氫氣對缺血后腸道干細(xì)胞保存作用

文章來源：admin發(fā)布日期：2023-08-18 18:29瀏覽次數(shù)：

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干細(xì)胞是組織修復(fù)的重要細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，干細(xì)胞減少和功能下降也是衰老的重要標(biāo)志。在急性組織缺血損傷后，損傷組織中干細(xì)胞會因?yàn)檠趸脱装Y損傷造成減少，這非常不利于組織損傷的修復(fù)。衰老過程長期損傷因素也會緩慢導(dǎo)致干細(xì)胞數(shù)量的減少。氫氣作為抗氧化抗炎癥工具，理論上能減少急性損傷時(shí)干細(xì)胞損傷，保護(hù)干細(xì)胞，發(fā)揮保護(hù)組織損傷的作用。對于慢性損傷和衰老過程，氫氣邏輯上也應(yīng)該具有保護(hù)干細(xì)胞，預(yù)防因?yàn)楦杉?xì)胞減少和功能下降導(dǎo)致的組織老化。

最近日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在腸道組織缺血再灌注時(shí)，吸入3%氫氣能預(yù)防缺血再灌注后腸道內(nèi)干細(xì)胞數(shù)量的下降，發(fā)揮這種保護(hù)作用的原因是氫氣減少了氧化應(yīng)激損傷。

該研究論文發(fā)表在《世界胃腸外科雜志》，論文作者主要來自慶應(yīng)義塾大學(xué)醫(yī)學(xué)院急診與重癥醫(yī)學(xué)系。該大學(xué)在氫氣醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究方面有非常多貢獻(xiàn)。

Yamamoto R, Suzuki S, Homma K, Yamaguchi S, Sujino T, Sasaki J. Hydrogen gas and preservation of intestinal stem cells in mesenteric ischemia and reperfusion. World J Gastrointest Surg. 2022 Dec 27;14(12):1329-1339.

腸系膜缺血是由腸系膜動脈血流量不足以滿足內(nèi)臟器官的代謝需求引起的。盡管腸系膜缺血的發(fā)生率相對較低，但癥狀模糊導(dǎo)致的延遲診斷有時(shí)會導(dǎo)致毀滅性的并發(fā)癥，如腸壞死、腹部膿毒癥和死亡率。雖然通過血管內(nèi)或手術(shù)干預(yù)快速再循環(huán)腸系膜血管至關(guān)重要，但當(dāng)血流動力學(xué)不穩(wěn)定導(dǎo)致腸系膜缺血時(shí)，增加動脈血流量是保存腸道的唯一方法。值得注意的是，一些患者甚至在腸系膜動脈血運(yùn)重建后也會出現(xiàn)腸壞死。

在過去的幾十年中，氫氣已成為各種疾病的有吸引力的藥劑，特別是需要血運(yùn)重建的缺血性疾病。一些動物研究表明，氫具有抗炎作用，并減少缺血再灌注損傷期間產(chǎn)生的活性氧（ROS）。在腦和心肌缺血?jiǎng)游锬Ｐ椭?，吸入氫氣與壞死組織的減少有關(guān)。此外，一些臨床研究報(bào)道，吸入氫氣對急性心肌梗死和院外心臟驟停有益，這是典型的缺血再灌注損傷。

此外，對氫氣安全性的研究發(fā)現(xiàn)，氫氣可以使用簡單的裝置提供給患者，而不會發(fā)生任何不良事件，這表明其臨床使用具有很高的可行性。雖然可能的治療益處的生理機(jī)制尚不清楚，但最近的研究表明，氫的抗氧化作用將通過細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)引入，防止細(xì)胞凋亡。另一項(xiàng)研究報(bào)告稱，涉及分子氫的氧化還原反應(yīng)僅發(fā)生在強(qiáng)致死性ROS下，而不是弱或有益的ROS。

因此，由于腸系膜缺血伴血運(yùn)重建是一種缺血再灌注損傷，我們旨在闡明吸入氫氣作為新型無創(chuàng)治療腸系膜缺血的有利效果。在這項(xiàng)研究中，我們檢查了缺血和再灌注后腸道組織損傷的程度以及連續(xù)啟動3%氫氣的組織保護(hù)作用。此外，對氫靶細(xì)胞分化的幾種細(xì)胞標(biāo)志物進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性測量，以闡明氫的病理生理機(jī)制。

Yamamoto R, Suzuki S, Homma K, Yamaguchi S, Sujino T, Sasaki J.Hydrogen gas and preservation of intestinal stem cells in mesenteric ischemia and reperfusion. World J Gastrointest Surg 2022; 14(12): 1329-1339 [PMID: 36632117 DOI: 10.4240/wjgs.v14.i12.1329]

背景：腸系膜缺血患者即使在血運(yùn)重建后也經(jīng)常出現(xiàn)腸壞死。在各種動物和人類臨床研究中，氫氣通過減少活性氧，對缺血再灌注損傷顯示出有希望的效果。我們檢查了在連續(xù)3%氫氣吸入后缺血和再灌注引起的腸道組織損傷。

目的：明確氫氣治療腸系膜缺血的效果及靶細(xì)胞。

方法： 3組大鼠行腸系膜動脈閉塞60 min（缺血）、60 min閉塞后60 min再灌注（再灌注）或連續(xù)3%氫氣下相同持續(xù)時(shí)間的缺血再灌注。采集回腸遠(yuǎn)端。用半胱天冬酶-3和富含亮氨酸的重復(fù)G蛋白偶聯(lián)5（LGR5）（腸道干細(xì)胞的特異性標(biāo)志物）進(jìn)行免疫熒光染色，以評估受氫保護(hù)的損傷部位和細(xì)胞類型。采用定量PCR測定LGR5、嗅覺霉素4（OLFM4）和神經(jīng)源性位點(diǎn)缺口同系蛋白1等的mRNA表達(dá)。通過免疫染色分析組織氧化應(yīng)激，以檢測8-羥基-2'-脫氧鳥苷（8-OHdG）。通過血漿8-OHdG評估全身氧化應(yīng)激。

圖1腸黏膜損傷伴缺血再灌注損傷。A：H&E染色的組織學(xué)切片顯示缺血組上皮層有皮旋鈕;B：上皮層廣泛性皮旋鈕，絨毛尖端剝落，再灌注組毛細(xì)血管充血;C：氫氣治療輕度上皮性皮旋鈕和氫基絨毛剝蝕。

結(jié)果：缺血破壞絨毛頂端的上皮層，而再灌注誘導(dǎo)隱窩基部細(xì)胞廣泛凋亡，這些細(xì)胞被鑒定為具有雙重免疫熒光染色的腸道干細(xì)胞。氫氣吸入組在隱窩基部減少了這種細(xì)胞凋亡，并且氫組組織的LGR5表達(dá)高于再灌注組。OLFM4在氫組中也相對較高，而其他測量的RNA在組間相當(dāng)。再灌注組的8-OHdG濃度較高，氫能降低隱窩基部的8-OHdG。

結(jié)論： 這項(xiàng)研究表明，吸入氫氣可以保存腸道干細(xì)胞并減輕腸系膜缺血和再灌注引起的氧化應(yīng)激。

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