【研究】氫水治療類風溼關節炎!

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這是主要參考南京總醫院的一篇研究生論文摘要,對於幫助大家理解氫氣治療類風溼關節炎有一定幫助,如果有興趣,可以檢視論文全文。

氫氣作為一種有效的抗氧化抗炎症物質,對炎症反應為病理基礎的疾病都可能具有治療作用。

類風溼關節炎是一種自身免疫性疾病,雖然對其分子機制並沒有完全清楚,但自身免疫系統功能紊亂導致的病理炎症反應是其核心過程。

臨床上採用各種手段阻斷炎症反應也確實能緩解病情,是治療該疾病的基本策略。但是過去的抗炎症工具往往存在價格高或副作用大的問題。氫氣作為一種對人極其安全幾乎沒有毒副作用的物質,對炎症性疾病治療存在先天優點。

日本學者也進行了初步的臨床試驗,初步顯示氫氣對類風溼關節炎存在有效性。但關於氫氣治療類風溼關節炎的基本理論基礎和臨床前研究證據仍然缺乏,這不利於人們理解和進一步研究該疾病。該研究生論文對於豐富臨床前研究,為氫氣治療類風溼關節炎的臨床研究奠定了重要基礎。

參考文獻Meng Jia,。 Molecular hydrogen decelerates rheumatoid arthritis progression through inhibition of oxidative stress。[J]。 American journal of translational research,2016,8(10)。

氫氣在治療類風溼關節炎中的作用及機制研究[D]。 孟嘉。第二軍醫大學 。 2017

關鍵研究結果:

圖片來自國外發表論文附圖。

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A正常動物,B關節炎動物,C關節炎氫水治療後。

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病理結果,A正常,B關節炎,C氫水治療後。如下是摘要和氫思語點評。

一、研究背景與目的

類風溼關節炎(Rheumatoid arthritis)是以關節滑膜慢性炎症為特殊表現的系統性自身免疫性疾病。

類風溼關節炎在歐美國家發病率高達0。5-2。0%,而在我國其發病率也達到了0。32-0。38%。類風溼關節炎發病機制複雜,受多種因素的影響,這些因素導致機體免疫調節失衡和過度的炎症反應,從而引起關節結構的破壞。氧化應激(Oxidative stress)參與類風溼關節炎的發病過程,對類風溼關節炎病理機制影響較大。類風溼關節炎的氧化損傷主要由活性氧和活性氮所致,它們是機體在新陳代謝過程中生成的有害自由基。氧化應激可引起類風溼關節炎患者體內的氧化標記物如丙二醛(malondialdehyde,MDA)、8-羥基脫氧鳥嘌呤(8-hydroxy-2’-deoxyguanosine,8-OHdG)、蛋白羰基(protein carbonyl)等水平升高。氧化應激還能啟用經典的核轉錄因子-κB(NF-κB)訊號通路。氧化應激也可以改變谷胱甘肽(GSH)的氧化還原狀態,促使NF-κB抑制因子(IκB)失活,進而異位到胞核內。

氫氣(Hydrogen)是自然界廣泛存在的無色、無味的氣體。其具有選擇性抗氧化作用,可選擇性中和活性氧。

但是,氫氣具體選擇性抗氧化作用機制目前仍不清楚,其影響發揮樞紐調節作用的上游分子也並不瞭解。和炎症關係密切的核轉錄因子-κB(Nuclear factor kappa B,NF-κB),與細胞增殖、凋亡緊密聯絡的絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPKs),與成纖維細胞強效的趨化因子-轉化生長因子(Transforming growth factorβ1,TGF-β1),這些都是目前知道的氫氣抗氧化應激途徑中的發揮重要作用的因子。Keap1/Nrf2/ARE訊號通路是機體在抗氧化應激反應中的重要通路,是近幾年抗氧化研究領域中的熱點通道。

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氫氣可以透過Nrf2發揮其選擇性抗氧化的作用,但是氫氣是透過哪種途徑誘導Nrf2產生效應呢,這個具體的機制還是目前氫氣醫學研究的熱點與難點。因為氫氣的選擇性抗氧化作用,所以氫氣也被應用於類風溼關節炎治療上。國外學者報道了在類風溼關節炎患者中,氫氣治療後關節活動度評分(Disease activityscore-28,DAS28)和血液中的炎症性指標都有了明顯的改善。但是氫氣對於成纖維樣滑膜細胞(Fibroblast-like synoviocytes,FLS)的抗氧化作用如何,及其對FLS增殖、凋亡及其相關的訊號的訊號通道的影響未見報道。此外,氫氣透過何種訊號通道對FLS發生作用也未見報道,其與MAPK、NF-κB等訊號因子有無關係尚不明確。而氫氣作用於氧化應激疾病中的重要的抗氧化訊號通道Nrf2,是否也參與了其對類風溼關節炎疾病的抑制過程也需要進一步研究。

二、研究內容與方法

利用異種II型膠原乳劑,在小鼠背部、尾部多點皮下注射,建立CIA小鼠模型。透過形態學觀察小鼠足部、尾部的表現,以評價建模的好壞。

透過AI評分、形態學和病理學觀察,以評價氫氣對CIA小鼠模型類風溼病情緩解的情況。選用MH7A類風溼滑膜成纖維細胞,透過雙氧水處理細胞,製造體外氧化應激的環境。並予以富氫培養基幹預,透過觀察細胞增殖的情況,抗氧化應激系統(SOD和GSH)表達、DNA氧化損傷指標(8-OHdG),來判斷氫氣對FLS氧化應激反應的影響。

