氢气低温治疗新生儿脑缺血后脑血流改变的研究
文章来源：admin发布日期：2023-08-15 18:24浏览次数：
低温治疗 （TH） 是减少缺氧缺血性 （HI） 脑病 （HIE） 婴儿脑损伤的唯一标准治疗方法，可在 12-18 个月时降低死亡率和残疾率。然而，这种疗法并不能预防所有婴儿的脑损伤。需要能够增强TH效果的新药物来进一步改善结局。
氢 （H2）气体在体内和体外发现其对成人疾病（如脑缺血）的有效抗氧化特性后，成为新生儿医学研究的主要焦点。H2被认为是一种抗氧化剂、抗炎和抗凋亡剂，通过选择性地降低培养细胞中羟基自由基 （•OH） 和过氧亚硝酸盐 （ONOO−） 等高活性氧化剂的水平来充当治疗和预防性抗氧化剂。作为TH的辅助治疗，我们之前通过评估5天新生儿HIE仔猪联合治疗的短期神经系统结局和组织学发现来报告其神经保护潜力。特别是，低温组合 H2与单独使用TH相比，气体通气和TH可以更好地改善脑损伤。然而，H2对脑血流动力学和氧合或其改善预后的关系并不了解。
对于HIE 脑损伤研究，应评估脑血流动力学和氧合，这些参数的变化可能是脑损伤严重程度的关键决定因素。三波长近红外时间分辨光谱（TRS）是一种先进的近红外光谱（NIRS）模式，不仅可以无创连续测量脑血红蛋白氧饱和度（ScO2），还有床边脑血容量（CBV）的绝对值。TH对脑血流动力学和代谢也见于窒息后脑损伤治疗，然而，我们之前报道过，HI损伤后神经活动严重抑制的仔猪在损伤后，进行TH期间表现出脑血流动力学的进一步抑制，包括CBV的更大降低，而神经活动严重抑制的仔猪在损伤后正常体温期间CBV增加更大。但是，没有关于H2如何影响 HI 损伤后 TH 期间的脑血流动力学和氧合的报道。
本研究假设H2组合TH 会改变 HI 损伤后的脑血流动力学和氧合，从而改善结局。因此，在这项研究中，我们比较了仔猪HI 损伤后单独TH治疗和氢气联合治疗对CBV和ScO的影响。
这是作者解释为什么做这一研究的原因，简单说就是。新生儿脑缺血脑损伤的唯一治疗方法是低温，低温治疗期间，脑血流和血氧饱和度都会下降。由于低温治疗效果也不十分满意，需要寻找新的治疗方法。氢气对脑缺血的治疗研究给这一问题提供了指引。作者也进行了这方面的研究，证明氢气吸入和联合低温确实能产生比单独低温治疗更好的效果。脑血流和脑血氧饱和度对于评估新生儿脑缺血脑损伤是非常重要的指标，但过去没有研究过氢气治疗后这些指标的变化。于是作者们就准备进行这样的研究。
这一研究值得大家关注的是，这是一个非常简单甚至显得很粗糙的研究设计，研究设计本身就存在一些明显的不足。例如动物分组没有正常动物，这应该是非常忌讳的。Tunnel染色只提供了细胞计数资料的统计图，一般来说，形态学研究应该提供图像资料，只提供计数统计显得没礼貌了，而且这个内容是证明氢气和氢气联合使用效果更好的重要依据。我这么说是希望大家注意，虽然研究并不是非常强，但仍然能在Sci Rep发表，值得我们思考，当然有人认为这个杂志水平不高，但如果这样的研究内容，我甚至认为Plos One都有很大难度。其实这些杂志审稿过程是非常严谨，甚至比许多10分+杂志都严格。
Nakamura S, Nakao Y, Htun Y, Mitsuie T, Koyano K, Morimoto A, Konishi Y, Arioka M, Kondo S, Kato I, Ohta KI, Yasuda S, Miki T, Ueno M, Kusaka T. Impact of hydrogen gas inhalation during therapeutic hypothermia on cerebral hemodynamics and oxygenation in the asphyxiated piglet. Sci Rep. 2023 Jan 28;13(1):1615. doi: 10.1038/s41598-023-28274-z. PMID: 36709361.
