<listing id="vpzzb"></listing><var id="vpzzb"></var>
<var id="vpzzb"></var>
<var id="vpzzb"></var>
<var id="vpzzb"><strike id="vpzzb"><listing id="vpzzb"></listing></strike></var>
<cite id="vpzzb"><strike id="vpzzb"></strike></cite><cite id="vpzzb"><video id="vpzzb"><listing id="vpzzb"></listing></video></cite><var id="vpzzb"></var>
<var id="vpzzb"></var><menuitem id="vpzzb"></menuitem>
<var id="vpzzb"></var>

您好,深圳市創輝氫科技發展有限公司歡迎您!

深圳市創輝氫科技發展有限公司

全國咨詢熱線400-995-3635
深圳市創輝氫科技發展有限公司

學術論文

24小時服務熱線 400-995-3635

低濃度氫氣對小鼠哮喘和睡眠功能的影響

文章來源:孫學軍 氫思語發布日期:2021-01-09 10:58瀏覽次數:
  內容僅限于知識科普,不代表對本公司產品的宣傳。
?

吸入低濃度氫氣對小鼠哮喘和睡眠功能的影響支氣管哮喘(簡稱哮喘)是由多種炎性細胞及細胞組分共同引起的慢性氣道炎癥疾病,其發生發展主要與呼吸系統炎癥反應和氧化應激密切相關[1]。
 

(許多人可能認為哮喘就是哮喘發作,其實哮喘是一種慢性病,或者是慢性炎癥疾病。氫氣抗炎癥角度,對哮喘應該有比較好的改善效果,特別是能進行吸入改善,這對于氣道炎癥來說,是非??少F的改善方法。另外,氫氣由于密度小,對氣道狹窄的哮喘來說,也具有對癥改善意義)。
 

哮喘目前尚無法根治,臨床多采用控制藥物或緩解藥物進行改善,包括糖皮質激素、β2受體激動劑、抗膽堿能藥物以及抗IgE抗體等,但均存在各種藥物不良反應[2]。
 

隨著氫氣醫學的發展,氫氣對呼吸系統疾病的作用得到了廣泛研究[3]。2015年,張寧等[4]發現吸入660 mL/L高濃度氫氣對支氣管哮喘大鼠有明顯改善作用。2019年,黃等[5]發現吸入420 mL/L高濃度氫氣對支氣管哮喘小鼠也有明顯改善作用。這些研究提示氫氣對哮喘可能具有明顯療效。然而富含氫的生理鹽水制備過程繁瑣、使用不便,而高濃度氫氣的使用危險性又大[6]。因此,探究吸入低濃度氫氣對哮喘小鼠是否有改善作用意義重大。睡眠障礙在哮喘患者中普遍存在,睡眠質量差不僅加重病情,而且給患者的生活和工作帶來不便,嚴重影響患者身心健康[7]。目前常用的睡眠改善包括認知行為改善(CBT-I)和鎮靜催眠藥物,但CBT-I干預即刻效應差,長期反復使用藥物容易使機體出現藥物耐受性[8]。2013年,MATSUMOTO等[9]發現小鼠飲用富含氫的水能增加具有神經保護作用的胃饑餓素分泌。2018年,MIZUNL等[10]一項臨床研究發現飲用氫水可以改善自主神經系統功能,調節情緒和焦慮,提高受試者的生活質量。然而吸入低濃度氫氣對睡眠功能的影響目前國內外尚無報道。
 

本實驗研究設計吸入24~26 mL/L低濃度氫氣改善卵清蛋白(ovalbumin,OVA)誘導的小鼠哮喘,觀察小鼠肺組織病理學改變,檢測肺泡灌洗液(bronchoalveolarlavagefluid, BALF)中白細胞介素(interleukin, IL)-4、IL-13、干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)的水平和肺組織丙二醛(malondialdehyde, MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性,探索低濃度氫氣對哮喘小鼠的改善效果與潛在機制。同時通過觀察吸入低濃度氫氣對給予戊巴比妥鈉小鼠睡眠功能的影響,初步探索氫氣對睡眠功能的改善作用。
 

1材料和方法

 

1.1主要儀器與試劑

 

OVA(北京索萊寶公司),佐劑氫氧化鋁(成都科隆公司),戊巴比妥鈉(德國Merck公司),地西泮注射液(上海旭東海普藥業公司,批號AH181001),小鼠IL-4、IFN-γELISA檢測試劑盒(深圳市達科為公司),小鼠IL-13ELISA檢測試劑盒(武漢優爾生公司),小鼠MDA、SOD、GSH檢測試劑盒(南京建成生物公司)。QMK-98500Y氫美康醫用氫氣改善儀和QMK-SY3動物霧化致敏箱(深圳市量子氫生物技術有限公司),403T壓縮空氣式霧化器(江蘇魚躍醫療設備股份有限公司),TCL-16M臺式高速冷凍離心機(上海盧湘儀公司),Varioskan LUX酶標儀(賽默飛科技中國公司)。
 

