H2是一种双原子的气体分子,具有可燃性和一定的还原性。近年来,多项研究表明H2具有抗氧化、抗炎、抗细胞凋亡等作用。有报道称H2可以抑制LPS诱导的巨噬细胞中炎症因子的异常分泌,这一研究说明其对多种疾病的防治作用可能与其具有抗炎作用有关。然而关于H2发挥抗炎作用的分子机制和作用靶点,目前相关的研究并不明确。基于此,本课题对H2发挥抗炎作用的潜在机制进行研究,并通过动物实验论证其对急性咽炎的治疗作用,为H2的临床推广提供科学依据。
本课题首先通过细胞实验明确H2发挥抗炎作用的分子靶点,实验结果表明在浓度为1 μg/mL LPS诱导的RAW264.7细胞炎症模型中,H2（浓度为1.2 ppm）可以调控炎症因子（NO,TNF-α,IL-6,IL-10）相关mRNA的表达,从而抑制了炎症因子的异常分泌。进一步通过RNA测序分析发现,H2能够抑制NF-κB和MAPK信号通路的激活,从而调控炎症相关基因的表达。具体而言,在LPS刺激巨噬细胞表面TLR4受体,激活炎症相关信号转导通路中,H2能够抑制IκBα和NF-κB的活化,而在MAPK信号通路中H2能够抑制关键蛋白的级联反应和磷酸化水平。除此以外,在NF-κB和MAPK通路中,我们新发现了 H2还作用于信号分子PKC8和异源二聚体AP-1,这是之前H2医学研究没有明确报道过的。
为了进一步确认RNA测序分析反馈的信息,我们采用Western blot对信号靶点进行定量分析,结果表明,H2能够抑制IκBα磷酸化及NF-κB p65由细胞质向细胞核易位,从而抑制NF-κB通路的激活;而在MAPK信号通路中,H2能够显著抑制ERK,JNK,p38的磷酸化水平,并且最终抑制由c-Jun和c-Fos组成的异源二聚体AP-1的激活。在明确H2在细胞水平上的作用机制后,我们通过动物实验论证H2在体内的抗炎效果,采用氨水刺激大鼠咽部构建急性咽炎模型,再分别给予2%和4%的H2进行吸入治疗,结果表明氨水刺激会导致大鼠表现出急性咽炎的症状及体征,表明造模成功;而2%和4%的H2均改善大鼠的临床症状。具体表现为H2能够减轻大鼠咽部黏膜增厚,炎性细胞浸润及腺体肥大的症状,同时能够明显调控其组织蛋白中炎症因子PGE2,TNF-α,IL-6,IL-10的异常分泌,在信号通路研究中发现H2对NF-κB和MAPK通路具有明显的抑制作用,这一结论进一步论证了细胞实验成果的。综上所述,H2发挥抗炎作用的机制为抑制NF-κB和MAPK信号的激活,进而调控下游相关炎症因子的转录和翻译,缓解炎症所引起的临床症状。本研究立足于前人研究的基础上,通过细胞实验论证之前H2医学研究成果的可靠性,同时也提出了我们的最新研究观点和作用的分子靶点,进一步完善了 H2发挥抗炎的分子途径。NF-κB和MAPK是两个经典的信号通路,这两个信号通路在炎症、氧化、凋亡等生物过程中发挥重要,而H2具有较强的扩散性,其作用于这两个信号通路的多个靶点,这也提示我们H2作为一种新型医用气体分子,在涉及到NF-κB和MAPK信号通路的其他相关疾病中具有潜在的应用价值。
10.27753/d.cnki.gcqgx.2022.000552
