重點整理:
『1.簡單理解就是,氫氣讓細胞自身的抗氧化能力提高,而不是氫氣自身的抗氧化作用。或者可以說,使用氫氣能讓身體健康水平提高,增強了抗病能力。這種研究在氫氣效應機制上具有比較重要的價值。
2.角膜鹼損傷常引起眼表及整個眼前節的廣泛損傷,導致永久性視力障礙甚至完全失明。在角膜上皮細胞中,出現抗氧化/促氧化失衡。活性氧未被充分中和,會極大地促進角膜內過度炎症和角膜愈合,形成疤痕和新生血管。
3.將氫氣緩衝液應用於角膜表面,可抑制鹼損傷後角膜氧化壓力,防止過度炎症和角膜新生血管的形成。氫氣可中和羥基自由基,減輕氧化壓力,有效降低與疾病相關的活性氧水平。
4.Murakami等描述了氫氣不僅可以作為自由基清除劑,還可以作為細胞中抗氧化壓力的誘導因子。作者發現用氫氣預處理培養的神經母細胞瘤SH-SY5Y細胞可以抑制過氧化氫誘導的細胞死亡。在氫氣處理的細胞中,抗氧化酶的表達增加,說明氫氣誘導輕度壓力,增強了對加重氧化壓力的抵抗力。根據Iketani等人的研究,小鼠飲用氫氣水預處理3天可以保護其抵抗脂多糖誘導的膿毒症和減輕肝損傷。氫氣水能夠觸發抗氧化壓力的適應性反應。
5.將氫氣溶解於緩衝液滴於健康兔眼的角膜表面,然後用強鹼灼燒眼角膜。在氫氣預處理的眼睛,鹼誘導燒傷後的氧化壓力顯著降低。
本研究特別突出的特點是證明瞭氫氣的非直接抗氧化作用,就是預先使用氫氣能預防鹼液燒傷,這不同於傳統的抗氧化,就是氫氣直接中和活性氧,而是通過激活氧化壓力,啓動了細胞自身的抗氧化活性。
選用成年雌性新西蘭大白兔。在角膜鹼燒傷前,一組15只動物右眼用氫氣溶液預處理,另一組15只動物用緩衝液預處理右眼。預處理方法為每天4次,每次5滴氫溶液或緩衝溶液塗於眼表,連續3天。每組處死5只兔,觀察角膜內活性氧和抗氧化酶的變化。其他20只預處理動物用於角膜鹼燒傷。
實驗結果:
1.氫氣預處理能產生氧化壓力,誘導抗氧化酶活性增加。
2.氫氣預處理能降低鹼液角膜損傷後氧化壓力損傷。
3.氫氣預處理鹼液損傷角膜各種氧化壓力指標和血管增生改變符合氫氣處理保護效應。
4.長期觀察結果發現,氫水預處理經過鹼液損傷的角膜仍然透亮,但對照動物角膜混濁血管增生和瘢痕形成。
氫氣不僅能直接中和活性氧,緩解氧化壓力,氫氣也能啓動細胞自身抗氧化能力,產生更強大的抗氧化作用。』
氫氣醫學效應基礎是選擇性抗氧化,就是說氫氣能中和強毒性自由基,但不會干擾影響具有生理功能的活性氧。但這種作用機制也存在許多不足,就是許多生物學效應不能解釋,例如無法解釋短時間使用氫氣對身體長時間的保護效應。因為氫氣擴散能力巨大,導致氫氣很難持續保持在身體組織內,造成氫氣發揮直接作用的時間比較短。短時間作用,產生持續的效應,一般可能是通過生物組織自身的改變發揮了作用。簡單理解就是,氫氣讓細胞自身的抗氧化能力提高,而不是氫氣自身的抗氧化作用。或者可以說,使用氫氣能讓身體健康水平提高,增強了抗病能力。這種研究在氫氣效應機制上具有比較重要的價值。過去也有相關的研究,但在認識這種效應中比較含糊,沒有這一文章提出的更明確。
角膜鹼損傷常引起眼表及整個眼前節的廣泛損傷,導致永久性視力障礙甚至完全失明。嚴重損傷後,如角膜鹼燒傷或反復紫外線(UVB)照射,角膜會立即發生氧化壓力。在角膜上皮細胞中,出現抗氧化/促氧化失衡。活性氧未被充分中和,會極大地促進角膜內過度炎症和角膜愈合,形成疤痕和新生血管。
