動脈硬化是導(dǎo)致心腦血管事件的重要危險因素，可以因為斑塊增厚導(dǎo)致血流逐漸阻斷，更危險的是斑塊脫落導(dǎo)致血栓形成引起遠(yuǎn)端血管阻斷，在心臟和大腦可以引起心梗和腦缺血的嚴(yán)重后果。因此，動脈硬化斑塊穩(wěn)定性也是非常重要的問題，設(shè)法穩(wěn)定動脈斑塊是減少不良事件發(fā)生的重要策略。過去研究發(fā)現(xiàn)，氫水飲用對人類血脂有正面調(diào)節(jié)作用，能預(yù)防動物動脈斑塊的形成。那么對已經(jīng)形成的斑塊，氫氣是否也有作用是值得研究的問題。因為斑塊穩(wěn)定性和活動性炎癥有非常重要的關(guān)聯(lián)，氫氣能抗炎癥，優(yōu)化血脂，這意味著可能對動脈硬化斑塊穩(wěn)定性也具有促進(jìn)作用。泰山醫(yī)學(xué)院動脈硬化研究所在氫氣抗動脈硬化領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，其中一項動物實驗研究結(jié)果表明，氫水對動脈斑塊穩(wěn)定性有促進(jìn)作用。這種作用是通過提高內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)能力，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減少巨噬細(xì)胞凋亡和炎癥發(fā)生。研究還發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物也有穩(wěn)定斑塊的作用，氫氣聯(lián)合用他汀藥物可以減少藥物劑量的情況下產(chǎn)生同樣的作用。

這一研究結(jié)果非常有意義，但仍然需要人體研究的驗證。動脈斑塊穩(wěn)定性是臨床體檢的常見項目，可結(jié)果這種檢查開展相關(guān)臨床研究，明確氫氣吸入或氫水飲用對人體動脈硬化斑塊穩(wěn)定性的作用?；蛘咦C明氫氣可以減少他汀類藥物副作用，減少他汀類藥物使用劑量，也是功不可沒的重要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)。


自2007年在Nature Medicine發(fā)表的有關(guān)氫氣（H2）的文章刊登以來，氫氣作為一類新型的抗氧化物質(zhì)的生理學(xué)作用已于超過30種疾病模型中得到證實，并有多組研究團(tuán)隊開展了相關(guān)臨床試驗。動脈粥樣硬化的形成過程涉及氧化應(yīng)激反應(yīng)，有報道顯示，氫氣治療可預(yù)防載脂蛋白E敲除小鼠模型的動脈粥樣硬化的產(chǎn)生。我研究院秦樹存和宋國華教授團(tuán)隊在雜志Free Radical Biology and Medicine上發(fā)表的文章進(jìn)一步證實了氫氣治療能夠?qū)DLR-/-小鼠模型的動脈粥樣硬化斑塊起到穩(wěn)定作用。

論文中心思想：利用氫氣對LDLR-/-小鼠處理28周后，動脈粥樣硬化板塊的穩(wěn)定性增強(qiáng)了，巨噬細(xì)胞源泡沫細(xì)胞的形成與凋亡有所緩解，且該過程是通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及激活Nrf2抗氧化通路實現(xiàn)的。

氫氣可提高LDLR-/-小鼠動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性。首先，對經(jīng)氫氣處理的LDLR-/-小鼠28周后的心臟主動脈竇斑塊進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示，經(jīng)高濃度氫氣與辛伐他汀處理的小鼠，膠原蛋白比例上升，巨噬細(xì)胞與油脂區(qū)比例降低，斑塊穩(wěn)定積分大幅升高。若采用聯(lián)合治療的方式，使用半劑量的辛伐他汀（2.5mg/kg）和低濃度氫氣（0.5 ml/kg）即可達(dá)到相同的效果。

點評：使用他汀類也能產(chǎn)生穩(wěn)定斑塊的目的，但是用氫氣聯(lián)合他汀類藥物，藥物劑量減少一半仍然能獲得同樣的效果。因為他汀類藥物存在一定比例的毒副作用，這給未來氫氣提高動脈硬化斑塊穩(wěn)定性的臨床研究提供了重要研究方向。

經(jīng)氫氣處理后，提示斑塊穩(wěn)定性的Foxp3+Treg細(xì)胞有所上升，存在負(fù)相關(guān)性的CD83+DC細(xì)胞的數(shù)量有所減少；同時，促炎細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄水平下降，抗炎細(xì)胞因子上升。

穩(wěn)定性是基于炎癥，氫氣能減少斑塊炎癥反應(yīng)，所以才能穩(wěn)定。

 