1.2實驗動物

 

SPF級BALB/c小鼠和ICR小鼠,雌雄各半,體質量(20±2)g,由成都市達碩實驗動物有限公司提供,生產許可證號為SCXK(川)2015-030。動物實驗均遵循我國《實驗動物福利倫理審查指南(GB/T 35892 2018)》要求。
 

1.3吸入低濃度氫氣對OVA誘導小鼠哮喘的影響

 

1.3.1哮喘模型建立與氫氣改善方法 35只BALB/c小鼠適應性喂養3d后,按照體質量隨機分為正常對照組、哮喘模型組和氫氣改善組,雌雄各半,每組11~12只。第1、7、14天,哮喘模型組和氫氣改善組小鼠腹腔注射200 μLOVA混懸液(100 μg OVA,2mg佐劑氫氧化鋁),此為致敏階段,正常對照組小鼠腹腔注射等量PBS溶液。第21天開始將每組小鼠置于自制霧化吸入箱內,每天上午霧化吸入50 g/L OVA,30 min,此為激發階段,正常對照組小鼠霧化吸入等量PBS溶液。同時氫氣改善組小鼠每天下午吸入2426mL/L氫氣30 min,連續7 d,正常對照組和哮喘模型組小鼠在相同條件下吸入空氣,最后一次OVA激發改善后24 h取材。
 

1.3.2 BALF和肺組織標本的采集 小鼠經戊巴比妥鈉麻醉后打開胸腔并結扎左肺,通過無菌注射器經氣管注入1 mL 0.01 mol/L PBS,停留10s后慢慢抽出,重復一次。將兩次取得的肺泡灌洗液于4 ℃、3 000×g離心15 min,小心吸取上清液−80℃保存待用。取左肺置入16 g/L甲醛溶液中固定,后續石蠟包埋切片,進行HE染色。右肺組織精確稱重后,加入9倍體積的滅菌生理鹽水充分勻漿,4 ℃、3 000×g離心10 min,小心吸取上清−80℃保存待用。
 

1.3.3 BALF中細胞因子測定 取適量BALF冰上溶解,ELISA法檢測IL-4、IL-13、IFN-γ的質量濃度,具體操作嚴格按照試劑盒說明書執行。
 

1.3.4肺組織勻漿中氧化性指標測定 取適量肺組織勻漿冰上溶解,比色法檢測MDA、GSH含量以及SOD活性,具體操作嚴格按照試劑盒說明書執行。
 

1.3.5肺組織形態學觀察 左肺組織石蠟切片進行HE染色,光學顯微鏡下觀察各組小鼠肺組織形態學改變。
 

1.4吸入低濃度氫氣對小鼠睡眠的影響

 

1.4.1吸入低濃度氫氣對小鼠睡眠時間的影響 SPF級ICR小鼠,雌雄各半,實驗前適應性喂養3 d,稱重后隨機分為空白對照組,氫氣改善1 d、3d、5 d組和地西泮組,每組10只??瞻讓φ战M和地西泮組每日上午和下午兩次分別吸入空氣,氫氣改善組每日上午和下午兩次分別吸入24~26 mL/L氫氣,每次30 min;地西泮組在第5天腹腔注射地西泮2.5mg/kg??瞻讓φ战M和氫氣改善組末次空氣或氫氣吸入結束后、地西泮組給藥間隔1 h后,腹腔注射戊巴比妥鈉閾上劑量(使100%小鼠入睡的最低劑量,預實驗為60 mg/kg)。觀察30 min內各組動物入睡情況,計算睡眠潛伏期與睡眠時間(當小鼠置于背臥位時,超過60 s不能翻正判定為翻正反射消失,即小鼠睡眠;翻正反射恢復即為小鼠覺醒)。
 

1.4.2吸入低濃度氫氣對小鼠睡眠發生率的影響 小鼠分組與給藥同1.4.1??瞻讓φ战M和氫氣改善組末次空氣或氫氣吸入結束后、地西泮組給藥間隔1 h后,腹腔注射戊巴比妥鈉閾下劑量(使90%~100%小鼠翻正反射不消失的最高劑量,預實驗為40 mg/kg)。觀察30 min內各組動物入睡情況,計算各組小鼠睡眠發生率(入睡動物只數/每組動物數× 100%)。
 

1.5統計學方法
 

計量資料以x¯ _s表示,組間差異比較采用單因素方差分析,方差不齊時采用秩和檢驗;計數資料以百分率表示,組間差異比較采用卡方檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。
 

