氫氣對腦外傷的改善作用，目前只見于動物實驗模型，比較多的研究來自北京天壇醫(yī)院神經外科，采用注射氫氣生理鹽水和飲用氫水的方法，證明氫氣對腦外傷具有改善作用。但是氫氣對腦損傷改善的分子基礎研究仍然比較少，這是開展更多研究的重要基礎。開展全面的效應機制研究，也給氫氣對這類疾病具有改善作用提供更多研究證據。隨著這類證據的增加，可以推動人們開展氫氣改善的臨床研究，例如根據這些研究，鼓勵臨床研究學者對腦外傷的患者采用氫氣改善，而腦外傷雖然有許多改善方法，但改善效果仍然不夠理想，如果氫氣對腦外傷改善有效，將給這類意外傷的改善提供新的策略。
 

　　2020年4月天津醫(yī)科大學王一峰等發(fā)表最新研究論文，采用體外細胞模型，證明了氫氣對腦血管內皮細胞損傷具有改善作用，且從細胞自噬和經典細胞保護信號通路PI3K / Akt/ GSK3β角度對氫氣的效應進行了更全面研究。這一最新研究論文發(fā)表在《神經研究》雜志上。我們這類摘要給大家介紹，希望對氫氣醫(yī)學研究有興趣的同仁有幫助，更有價值更準確的信息需要閱讀原文。
 

　　文章摘要
 

　　研究目的:外傷性腦損傷(TBI)是世界上最嚴重的公共衛(wèi)生問題之一。每年都有大量患者死于外傷腦損傷，有更多患者因為該病導致不同程度的后遺癥，給患者和家庭造成嚴重危害和負擔。氫氣(H)是一種易燃、無色、無嗅的氣體，已被觀察到對腦損傷和其他神經系統(tǒng)疾病有預防和改善作用，但其確切機制尚未完全闡明。
 

　　研究方法:為了進一步研究氫氣在減輕腦外傷后血腦屏障損傷中的作用機制，我們對體外培養(yǎng)的腦微血管內皮細胞進行了劃傷模型的研究。
 

　　研究結果:在創(chuàng)傷性腦損傷情況下，氫氣可改善創(chuàng)傷性腦損傷引起的細胞活力下降。更重要的是，PI3 K / Akt / GSK3β信號途徑的抑制或激活自噬細胞生存能力降低氫的保護作用。結果表明氫氣對內皮細胞損傷的這種保護作用是由PI3 K / Akt / GSK3β信號途徑，其作用和自噬被抑制相關。
 

　　研究結論:氫氣能提高細胞生存能力，氫氣保護創(chuàng)傷性腦損傷的微血管內皮細胞模型部分通過抑制自噬，氫抑制自噬作用是通過激活產生PI3 K / Akt / GSK3β信號途徑實現(xiàn)的。這些發(fā)現(xiàn)豐富了我們對氫氣改善腦外傷機制的認識。
 

　　研究重點介紹
 

　　外傷性腦損傷(TBI)是一個日益嚴重的公共衛(wèi)生問題，每年影響著全世界5000多萬人。TBI有很高的死亡率和致殘率，會給患者、家庭和社會帶來了巨大的負擔。TBI可引起多種類型原發(fā)性損傷，如組織破壞、腦出血、軸突剪切和血腦屏障損傷。血腦屏障BBB損傷是TBI后極其重要的病理改變，可進一步引起腦水腫、顱內血液循環(huán)障礙、腦脊液循環(huán)障礙、顱內壓增高。由血腦屏障損傷引起的上述異?？梢鹨幌盗袕碗s分子和細胞病理反應，如氧化應激、鈣離子超載、線粒體損傷、谷氨酸興奮性毒性和神經炎癥，從而導致更大范圍的顱內損傷。
 

　　氫氣是一種易燃、無色、無味的氣體。大量研究發(fā)現(xiàn)氫氣可對多種疾病尤其是腦外傷和其他神經系統(tǒng)疾病的改善效果。王等在研究中發(fā)現(xiàn)，氫氣通過增加miR-21的表達來減輕腦水腫和降低血腦屏障通透性，從而在TBI后獲得更好的預后。鑫等揭示氫氣通過調節(jié)炎癥和凋亡顯著減輕手術引起的認知功能損害，并顯著改善術后血腦屏障完整性。此外，富氫水對神經退行性改變的改善作用與氫氣相似。在Tian等研究中，TBI大鼠表現(xiàn)出明顯腦損傷，其特征是腦血腦屏障通透性增加、腦水腫和神經功能障礙，富氫水能改善TBI造成的后果。因此，氫對腦外傷及其他疾病中血腦屏障損傷的保護作用已初步得到證實，但其確切機制尚未完全闡明。
 

