，HO-1被證明可以調節(jié)急性CNS疾病中的神經元死亡。因此，針對HO-1的治療可能對預防TBI后的壞死、氧化應激和炎癥有潛在的作用。盡管如此，關于富氫鹽水治療的潛在神經保護益處的具體機制尚不清楚。本研究探討了富氫生理鹽水對TBI小鼠模型的神經保護作用是否通過影響神經炎癥和壞死發(fā)生，以及神經保護是否依賴于活性氧(ROS)/HO-1通路。

創(chuàng)傷性腦損傷動物模型

建立TBI模型時嚴格遵循局灶性損傷的Feeney減肥模型(33,34)。簡單地說，用1%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)腹腔注射麻醉小鼠。隨后，小鼠被置于腦立體定向裝置中。操作時，使用加熱墊確保直腸溫度保持在37±0.5?C。在左半球鉆孔時的坐標設置為:布雷格瑪水平面后0.2 mm，外側1 mm，腹側2.2 mm。為了觀察硬腦膜，取下骨膜。硬腦膜隨后被放置在包括一個沖擊傳感器踏板的失重設備下;安徽正華生物儀器設備有限公司將直徑3mm、重量240g的金屬通過導管從硬腦膜上方1cm處置于硬腦膜上。隨后閉合頭皮，將小鼠從立體定向器中取出。隨后，用醫(yī)用骨蠟將洞蓋住。假組的動物接受了類似的手術治療，但沒有進行減肥手術。TBI后72 h腹腔注射戊巴比妥鈉100 mg/kg。處死小鼠后采集腦組織樣本。新鮮標本(大腦皮層)和血清在液氮(-196?C)中保存，海馬在4%福爾馬林固定(4?C)中保存≥48 h。

藥物制備和給藥

TBI模型建立成功后，小鼠每天腹腔注射含純生理鹽水(對照)或富氫鹽水(5 ml/kg;實驗)。按照既往研究(35,36)的方法制備富氫生理鹽水。簡單地說，純化的氫氣在0.4 MPa的高壓下溶于生理鹽水中2 h。生理濃度維持在1.73 ml / 100 ml生理鹽水(平均>6 mmol/l)。富氫鹽水常壓保存在4?C無死體積的鋁袋中。每周合成新鮮富氫鹽水，保證濃度一致。在之前的研究中用氣相色譜法評價和檢測鹽水中的氫含量(37)。

神經行為評估

采用先前發(fā)表的神經系統(tǒng)分級系統(tǒng)(38,39)，通過測定神經功能來評估腦損傷72小時后的腦損傷程度。評分系統(tǒng)包括反射、感覺、平衡和運動測試。神經系統(tǒng)評分范圍為0 ~ 18分，通過個人評分相加計算(表SI)。對每個隊列的所有小鼠進行行為評估，評分越高表明神經功能受損。

富氫生理鹽水可緩解腦外傷后的神經功能缺損和腦水腫

采用改良的神經系統(tǒng)嚴重程度評分法評估神經系統(tǒng)損傷情況，了解富氫生理鹽水對腦外傷后的神經保護作用。采用干濕法測定腦損傷72h后的腦水含量，評價腦損傷程度。研究結果表明，TBI與腦水含量的顯著增加有關，富氫鹽水處理后腦水含量有所緩解(圖1B)。神經系統(tǒng)評分的對比結果顯示，富氫生理鹽水處理組的神經系統(tǒng)評分明顯高于創(chuàng)傷性腦損傷組，且富氫生理鹽水處理顯著改善了神經系統(tǒng)功能(圖1A)。