分子氢高氧联合治疗多微生物脓毒症

关键词：脓毒症、器官损伤、分子氢、高氧、抗氧化酶、
本文概述来自《COMBINATION THERAPY WITH MOLECULAR HYDROGEN AND HYPEROXIA IN A MURINE MODEL OF POLYMICROBIAL SEPSIS》
作者：Keliang Xie, Wenzheng Fu, Weibin Xing,Ailin Li, Hongguang Chen,*
Huanzhi Han, Yonghao Yu, and Guolin Wang
背景：脓毒症是重症监护病房中最常见的死亡原因。一些研究发现，高氧可能有利于脓毒症。然而，由于担心高氧可能会增加自由基的形成而受到阻碍。近年来，有研究表明，低浓度的分子氢(h2)可以发挥治疗性的抗氧化活性，并通过降低氧化应激来有效预防脓毒症。尽管在抗生素治疗和重症监护方面取得了重大进展，但脓毒症仍然是重症监护病房最常见的死亡原因，死亡率为30%-50%，通常伴有多器官功能障碍。由于导致脓毒症的因素尚未完全了解，因此要制定有效的治疗干预措施来降低如此高的死亡率是极其困难的。因此，探索一种有效的治疗脓毒症患者的方法是相当有兴趣的。

氢气和高氧联合治疗可提高中、重度CLP小鼠的生存率

在本研究中，研究了氢气和/或高氧治疗对中、重度CLP的脓毒症小鼠生存率的影响。中度CLP小鼠的14天生存率为40%（PG0.05vs.假手术组，每组n=30；图1）。我们发现，从CLP手术后1和6h开始，98%o2或2%氢气暴露3h，分别将中度CLP小鼠的14天生存率提高到70%或80%(PG0.05vs.中度CLP组，每组30；图1a)。此外，2%氢气和98%o2联合治疗使中度CLP小鼠的14天生存率提高到100%(PG0.05vs.中度CLP组，每组n=30；图1=)。此外，2%氢气和98%o2联合治疗可将严重CLP小鼠的7天生存率从0%提高到70%(PG0.05，每组n=30；图1B)。以上数据提示，氢气与高氧联合治疗可协同提高中、重度CLP合并脓毒症小鼠的生存率。

图1.氢气和/或高氧对中、重度CLP脓毒症小鼠存活率的影响。这些值以生存率表示(每组n=30)。A，2%氢气和/或98%o2对具有中度CLP的脓毒症小鼠存活率的影响。*PG0.05vs假手术组，PG0.05vs中度CLP组，PG0.05vs中度CLP+O2组，PG0.05vs中度CLP+氢气组。B，2%氢气和98%o2联合治疗对合并严重CLP的脓毒症小鼠生存率的影响。PG0.05vs.重度CLP组。

氢气和高氧联合治疗可减轻中、重度CLP小鼠的急性器官损伤

中度和重度CLP小鼠似乎有严重的急性肺损伤，通过MPO活性、W/D比值、BAL蛋白浓度、组织病理学和PaO2/FIO2比值进行评估。中度和重度CLP小鼠的肺MPO活性、肺W/D比值、BAL蛋白浓度和肺组织学评分均显著升高(PG0.05vs.sham组，每组n=6；图。2和4)，以及PaO2/FIO2比值的下降(PG0.05vs.假手术组，n=6/组；图2）.中度CLP小鼠的这些异常变化被单独的98%o2或2%氢气治疗减弱(PG0.05vs.中度CLP，每组n=6；图。2和4）。此外，98%o2和2%氢气联合治疗使中、重度CLP小鼠的这些异常变化得到了更显著的改善(图2和4）。
此外，中度和重度CLP小鼠通过血清生化参数（丙氨酸、血冬氨酸转氨酶、转氨酶、肌酐、血尿素氮）评估CLP小鼠在24h时出现明显的肝和肾损伤。中度和重度CLP小鼠血清丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、肌酐和血尿素氮水平显著升高，肝肾组织学评分均显著升高(PG0.05vs.=组，每组n6；图。3和4）。中度CLP小鼠的这些异常变化在单独处理98%o2或2%氢气后均可减弱(P=0.05vs.中度CLP，每组n=6；图3和4）。此外，98%o2和2%氢气联合治疗使中、重度CLP小鼠的这些异常变化得到了更显著的改善(图。3和4）。

图2.氢气和/或o2对中、重度CLP脓毒症小鼠肺损伤的影响。A，肺MPO活性，(B)肺BAL总蛋白，(C)肺W/D重量比值，(D)PaO2/FIO2比值。在CLP或假手术后24h测量这些指标。数值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05vs.假手术组，PG0.05vs.中度CLP组，PG0.05vs.中度CLP+O2组，PG0.05vs.重度CLP组。
 