　　自噬是指真核細胞消除的一組古老的進化機制。Sarkar等研究發(fā)現(xiàn)，腦外傷后神經元細胞凋亡與自噬的失調有關。陳等報道稱，TBI后神經元損傷中連接蛋白縫隙連接的衰減與神經元變性和自噬的大量誘導是一致的。因此，TBI中自噬被激活，并與神經損傷相關。然而，自噬在腦血屏障或TBI誘導的內皮細胞損傷中的潛在作用尚不清楚。
 

　　GSK-3β是一種進化保守的絲氨酸激酶，可以調節(jié)自噬在創(chuàng)傷性腦損傷。磷脂酰肌醇3激酶(PI3 K) /蛋白激酶B(一種蛋白激酶)在細胞生存、增長和擴散等信號通路中扮演重要角色，也是一個常見的GSK-3β上游信號通路。Thabet等表明，蘆丁提供對γ射線誘導腦損傷保護作用通過激活PI3 K / AKT / GSK-3β途徑，通過清除自由基及抗炎作用，參與腦損傷保護。陳等發(fā)現(xiàn)富氫水可減輕腦損傷引起的心肺旁路，抑制微血管內皮細胞凋亡通過PI3 K / Akt / GSK3β信號通路。
 

　　綜上所述，我們假設氫氣對腦外傷后血腦屏障破壞發(fā)揮保護作用，這種作用可通過抑制內皮細胞自噬和激活PI3 K / Akt / GSK3β途徑。本研究中使用小鼠大腦內皮細胞系建立TBI微血管內皮細胞模型，驗證了我們的假設。
 

　　劃傷模型建立
 

　　為了研究TBI后BBB的病理變化，采用了彎曲劃痕細胞損傷模型。
 

　　富氫培養(yǎng)基的制備和儲存方法與前人一致。簡單地說，用氫氣發(fā)生器產生氫氣，然后用特殊導管在高壓下溶解到DMEM中4小時(0.4Mpa)至過飽和水平，以產生富氫培養(yǎng)基。對富氫培養(yǎng)基進行過濾去除細菌，然后進行細胞培養(yǎng)。富氫培養(yǎng)基制備完成后，立即用針式氫傳感器(Unisense )檢測培養(yǎng)基中的氫濃度。
 

　　看最后一張圖的上下對比
 

　　腦外傷后BBB損傷是一種非常重要的病理變化。會導致中樞神經系統(tǒng)內穩(wěn)態(tài)的喪失，并且與原發(fā)性損傷相比，常常會導致更廣泛、更嚴重的紊亂。因此，對腦外傷后BBB損傷的及時處理，有可能防止病情進一步發(fā)展，具有重要的臨床意義。腦微血管內皮細胞，也被稱為腦毛細血管內皮細胞，構成微血管內皮屏障，是高度特化的BBB的組成部分。因此，我們采用取自BALB/c小鼠腦內皮細胞，通過人工抓撓建立體外TBI模型，這是一種被廣泛認可的建立模型的方法。在本研究中，經過劃痕處理的細胞表現(xiàn)出明顯的下降趨勢。
 

　　在這項研究中，我們發(fā)現(xiàn)正常情況氫不影響細胞的生存能力，自噬和蛋白表達PI3 K / Akt / GSK3β信號途徑。但在創(chuàng)傷性腦損傷的情況下，氫氣能夠改善創(chuàng)傷性腦損傷引起的細胞活力下降。更重要的是，PI3 K / Akt / GSK3β信號途徑的抑制或激活自噬細胞生存能力降低氫的保護作用，表明這種保護作用是由PI3 K / Akt / GSK3β信號途徑,抑制自噬相關。
 

　　自噬在腦損傷中起著不確定的作用。有報道認為抑制自噬有助于控制TBI的發(fā)展，也有報道認為激活自噬對TBI的損傷具有保護作用。因此，自噬可能在損傷后發(fā)揮有益或有害的功能作用。在我們的研究中，發(fā)現(xiàn)氫對血腦屏障損傷的保護作用部分是通過抑制內皮細胞自噬來實現(xiàn)的。值得一提的是，這些研究的重點是神經組織，主要表現(xiàn)為神經元的自噬。
 

　　Yifeng Wang, (2020): , Neurological Research,

　　DOI: 10.1080/01616412.2020.1747717
 

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