將氫氣緩衝液應用於角膜表面,可抑制鹼損傷後角膜氧化壓力,防止過度炎症和角膜新生血管的形成。抑制羥基自由基和過氧亞硝酸鹽與核酸、脂質和蛋白質反應,避免DNA斷裂、脂質過氧化和蛋白質失活。氫氣可中和羥基自由基,減輕氧化壓力,有效降低與疾病相關的活性氧水平。儘管低濃度的活性氧有細胞毒性作用,但超氧化物和過氧化氫等作為信號分子,可調節細胞凋亡、細胞增殖和分化。氫氣不影響這些具有生理功能所需的活性氧。由於氫氣能減少羥基自由基但不影響具有生理作用的超氧陰離子和過氧化氫,因此有人認為,與其他抗氧化劑相比,氫氣的不良作用非常小。Murakami等描述了氫氣不僅可以作為自由基清除劑,還可以作為細胞中抗氧化壓力的誘導因子。作者發現用氫氣預處理培養的神經母細胞瘤SH-SY5Y細胞可以抑制過氧化氫誘導的細胞死亡。在氫氣處理的細胞中,抗氧化酶的表達增加,說明氫氣誘導輕度壓力,增強了對加重氧化壓力的抵抗力。根據Iketani等人的研究,小鼠飲用氫氣水預處理3天可以保護其抵抗脂多糖誘導的膿毒症和減輕肝損傷。氫氣水能夠觸發抗氧化壓力的適應性反應。
在本實驗中,將氫氣溶解於緩衝液滴於健康兔眼的角膜表面,然後用強鹼灼燒眼角膜。在氫氣預處理的眼睛,鹼誘導燒傷後的氧化壓力顯著降低。由於對眼部進行氫氣預處理可引起角膜上皮細胞輕度氧化壓力,進而導致抗氧化酶表達增加,提示鹼誘導的氧化壓力是通過增強角膜上皮細胞對活性氧的抗氧化能力而被抑制的。
我們認為,本研究特別突出的特點是證明瞭氫氣的非直接抗氧化作用,就是預先使用氫氣能預防鹼液燒傷,這不同於傳統的抗氧化,就是氫氣直接中和活性氧,而是通過激活氧化壓力,啓動了細胞自身的抗氧化活性。這裡的作用非常微妙,因為這裡氫氣不僅不是通過還原作用,而是通過弱氧化活性。或者簡單認為氫氣是一種損傷因子,利用這種弱損傷激活細胞抗損傷的效應。
關鍵實驗方法
研究中使用的氫水用金屬鎂和水反應制備,將PBS倒入特製的玻璃瓶中,將氫棒浸入瓶中。將瓶子搖晃15秒,然後靜置20分鐘。然後把棍子從瓶子里拿了出來。將少量缺失的溶液用PBS重新填充,並將瓶蓋緊。經過測定氫氣濃度達到1.6ppm的飽和濃度。
選用成年雌性新西蘭大白兔。在角膜鹼燒傷前,一組15只動物右眼用氫氣溶液預處理,另一組15只動物用緩衝液預處理右眼。預處理方法為每天4次,每次5滴氫溶液或緩衝溶液塗於眼表,連續3天。每組處死5只兔,觀察角膜內活性氧和抗氧化酶的變化。其他20只預處理動物用於角膜鹼燒傷。
家兔麻醉後,將氫氧化鈉(0.25 M NaOH)滴於氫氣預處理眼或對照預處理眼的角膜表面(1分鐘10滴)。然後用自來水沖洗眼睛。每組處死5只兔,用二氫乙二胺(DHE)法檢測眼部活性氧及抗氧化酶。其餘兔子(每組5只)不加任何處理,直至第23天實驗結束。在整個實驗過程中都拍攝了眼角膜的照片。
研究結果1
氫氣預處理能產生氧化壓力,誘導抗氧化酶活性增加。
結果2
氫氣預處理能降低鹼液角膜損傷後氧化壓力損傷。
結果3
氫氣預處理鹼液損傷角膜各種氧化壓力指標和血管增生改變符合氫氣處理保護效應。
結果4
長期觀察結果發現,氫水預處理(第三排)經過鹼液損傷的角膜仍然透亮,但對照動物角膜混濁血管增生和瘢痕形成。
5. 結論
氫氣不僅能直接中和活性氧,緩解氧化壓力,氫氣也能啓動細胞自身抗氧化能力,產生更強大的抗氧化作用。這兩種作用都很重要,對預防和治療疾病具有重要意義。氫氣的美好,無法形容!氫氣做成滴眼液,將是乾眼病和結膜炎等疾病治療帶來一種新的策略。
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