氢气对慢性阻塞性肺疾病的治疗作用及其机制的联合研究

该课题为河北省科技厅国际科技合作专项(18397734D)。慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是以气道重塑、气流受限为主要特征的呼吸系统疾病,随着病情进展逐渐出现肺气肿、肺心病、呼吸衰竭以及肌肉萎缩等全身损伤。COPD的发病机制十分复杂,研究认为: 气道和肺部炎症、蛋白酶/抗蛋白酶系统失衡、氧化应激是COPD发生发展的主要机制。

目前,临床对于 COPD 的治疗主要采用糖皮质激素、支气管扩张药物和对症治疗,近年来康复治疗被重视。然而它们的治疗效果均不理想,尚无有效的治疗方案能够阻止肺功能的快速下降。因此探索新的、有效的 COPD 防治方法具有重大现实意义。氢气因其抗炎症、抗氧化作用近年来被学者们探索用于呼吸系统慢性炎症疾病的治疗。到目前为止,研究证实氢气对脑缺血再灌注损伤、脑出血、阿尔兹海默病、肠道损伤、类风湿性关节炎、消化道溃疡等方面有疗效。氢气与其他抗氧化剂相比具有其优越性,首先氢气分子极小,穿透性强,可以很容易透过细胞膜及细胞器;其次,氢气抗氧化具有选择性,特异性清除恶性活性氧,而不影响具有生物功能的其他活性氧;再次,氢气的组织溶解性远高于其他活性氧清除剂。更重要的是,通过呼吸,氢气很容易可以到达肺部发挥其生物学作用。该课题研究了不同浓度的氢气对 COPD 大鼠肺脏病理、肺功能及心脏结构的影响;明确了不同浓度的氢气对 COPD 大鼠肺组织炎症细胞、炎症因子、 蛋白酶/抗蛋白酶、凋亡蛋白的影响;观察到了透射电镜下氢气治疗 COPD 大鼠肺组织细胞线粒体的形态学变化;明确了氢气治疗对 COPD 大鼠肺组 织中 SOD、MDA、PINK1、Parkin 表达水平的影响;尤其通过患者临床试验 明确了 66.7%氢气吸入对 AECOPD 患者 BCSS 及 CAT 评分的影响及不良反应。研究经河北省科学技术情报研究院国内外文献检索,未见相同文献报道,处于国内领先水平。研究论文已分别在International Journal of COPD2017年第12期,Respiratory Research2021年第22期发表。全球COPD 患病率正逐年上升,在未来40年将继续上升,中国40岁以上成年人COPD的患病率为13.7％,全球死于COPD及相关疾病的患者数将达到每年540万人。本课题包括动物试验及临床研究。首先采用烟雾暴露法建立大鼠COPD模型,吸入不同浓度氢气进行干预。观察大鼠每日状况及体重变化,测定肺功能和右心室肥厚指数。此外,测定支气管肺泡灌洗液 (BALF)中的白细胞;光镜、电镜观察肺组织病理变化;超声观察大鼠心血管结构及肺动脉压力变化。免疫组织化学、免疫印迹、实时聚合酶链反应 检测COPD大鼠肺组织TNF-α、IL-6、IL-17、IL-23、MMP-12、TIMP-1、 caspase-3、caspase-8、PINK1、Parkin、SOD、MDA 表达。第二项研究是关于临床研究。这是一项前瞻性、随机、双盲、对照临床试验,在10个中心纳入AECOPD患者,呼吸、咳嗽和痰量表(BCSS)评分至少为6分。符合条件的患者被 1:1 随机分配接受氢/氧气混合治疗组(氢/氧组)或单纯氧治疗组(氧气组)。主要终点是第7天BCSS评分与基线相比的变化。记录不良事件(AEs)以评估安全性。

结果对于氢气用于临床起到推动作用,有着重要的社会效益。同时临床试验结果推动了氢气机的临床应用,有着巨大的经济利益。