氫氣減少LDLR-/-小鼠細(xì)胞凋亡及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)記物的上調(diào)。巨噬細(xì)胞在斑塊穩(wěn)定性中起重要作用。在本研究中，氫氣或辛伐他汀處理顯著降低了凋亡的巨噬細(xì)胞比例，并證實Bip、CHOP（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)記分子）的下調(diào)表達(dá)，說明CHOP與Bip的降低有可能是導(dǎo)致氫氣緩解細(xì)胞凋亡，進(jìn)而穩(wěn)定動脈粥樣硬化斑塊的原因。

繼續(xù)深入研究發(fā)現(xiàn)，氫氣是通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激減少了巨噬細(xì)胞凋亡數(shù)量。

 

 

氫氣抑制ox-LDL或衣毒素誘發(fā)的RAW264.7細(xì)胞的細(xì)胞毒作用、細(xì)胞凋亡及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。在ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞源泡沫細(xì)胞模型中，氫氣處理可顯著抑制ox-LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞脂質(zhì)蓄積，另外，氫氣還可明顯預(yù)防ox-LDL誘導(dǎo)RAW264.7巨噬細(xì)胞的LDH溢出。氫氣與4-苯丁酸（PBA），一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激阻斷劑效果相似，均可緩解細(xì)胞衰亡與LDH溢出，說明氫氣是通過降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，來減少ox-LDL誘發(fā)的細(xì)胞毒作用的。

細(xì)胞學(xué)研究證明，氧化型低密度脂蛋白導(dǎo)致泡沫細(xì)胞形成的過程能被氫氣阻斷，這個過程正是動脈硬化病理生理學(xué)的最特定過程。

 

氫氣降低LDLR-/-小鼠血漿ox-LDL水平及氧化應(yīng)激的蓄積。由于氫氣對ox-LDL誘發(fā)的細(xì)胞衰亡、LDH溢出及細(xì)胞凋亡的抑制作用較PBA強(qiáng)，作者提出氫氣的抗凋亡作用也許還存在除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激以外的通路。因此，作者進(jìn)而對氫氣的抗氧化應(yīng)激作用進(jìn)行了驗證。試驗結(jié)果表明，血漿中氧化型LDL水平、主動脈ROS濃度及外周血巨噬細(xì)胞均在氫氣或辛伐他汀處理后明顯下降。同時，氫氣或辛伐他汀處理后外周血巨噬細(xì)胞能夠誘導(dǎo)較少的TBARS形成。

 

氫氣抑制ox-LDL或Cu2+誘發(fā)的RAW264.7細(xì)胞的細(xì)胞毒作用及凋亡。進(jìn)而，作者探究氫氣對斑塊的穩(wěn)固效果中，抗氧化應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡抑制作用的占比。試驗結(jié)果顯示，氫氣阻斷了ox-LDL誘發(fā)的細(xì)胞的進(jìn)一步衰亡、LDH溢出與caspase-3活性，提示氫氣很可能經(jīng)抑制氧化應(yīng)激作用進(jìn)而降低ox-LDL誘發(fā)的巨噬細(xì)胞凋亡。

 

氫氣通過上調(diào)Nrf2信號傳導(dǎo)抑制ROS的蓄積。在眾多抗氧化與細(xì)胞保護(hù)作用蛋白調(diào)節(jié)中，Nrf2起重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。在本研究中，作者檢測了利用氫氣處理后，Nrf2的活化水平，及包括HO-1、NQO1在內(nèi)的Nrf2靶基因的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，氫氣處理顯著提高了Nrf2在細(xì)胞核的聚集，上調(diào)了Nrf2及其靶基因的轉(zhuǎn)錄水平；利用Nrf2干擾RNA阻斷后，氫氣的治療效果消失：ox-LDL誘發(fā)的細(xì)胞活性氧產(chǎn)物、細(xì)胞凋亡明顯上升。以上結(jié)果揭示了，氫氣是經(jīng)上調(diào)巨噬細(xì)胞Nrf2信號通路，實現(xiàn)細(xì)胞氧化應(yīng)激與細(xì)胞凋亡的抑制作用。

 

英文縮寫：

LDLR：低密度脂蛋白受體，介導(dǎo)膽固醇低密度脂蛋白內(nèi)吞作用的嵌合蛋白。

ox-LDL：氧化低密度脂蛋白。

LDH：乳酸脫氫酶。

ROS：活性氧，含氧的具有化學(xué)活性的化學(xué)物質(zhì)，如過氧化物、超氧化物、羥自由基等。

TBARS: 硫代巴比妥酸反應(yīng)物，脂質(zhì)過氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。由于活性氧具有極短的半衰期，難于直接檢測，對氧化應(yīng)激過程中的其他產(chǎn)物，如TBARS定量，可反映脂類過氧化反應(yīng)的水平。