长饮氢水对高血压脑损伤的预防

自发性高血压性卒中易感大鼠( SHRSP)氧化应激增强，在血脑屏障(BBB)破坏中起重要作用。在多种疾病中，氢气可通过减少氧化应激而发挥有效的细胞保护作用。本研究旨在探讨长期氢气治疗能否改善SHRSP模型大鼠的神经功能结局，以及氢气对该模型血脑屏障功能，尤其是氧化应激和基质金属蛋白酶(MMPs)活性的影响。

56只大鼠随机分为2组:富氢水(HRW)处理SHRSP组(HRW组，n = 28);常规水处理SHRSP(对照组，n = 28)。观察HRW对大鼠总生存期和神经功能的影响，以及对活性氧、BBB功能和MMP活性的影响。

HRW治疗可改善神经功能，并有改善总生存率的趋势，但无显著差异。HRW组大鼠皮层和海马的出血和梗死数量均较低。与对照组相比，高水组大鼠海马8-羟基脱氧鸟苷阳性细胞数和白蛋白外渗血管数明显减少(p < 0.05)。与对照组相比，HRW组大鼠海马组织MMP-9活性降低。本研究提示，摄入富氢水可以改善SHRSP模型大鼠的神经功能。这一作用可能是通过减少活性氧和抑制MMP-9活性来减轻BBB的破坏。

要点：长期饮用氢水，对自发性高血压动物的脑功能有保护作用，对脑屏障有保护作用，有潜在延长动物寿命的趋势。但是，对血压没有影响。从这个研究提示，氢水对高血压本身似乎不那么理想。大脑有一个非常重要的安全屏障叫血脑屏障，饮用氢水能保护高血压动物的这个屏障。

Takeuchi S, Nagatani K, Otani N, et al (2015): Hydrogen improves neurological function through attenuation of blood-brain barrier disruption in spontaneously hypertensive stroke-prone rats. BMC Neurosci, Apr 20;16 (1):22. doi: 10.1186/s12868-015-0165-3. 

 

 

主要研究方法：将6周大鼠随机分为2组:(1)HRW + SHRSP组(HRW组，n = 28);(2)常规水处理SHRSP(对照组，n = 28)。采用无预热无创血压监测仪每周测量清醒大鼠的血压和心率。20只动物观察至治疗后16周(22周龄)进行生存分析(每组n = 10)。治疗16周后处死存活大鼠，行苏木素-伊红(HE)染色检查。于治疗后8周(14周龄)处死36只大鼠，每组6只，行HE染色、免疫组织化学染色、明胶酶谱及血清8- ohdg检测。HRW组每天制备HRW，在20-22°C的玻璃瓶(200 mL)中每天给大鼠两次200 mL /只。对照组大鼠给予常规饮水。

自发性高血压性卒中易感大鼠(SHRSP)是来源于Wistar Kyoto大鼠的自发性高血压大鼠( SHR)的一个亚株，其发生恶性高血压的年龄较小，自发性出血性和缺血性卒中的发生率增加。在该模型中，超过100日龄的雄性性脑出血或脑梗死发生率为82%，超过150日龄的雌性为58%。因此，SHRSP已被用作研究高血压相关脑血管疾病如脑出血、梗死等的合适实验模型。越来越多的证据表明，血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)破坏是SHRSP患者发生卒中的关键因素，而且一些研究表明BBB破坏先于SHRSP患者发生卒中。磁共振成像显示SHRSP血管通透性增加先于脑出血发生。此外，基于显微镜研究，SHRSP的卒中起源于BBB的破坏。SHRSP的血脑屏障破坏已被证明从12-15周龄开始[5,6]。SHRSP的BBB破坏发生在皮质、海马、基底节区和胼胝体等多个区域，且BBB破坏程度随年龄增加而增加。相反，3月龄[7]的SHRSP在海马中可见到最局限的BBB破坏。此外，SHRSP对血脑屏障的破坏被认为是氧化应激增强的结果。

基质金属蛋白酶( MMPs)是锌依赖的内肽酶家族的成员，在细胞外基质的生理过程中发挥重要作用。两种特异性MMPs, MMP-2(明胶酶A)和MMP-9(明胶酶B)，已经成为卒中领域广泛研究的对象。据报道，在SHR和SHRSP中有激活的MMPs。MMPs，尤其是MMP-9，是BBB破坏的另一个重要因素。此外，一些研究表明MMP活性可能受到活性氧(reactive oxygen species, ROS)的调节。

羟自由基和过氧亚硝酸盐是非常强的ROS，它们与核酸、脂质和蛋白质无区别地反应，导致DNA片段化、脂质过氧化和蛋白质失活。自从有报道氢气可以选择性清除羟自由基和过氧亚硝酸盐，从而减少大鼠大脑中动脉闭塞模型的梗死面积并改善神经功能后，人们就氢气对中枢神经系统、心脏、肾脏、肝脏和肠等多种病理的影响进行了广泛的研究。氢气已被证明通过减少氧化应激标志物，包括8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)(核酸氧化标志物)、4-羟基壬烯醛(4-HNE)(脂质过氧化标志物)和丙二醛(脂质过氧化标志物)，具有有效的细胞保护作用。特别是，腹腔注射富氢盐水通过减轻大鼠颈总动脉闭塞和缺氧模型[30]的神经元损伤来缩小梗死体积并改善神经功能，而氢气通过减轻小鼠双侧颈总动脉闭塞模型的神经元损伤、自噬和血脑屏障破坏来提高生存率。鞘内注射富氢液通过降低脊髓星形胶质细胞和小胶质细胞内ROS水平改善大鼠神经病理性痛行为。

氢气治疗通常有三种方法:吸入氢气、注射富氢盐水和摄入富氢水(HRW)。氢水饮用被认为更安全、更方便，适合长期治疗。氢可以下调许多分子，包括MMP-9和/或MMP-2。氢气可以降低大脑中动脉闭塞模型大鼠的氧化应激(8-OHdG, 4-HNE和硝基酪氨酸)，发挥神经保护作用(改善神经功能评分，减少梗死和出血体积)，还可以减少MMP-9的激活。然而，长期氢治疗能否改善慢性高血压患者的神经功能尚不清楚。

本研究表明，长期HRW治疗可显著改善SHRSP患者的神经功能，降低脑部病变的发生率，但对血压无影响。这一效应与:(1)减少氧化DNA损伤，(2)减少海马BBB渗漏，(3)抑制海马MMP-9活性在8周(14周龄;在中风发作之前)。