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同時,我們檢測了MAPK、NF-KB和TGF-β1,以評價MAPK通道和TGF-β1對FLS氧化應激反應有無影響。選用從兒童面板中分離的成纖維細胞,透過雙氧水處理細胞,製造體外氧化應激的環境。並予以富氫培養基幹預,透過觀察細胞增殖的情況;利用Annexin V/PI檢測早期細胞凋亡和壞死的結果;藉助雙氫溴乙啶(Dihydroethidium,DHE)和2’7’二氯氫化熒光素乙二脂(2’,7’-Dichlorodihydrofluorescein diacetate,DCFH-DA)觀察細胞內活性氧的生成情況;透過Elisa分析氧化產物MDA、抗氧化應激系統(SOD和GSH)表達、DNA氧化損傷指標(8-OHdG)。從而判斷氫氣對成纖維細胞氧化應激反應的影響。同時,我們利用Western blot分析Nrf2、CATA、γ-GCS的蛋白表達的情況,以評價Nrf2訊號通道對成纖維細胞的氧化應激反應有無影響。

三、研究結果與結論

在此項研究中,我們得到了以下結果:

1、

病理結果顯示氫水治療有效。正常對照組小滑鼠本無滑膜細胞增殖、炎性細胞浸潤、血管翳產生以及骨侵蝕等表現;CIA模型組有明顯增生的滑膜組織、炎性細胞的浸潤、血管翳的產生以及部分骨質受到侵蝕;富氫水治療組則表現出少量增殖的滑膜細胞,中性粒細胞有少量浸潤和輕微的骨侵蝕表現。病理評分提示富氫水治療組較CIA模型組小鼠在各項指標病理評分上明顯降低。

2、

肉眼觀察發現氫水治療有效。CIA組小鼠在30天(疾病早期)的時候有部分小鼠前足出現紅腫,後發展到後足。在40天(疾病中期)時候腫脹出現高峰。而富氫水治療組的小鼠肢體紅腫的程度出現的時間晚於CIA模型組,其腫脹的程度也明顯小於CIA模型組。CIA模型組小鼠在14天左右(即疾病早期),開始出現關節炎指數(Arthritis index,AI)升高;在21天,達到峰值,後逐漸下降。富氫水治療組AI指數升高的時間和CIA組一致,但升高的幅度明顯小於CIA模型組小鼠。

3、

MH7A細胞存活率用MTT法檢測,證明氫氣對細胞存活有幫助,可能是氫氣發揮上述效果的細胞基礎。

結果是:與對照組相比,在加入H2O2後細胞增殖顯著增強,並隨時間延長,增殖速度加快。而加入氫氣後細胞增殖受到了明顯的抑制。4、

採用Elisa檢測方法,

證明氫氣對氧化應激指標和各種抗氧化系統產生了影響,可能是氫氣發揮作用的分子基礎。就是氫氣啟用抗氧化,降低氧化應激,控制了炎症反應,發揮了作用。

發現類風溼滑膜成纖維細胞在應用雙氧水處理後8-OHDG升高了,抗氧化系統中的SOD和GSH降低了。在加入富氫培養基以後,減少了氧化產物8-OHDG的含量,增加了SOD和GSH含量。同時發現,氫氣抑制了MAPK、NF-κB和TGF-β1的表達。

5、

對於成纖維細胞,術後24h結果提示雙氧水(H2O2)處理造成氧化應激模型組,與其他各組相比較,有較高的凋亡發生率。

加入氫氣組自發凋亡率和H2O2處理組相比有所下降。6、

活性氧檢測提示經H2O2處理的成纖維細胞內活性氧水平明顯升高,經氫氣處理後,可以顯著降低細胞活性氧水平。採用Elisa方法檢測發現,細胞在應用H2O2處理後8-OHDG和MDA升高了,GSH和SOD降低了。

而加入富氫培養基後可以減少氧化產物8-OHDG和MDA含量,增加GSH和SOD含量。7、

採用western blot檢查發現,加入H2O2後成纖維細胞Nrf2和γ-GCS降低,CATA也降低了。

而加入氫氣以後Nrf2和γ-GCS恢復正常,CATA水平也升高了。

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透過上述研究結果,我們證實氫氣透過抑制機體過度的氧化應激反應,可以有效的抑制類風溼關節炎疾病的發生。

氫氣可以啟用體內的抗氧化系統,對MAPK、NF-κB和TGF-β1的表達有抑制作用。同時也激活了Nrf2訊號通道。因此,氫氣調節類風溼關節炎的氧化應激的作用機制也是非常複雜。

總結評:

該研究從細胞,分子生物學和動物關節炎模型等不同研究水平上,證明了氫氣對動物模型關節炎具有治療作用,並從細胞生存,各種氧化應激和抗氧化系統,相關氧化應激調控分子訊號通路,特別是氧化應激核心轉錄因子Nrf2訊號通道,進行了全面研究和分析。

這一研究對於理解氫氣治療關節炎提供了理論證據支援,有利於人們理解氫氣治療關節炎的邏輯基礎。