图1是研究设计，28只动物分3组，分别是模型组，低温治疗组，氢气联合低温治疗组。图中是用缩写词表述。
图2 是三组动物三个大脑部位Tunel染色细胞数量统计分析图。总的结果是，低温治疗能减少这种细胞数量，联合治疗能更明显减少。因为这种染色是细胞凋亡和细胞坏死的计数。这能证明氢气和低温治疗对脑缺血后脑损伤的保护效果是非常明显的。氢气治疗是脑缺血后连续24小时2.3%氢气全面罩吸入。
基线时PaO2、PaCO2、pH、碱过量、乳酸、葡萄糖、血红蛋白等生化指标三组间无统计学差异（表1）。TH组在损伤后1h pH最低，而TH + H2组在损伤后3~24h pH最低。各组在损伤后24 h内PaCO2均基本保持在恒定值，而TH + H2组在损伤后24 h内PaO2最高。TH + H2组在HI损伤24 h后的血红蛋白明显低于TH组。血气指标虽然没有受重视，这里存在一些变化值得有心人的挖掘。
关于初次复苏后的心率，所有组在侮辱后1小时内立即增加。在整个24小时内，NT组表现出最高的HR。TH + H2在所有组中，3至24小时组的HR最低（图3）。
对于MABP，所有组在损伤后6小时内均表现出增加的MABP，并且从损伤后12小时开始，MABP在所有组中保持恒定值（图4）。在整个实验过程中，三组之间的MABP无显著差异。
用于CBV和ScO2，所有组均显示CBV降低，直到侮辱后12小时。24 h时，NT组和TH组仍显示CBV降低，但在TH + H2组显著增加（图5）。相比之下，ScO2在TH + H中显着降低2与TH组相比，在24，1h时比NT组低，并且在3，6h时显着降低（图6）。
在这项研究中，我们发现，与TH组相比，我们的TH + H2组显示（1）血压恒定时HR较低，（2）CBV较高，ScO较低。这些结果表明，H2和TH联合治疗可能改善脑血流动力学和氧合，从而有助于减少脑损伤。
在以前的动物研究中，脑损伤的绵羊和仔猪在HI损伤后24小时内显示脑血流量（CBF）和CBV增加。这些脑血流动力学变化可能反映了氧代谢减少以及由大脑自动调节受损引起的继发性能量衰竭引起的充血。在临床环境中，先前有报道称，有不良结局的HIE新生儿表现出CBV或ScO的增加2出生后6至24小时。然而，TH 可能会降低 CBF 和 CBV，因为它可以诱导与冷却相关的脑代谢率降低。有趣的是，据报道，HI损伤后TH期间CBF升高的胎羊有更好的结果。此外，我们之前报道过，在侮辱后TH期间CBV的更大下降与更多的抑制神经活动相关。
在这项研究中，我们旨在解决H2吸入如何改变TH期间的脑循环和氧合。使用新生猪模型，我们发现H2联合TH在减少脑损伤和加速运动功能恢复方面比单独使用TH更有效。
我们之前已经报道了在窒息仔猪脑损伤影响CBV和ScO的关系，重点是使用TRS测量脑循环和氧气代谢。在这些研究中，我们发现TH的CBV变化与脑损伤之间的关系与NT不同。因此，CBV被认为是治疗对脑循环效果的有用指标。因此我们还假设CBV在TH + H2与单独使用TH的那些不同，并且这种循环差异可能与TH + H2的脑保护作用有关。曾经学者发现，在通过MRI测量的严重脑损伤的人类HIE婴儿中，也观察到高CBF和高ScO2同时发生，他们推测这一结果可能反映了尽管氧气供应增加，但需氧量减少（氧气利用下降导致剩余增加？）。在我们的研究中，在TH + H2组，我们推测较高的CBV反映了较高的CBF给出的ScO2在 HI 侮辱后 24 小时更高，并且 ScO2没有增加，由于正常细胞能够维持其功能而大大增加氧气需求。虽然检查脑需氧量和消耗量之间的平衡至关重要，但本研究无法分析需氧量和耗氧率，因此需要进一步研究。
然而，在临床实践中，将严重受伤的HIE婴儿运送到MRI室进行成像并不是很可行。连续和无创监测CBF和CMRO在床边也很困难实现。虽然TRS不能测量这些参数，但它不仅可以无创和连续地测量ScO2同时在床边也有绝对CBV，与ScO相比，这对于无创和连续估计脑血流动力学和氧合更有用。
据我们所知，这是第一项表明H2改善HI损伤后TH期间的脑血流动力学和氧合。TH被认为可以通过多种机制防止再灌注损伤，包括抑制自由基，酶以及兴奋性和炎症反应，除了膜的直接物理保护外，TH抑制心血管系统。我们推测H2气体可能能够在TH条件下进一步改善大脑和心血管功能。Domoki等人认为H2通气增加仔猪损伤后脑血管对高碳酸血症的反应性。在全脑缺血的大鼠模型中，吸入H2气体缓解脑水肿和血脑屏障破坏，减少神经元凋亡，改善神经功能。活性氧（ROS）直接破坏脂质、蛋白质和核酸，破坏血管内皮细胞和基底膜。另一项研究报告说，H2减少局灶性脑缺血/再灌注大鼠模型中的出血转化，并且氧化剂的减少可能会促进内皮细胞、神经元和神经胶质细胞的存活。在本研究中，我们推测强效ROS的减少以及随之而来的脑水肿的减少可能是CBV增加和ScO降低的原因。此外，林田等人报告说，H2气体吸入可改善成年大鼠自发循环（ROSC）恢复后的左心室功能，他们的结果显示 TH + H2 组的心率较低与ROSC后的TH组比较与我们的结果一致。
这项研究有一些局限性。H2的神经保护机理细节仍不清楚，可能涉及抑制氧化损伤和神经炎症。因此，除了膜的直接物理保护外，我们还将研究与多种机制相关的生物标志物，包括抑制自由基，酶以及兴奋性和炎症反应。HI损伤代表一种复杂的生物干扰，可通过坏死和/或细胞凋亡导致二次能量衰竭和细胞死亡。
总之，我们发现H2结合 TH 与较高的 CBV 和较低的 ScO 相关。因此我们推测CBV在TH + H2群反映H的能力2气体以改善TH引起的血流动力学损伤。H 2的这种影响对脑血流动力学和氧代谢的影响可能是阐明其神经保护机制的关键。
