氢水预防锗诱导线粒体功能障碍和听力损失
文章来源：秩名发布日期：2023-08-22 18:05浏览次数：
这是研究氢水和辅酶Q等抗氧化剂预防线粒体损伤相关疾病的最新报道。作者分别来自东京大学医学院和美国佛罗里达大学老龄化与老年研究系。论文发表在听觉专业期刊Hearing Research。
二氧化锗是一种无机化合物，分子式为GeO2，是锗的二氧化物，电子式与二氧化碳相同。长期摄入这种物质可能导致线粒体被破坏，导致耳聋等后果。使用常规抗氧化剂如牛磺酸和氢水能预防这种病变，但前者效果更好。对我们来说，本研究的关键是饮用氢水能预防这种环境污染导致的疾病，这是氢气医学研究领域的新发现。虽然氢气预防噪声耳聋和化疗药物引起的耳聋早有研究，但这是一种新的损伤类型，属于环境有毒污染导致的病变。环境污染引起的疾病已经越来越严重，也受到学术界和社会的普遍关注，但如何纠正这一问题，除了呼吁减少污染外，并没有理想的手段。氢气作为一种安全抗氧化剂，为人类提供了一种姑息的策略。
研究摘要：线粒体功能障碍与许多常见疾病以及衰老有关，在感音神经性听力损失（SNHL）的发病机制中起重要作用。在目前的研究中，我们发现补充二氧化锗（GeO2）在CBA/J小鼠中由于血管纹和螺旋神经节的变性导致感音神经性听力损失（SNHL），这与耳蜗线粒体呼吸链相关基因的下调和耳蜗中细胞凋亡相关基因的上调有关。补充牛磺酸、辅酶 Q10 或富氢水可减轻 GeO 诱导的耳蜗变性和相关 SNHL2.这些结果表明，每天补充或食用抗氧化剂，如牛磺酸、辅酶 Q10 和富氢水，可能是减缓与线粒体功能障碍相关的 SNHL 的有希望的干预措施。
1.膳食中二氧化锗（GeO2）导致CBA小鼠线粒体呼吸链基因、耳蜗变性和SNHL下调。
2.补充牛磺酸、辅酶 Q10 或富氢水，减毒 GeO2-诱导的耳蜗变性和SNHL。
3.牛磺酸、辅酶 Q10 和富氢水可能是减缓与线粒体功能障碍相关的 SNHL 的有希望的干预措施。
线粒体功能障碍通常与感音神经性听力损失 （SNHL） 有关。在人类中，线粒体DNA（mtDNA）中的几种突变和缺失会导致SNHL的综合征和非综合征形式。此外，年龄相关性听力损失（ARHL）患者在其听觉组织中具有显着的获得性mtDNA突变。在动物模型中，线粒体Polg DNA聚合酶的突变等位基因积累的mtDNA突变显示出ARHL加速。即使在急性SNHL中，例如噪音和氨基糖苷类药物引起的听力损失，线粒体功能的损害也被证明起着重要作用。考虑到这些发现，建立一个呈现线粒体功能障碍伴听力损失的良好动物模型，并发现预防这些动物出现症状的方法似乎在克服许多SNHL疾病以及许多其他全身性疾病方面发挥着重要作用。
长期摄入二氧化锗（GeO2）在人类和动物模型中引起的症状和病理发现与线粒体脑肌病患者相似，这被称为mtDNA突变疾病。例如，用GeO处理的大鼠的骨骼肌223周含有许多参差不齐的红色纤维和细胞色素-c氧化酶（COX）缺陷纤维，并显示线粒体呼吸链中的酶活性降低，例如鱼藤酮敏感的NADH-细胞色素-c还原酶和COX。这些结果表明，GeO2 给药可以再现由线粒体功能障碍引起的几种病理状况，这可能有助于阐明与线粒体功能障碍相关的疾病及其治疗。饮食中补充了0.5%的GeO2引起与豚鼠血管纹和支持细胞变性的严重SNHL。这一结果表明，GeO2 应用程序也可用于创建具有线粒体功能障碍的SNHL动物。虽然我们推测耳蜗变性是由GeO引起的2摄入与线粒体损伤有关，在之前的研究中未研究线粒体功能。
已知ROS与线粒体功能障碍密切相关。ROS通过线粒体中的电子传递链通过正常代谢连续产生。在正常状态下，细胞通过其先天ROS防御系统有效地去除ROS，如超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶和谷胱甘肽。然而，不规则的呼吸链和/或防御系统减少的ROS不受控制的泄漏可导致细胞功能障碍。已经表明，缺乏SOD1或谷胱甘肽过氧化物酶导致严重的听力损失或对噪声暴露的更高易感性，这会导致过量的ROS产生并引起外毛细胞和内毛细胞的损伤。这些报告表明，每天饮食摄入ROS清除剂可以增强对ROS的防御系统，从而防止线粒体损伤或功能障碍引起的细胞损伤。
在目前的研究中，我们调查了长期摄入GeO2是否导致CBA / J小鼠的耳蜗线粒体损伤和相关SNHL。接下来，我们研究了ROS清除剂，牛磺酸，辅酶Q10（CoQ10）或富氢水的影响。
目前的研究表明，口服摄入0.15%的GeO2 四月引起与CBA小鼠血管纹和SGC严重变性相关的严重听力损失。透射电子显微镜检查显示，线粒体中不仅在耳蜗中，而且在肾脏和肌肉中都有电子致密包涵体。耳蜗微阵列基因表达分析显示16类下调，包括“线粒体”、“线粒体内膜”、“线粒体电子传递链”和“氧化磷酸化”。PCR证实了耳蜗中与线粒体呼吸链相关的5个代表性基因的下调。这些发现表明，饮食口服给予0.15%GeO2在CBA小鼠中是研究与线粒体功能障碍相关的SNHL的有前途的动物模型。我们还观察到 GeO2诱导的SNHL和耳蜗变性可以通过饮食中摄入含有牛磺酸，辅酶Q10或氢的水来改善，牛磺酸提供最强的保护。这些发现提示，饮食中摄入这些抗氧化剂可用于减缓或治疗SNHL和其他与线粒体功能障碍相关的表型，如线粒体脑肌病。