图3.氢气和/或o2对中度或重度CLP脓毒症小鼠肝肾功能的影响。在CLP或假手术后24h测量这些指标。数值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05vs.假手术组，PG0.05vs.中度CLP组，PG0.05vs.中度CLP+O2组，PG0.05vs.重度CLP组。ALT表示为丙氨酸转氨酶、AST、天冬氨酸转氨酶、尿素氮、血尿素氮、Cr、肌酐。
 

图 4.氢气和/或o2对中度或重度CLP脓毒症小鼠器官组织学评分的影响。在CLP或假手术后24h测量这些指标。数值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05vs.假手术组，PG0.05vs.中度CLP组，PG0.05vs.中度CLP+O2组，PG0.05vs.重度CLP组。
 

氢气和高氧联合治疗可预防中、重度CLP小鼠抗氧化酶活性、氧化产物和炎症细胞因子的异常变化

抗氧化酶（SOD和CAT）的活性、氧化产物8-iso-PGF2！的水平、以及促炎细胞因子(HMGB1和TNF-！)的水平在CLP或假手术后24h，观察所有动物的血清和组织（肺、肝、肾）中的抗炎细胞因子IL-10。我们的研究结果显示，抗氧化酶(SOD和CAT)活性降低，氧化产物(8-iso-PGF2！)中度或重度CLP小鼠的血清和组织（肺、肝、肾）中出现炎症细胞因子(HMGB1、TNF-！和IL-10)(PG0.05vs.sham组，每组n=6；Figs。5Y8).2%氢气和98%o2联合治疗显著提高了SOD和CAT活性，降低了8-iso-PGF2！中度或重度CLP脓毒症小鼠血清和组织（肺、肝、肾）水平(PG0.05，n=6；图5-8).此外，氢气和o2联合治疗显著降低了HMGB1和TNF-！中度或重度CLP的脓毒症小鼠血清和组织（肺、肝、肾）中IL-10水平升高(PG0.05，每组n=6；图。5Y8).这些数据表明，氢气和高氧联合治疗对脓毒症有更有益的作用，以及脓毒症相关的器官损伤，这与血清和组织中氧化产物和促炎细胞因子水平降低、抗氧化酶和抗炎细胞因子水平升高有关。

图5.氢气和o2联合治疗对中、重度CLP脓毒症小鼠血清中抗氧化酶、氧化产物和炎症细胞因子水平的影响。在CLP或假手术后24小时采集血清以测量这些指标。这些值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05与假手术组，PG0.05与中度CLP组，PG0.05与重度CLP组。

图 6.氢气和o2联合治疗对中、重度CLP脓毒症小鼠肺内抗氧化酶、氧化产物和炎症细胞因子水平的影响。在CLP或假手术后24小时取肺以测量这些指标。数值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05与假手术组，PG0.05与中度CLP组，PG0.05与重度CLP组。

图7.氢气和o2联合治疗对中、重度CLP患者脓毒症小鼠肝脏中抗氧化酶、氧化产物和炎症细胞因子水平的影响。在CLP或假手术后24小时取肝脏测量这些指标。数值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05与假手术组，PG0.05与中度CLP组，PG0.05与重度CLP组。

图 8.氢气和氧气联合治疗对患有中度或重度CLP的脓毒症小鼠肾脏中抗氧化酶、氧化产物和炎症细胞因子水平的影响。在CLP或假手术后24小时采集肾脏以测量这些指标。数值表示为平均TSD(每组n=6)。*PG0.05与假手术组，PG0.05与中度CLP组，PG0.05与重度CLP组。

总结：氢气和高氧联合治疗的作用

（1）氢气或高氧单独治疗提高了中度CLP脓毒症小鼠的存活率，而氢气和高氧联合治疗可协同增加脓毒症小鼠的存活率，大于单独使用气体；
（2）氢气或高氧单独治疗可保护中度CLP小鼠的肺、肝和肾损伤，而氢气和高氧联合治疗对中重度CLP小鼠的器官损伤提供累积保护；
（3）氢气和高氧联合治疗脓毒症和脓毒症相关器官损伤的有益作用与氧化应激和促炎细胞因子水平的降低以及抗氧化血清酶和抗炎细胞因子活性的增加有关。
分子氢已被用于医学应用，以预防深层潜水员的减压病的安全配置。最近，一些研究表明，氢气通过选择性降低&OH和ONOOj并有效保护多种疾病发挥治疗性抗氧化活性，表明氢气具有作为抗氧化剂预防和治疗的潜力。氢气和高氧联合治疗可能是脓毒症更有效的治疗策略。并可能为危重患者治疗性气体的使用提供一条新的研究途径。