2007年太田成男教授發(fā)現(xiàn)氫氣選擇性抗氧化效應(yīng)，奠定了今天氫氣醫(yī)學(xué)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)。發(fā)表文章的第一作者是大澤郁朗Ikuroh Ohsawa，10多年一直從事氫氣醫(yī)學(xué)研究，其中有氫氣對(duì)精子保護(hù)的研究，他提出了一些氫氣效應(yīng)的新觀點(diǎn)。大澤郁朗和日本醫(yī)科大學(xué)眼科學(xué)Hiroshi Takahashi高橋浩教授團(tuán)隊(duì)開展氫氣改善眼科疾病的系列研究，最近該團(tuán)隊(duì)Takeshi Arima等再次發(fā)表研究論文，證明氫水能通過提高角膜細(xì)胞內(nèi)Cu, Zn SOD活性，抑制單核巨噬細(xì)胞極化，減少局部炎癥反應(yīng)，發(fā)揮緩解角膜化學(xué)燒傷保護(hù)效應(yīng)。這一研究論文2020年8月發(fā)表在國(guó)際眼科雜志(Int J Ophthalmol)。
最近研究論文主要是探討氫氣對(duì)Cu, Zn SOD活性在大鼠角膜堿燒傷保護(hù)作用中的效應(yīng)。SOD中文全稱是超氧化物歧化酶。這里的超氧具體是超氧陰離子，這種離子是氧氣獲得一個(gè)電子產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)常有人說空氣中負(fù)離子也是說這個(gè)物質(zhì)。氧氣是一種氧化劑，生物系統(tǒng)中一個(gè)氧氣分子獲得四個(gè)電子可被還原為水。這是人類等細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的氧化還原產(chǎn)生能量的最核心化學(xué)反應(yīng)。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)給氧氣提供電子，氧氣獲得電子，產(chǎn)物為水。這個(gè)過程非常復(fù)雜，可產(chǎn)生許多ATP給細(xì)胞提供能量。但是如果氧氣只獲得一個(gè)電子，就變成了超氧陰離子，這是一種自由基，正常濃度有生理作用，但濃度過高會(huì)導(dǎo)致生物分子被氧化損傷。所以生物系統(tǒng)就有一種專門能處理這種自由基的方法，最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是SOD。因?yàn)槌蹶庪x子是離子，在細(xì)胞內(nèi)無法自由擴(kuò)散，(氫氣不帶電所以能自由擴(kuò)散)，而這種物質(zhì)的產(chǎn)生量很大，局部聚集能產(chǎn)生危害。歧化就是自身氧化還原反應(yīng)，SOD就是讓超氧陰離子自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)，就是一個(gè)離子被另一個(gè)氧化，一個(gè)被還原，被氧化的變成了過氧化氫，被還原的變成了氧氣。氧氣可以被細(xì)胞直接利用，過氧化氫變成沒有極性，可自由擴(kuò)散，濃度迅速下降到無害的程度。這就是SOD降低氧化應(yīng)激的根本邏輯，避免超氧陰離子聚集危害。
SOD太重要了，且有不同類型，分布在細(xì)胞不同部位，例如線粒體內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞外等。1969年，Irwin Fridovich和他的學(xué)生JoeMcCord優(yōu)化了這種蛋白的純化方法，并確定了血銅蛋白具有超氧陰離子歧化酶活性，根據(jù)這一功能將這類蛋白命名為超氧化物歧化酶SOD。按照 SOD 中金屬輔基的不同,大致可將 SOD 分為三大類，分別為 Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、 Fe-SOD。①Cu/Zn-SOD呈藍(lán)綠色，主要存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，是比較原始的生物類群中且分布最廣。②Mn-SOD呈粉紅色，主要存在于原核生物和真核生物的線粒體中。③Fe-SOD呈黃褐色，主要存在于原核細(xì)胞中。本研究就是研究Cu/Zn-SOD活性。
研究主要方法是將大鼠眼睛進(jìn)行強(qiáng)堿燒傷。分別用生理鹽水或含有氫氣的生理鹽水在燒傷前5分鐘開始滴眼一直持續(xù)到燒傷后5分鐘。對(duì)動(dòng)物角膜炎癥細(xì)胞、新生血管和細(xì)胞SOD1水平進(jìn)行免疫組織化學(xué)分析。對(duì)角膜組織進(jìn)行電子顯微鏡三維超微結(jié)構(gòu)掃描和分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氫氣鹽水組動(dòng)物角膜組織炎癥反應(yīng)和血管內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量顯著下降，這說明氫氣能緩解堿液燒傷導(dǎo)致的角膜炎癥反應(yīng)和血管增生效應(yīng)。氫氣改善也能顯著提高角膜上皮細(xì)胞內(nèi) SOD1水平和活性。量化分析表明，活性在氫氣改善組比對(duì)照組高2.5倍。研究結(jié)果表明，氫氣能抑制角膜化學(xué)燒傷造成的炎癥和血管增生，這種作用是通過直接或間接作用，提高角膜細(xì)胞自身抗氧化能力，抑制了巨噬細(xì)胞炎癥效應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
Arima T, Igarashi T, Uchiyama M, Kobayashi M, Ohsawa I, Shimizu A, Takahashi H. Hydrogen promotes the activation of Cu, Zn superoxide dismutase in a rat corneal alkali-burn model. Int J Ophthalmol 2020;13(8):1173-1179
硬核數(shù)據(jù)
制造氫氣鹽水的裝置，右側(cè)是氫氣含量分析。
眼睛，上圖是鹽水組，下圖是氫氣鹽水組，差別超巨!
氧化損傷存在很大差異
