高浓度氢气吸入改善脊髓损伤的基础和临床研究

研究背景及目的脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）是临床上常见的严重疾病之一,在全球范围内SCI的发病率约为10.4-83/100万,呈现高发生率、高致残率、高耗费和低龄化的“三高一低”局面。当前脊髓损伤非手术改善主要包括制动、牵引、药物改善和高压氧改善等。由于自身局限性影响,临床中高压氧和药物应用存在诸多不便和风险。氢气（H2）被视为一种新型抗氧化剂,在多种疾病模型中有保护作用,其机制可能与抗氧化、抗炎、抗凋亡作用及调节细胞信号通路有关。本研究旨在探讨H2对脊髓损伤的保护作用,同时进行临床试验研究,观察临床效果,为今后H2应用于临床提供依据。
方法1、高浓度氢气吸入改善脊髓损伤的基础研究。75只雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠随机分为三组:（1）对照组:175kdynes重量打击建立SCI模型,后给予氮氧混合气改善（66.7%N2-33.3%O2;n=25）;（2）实验组:同等程度SCI后给予高浓度氢气改善（66.7%H2-33.3%O2,n=25）;（3）假手术组:只切除棘突和部分椎板,不进行打击,给予氮氧混合气改善（66.7%N2-33.3%O2;n=25）。术后立即通过呼吸方式进行改善,持续1小时,每12小时1次,共计14天。术前、术后1、4、7、10、14天通过行为学观察评价大鼠后肢运动功能;术后6、24、48小时和7天、14天测定血清中超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）和丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量,ELISA检测肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα,TNF-α）和白细胞介素-1β（Interleukin 1beta,IL-1β）含量;术后6小时、7天、14天HE染色观察脊髓组织形态、术后14天免疫组化法观察损伤组织周围胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein,GFAP）和硫酸软骨素蛋白多糖（Chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs）的表达。2、高浓度氢气吸入改善脊髓损伤的临床研究严格筛选2015年11月至2017年3月符合标准的患者共36例。按照入院先后顺序,随机分为对照组（18例）和实验组（18例）。入院后对照组给予常规综合康复改善,实验组每日增加H2吸入改善,每天1次,每次持续1小时,其余改善措施不变。在入院当天,2周、4周对患者的感觉及运动功能通过ASIA评分进行评定,日常生活活动能力通过FIM评分进行评定。研究结果1、高浓度H2改善后,与对照组相比,实验组大鼠后肢功能BBB评分提高;血清中SOD水平较高而MDA水平较低,TNF-α和IL-1β的释放减少;通过组织学观察发现氢气可抑制炎症反应,减缓灰质、白质退变;免疫组化结果显示H2可抑制GFAP及CSPGs表达。2、经过4周改善后,两组患者的ASIA评分及FIM评分较入院时均有所提高,差异有统计学意义（P<0.05）;H2改善组较对照组ASIA评分轻触觉、针刺觉评分提高,差异有统计学意义（P<0.05）,运动功能评分、FIM评分较对照组相比,差异无统计学意义（P>0.05）。
结论1、高浓度H2吸入对脊髓损伤有保护作用,可促进SCI后神经功能的恢复,可能与抗氧化、抑制炎症反应、抑制星型胶质细胞增殖及CSPGs表达有关,可能成为改善脊髓损伤的一种手段。2、高浓度H2改善脊髓损伤安全、方便,具有一定的改善效果,可以改善患者的感觉功能障碍,将其应用于临床仍需进一步深入研究。