2結果
 

2.1吸入低濃度氫氣對小鼠哮喘的影響
 

2.1.1 BALF中炎癥細胞因子水平變化
 

與正常對照組相比,哮喘模型組小鼠BALF中IL-4和IL-13質量濃度增加(P<0.05),IFN –γ質量濃度降低(P<0.001)。與哮喘模型組相比,氫氣改善組小鼠BALF中IL-4和IL-13質量濃度均有所降低(P<0.05),IFN –γ質量濃度增加(P<0.05)。見圖1。

 

低濃度氫氣對小鼠哮喘和睡眠功能的影響

 

2.1.2肺組織勻漿中氧化性指標的變化
 

與正常對照組相比,哮喘模型組小鼠肺組織中GSH含量降低(P<0.05),S O D活性有降低趨勢(P > 0 . 0 5),M D A含量升高(P<0.01);與哮喘模型組相比,氫氣改善組小鼠肺組織中GSH含量增加(P<0.01),SOD活性增加(P<0.05),MDA含量有降低趨勢(P>0.05)。見圖2。2.1.3肺組織形態學觀察 HE染色結果顯示,與正常對照組相比,哮喘模型組小鼠肺泡組織塌陷變形,肺泡壁斷裂融合為肺大瘡,伴隨大量的炎性細胞浸潤,而氫氣改善組小鼠肺泡損傷較輕,肺泡壁變薄,有較少程度的肺泡壁斷裂,伴隨較少炎性細胞浸潤。見圖3。
 

低濃度氫氣對小鼠哮喘和睡眠功能的影響
低濃度氫氣對小鼠哮喘和睡眠功能的影響

2.2吸入低濃度氫氣對小鼠睡眠的影響
 

2.2.1對閾上劑量戊巴比妥鈉誘導小鼠睡眠時間的影響 
 

與空白對照組比較,地西泮組和各氫氣改善組小鼠睡眠潛伏期均縮短(P<0.05),睡眠時間均延長(P<0.001)。各氫氣改善組小鼠睡眠潛伏期均長于地西泮組(P<0.001),而睡眠時間均短于地西泮組(P<0.001)。各氫氣改善組間比較,僅1 d和3 d組間睡眠潛伏期差異有統計學意義(P<0.05)。見圖4。
 

2.2.2對閾下劑量戊巴比妥鈉誘導小鼠睡眠發生率的影響 
 

與空白對照組(20%,2/10)比較,地西泮組小鼠睡眠發生率(100%)增加(P<0.001);氫氣吸入1 d(80%,8/10)和5 d組(80%,8/10)小鼠睡眠發生率增加(P<0.01);氫氣改善3 d組睡眠發生率(60%,6/10)有增加趨勢,但差異無統計學意義。與地西泮組比較,氫氣改善1 d和5 d組睡眠發生率差異無統計學意義;但氫氣改善3 d組睡眠發生率低于地西泮組(P<0.05)。各氫氣改善組組間比較睡眠發生率差異無統計學意義。
 

3討論
 

氫氣是一種無色無味的氣體,內源性氫氣主要由腸道菌群產生。研究發現氫氣具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等生物學作用[11],同時氫氣穿透力強,擴散快,能快速到達病灶部位,在膿毒血癥、腦缺血和腫瘤等疾病的改善中得到廣泛研究[12-13]。外源氫氣補給的方法多種多樣,主要包括呼吸道吸入氫氣、飽和氫鹽水溶液注射、氫水溶液透析等[14]。目前尚無氫氣改善后不良反應報道,表明氫氣具有極高的安全性。
 

本研究采用QMK-98500Y醫用氫氣改善儀通過電解純水制備氫氣,產生的氫氣與空氣混合形成24~26 mL/L低濃度氫氣,以探索低濃度氫氣對小鼠哮喘和睡眠功能的影響。哮喘實驗研究發現,通過OVA誘導的小鼠肺組織病理改變明顯,肺泡組織塌陷,并伴隨大量的炎性細胞浸潤,而氫氣改善組小鼠肺泡組織損傷較輕,炎性細胞較少。研究報道Th1/Th2細胞失衡及其引起的后續病理變化是導致呼吸系統炎癥反應的重要原因。Th2細胞分泌IL-4、IL-13等細胞因子,正向調節免疫功能,其水平與哮喘的嚴重程度有關[15]。IL-4是誘導炎癥的初始因素,其不僅能促進IgE生成,誘導血管內皮黏附因子表達,進而募集淋巴細胞,導致氣道炎癥,還能抑制Th0細胞向Th1細胞分化。Th1細胞主要分泌IFN-γ等細胞因子,負向調節免疫功能[16]。IFN-γ具有拮抗IL-4的作用,可通過糾正Th1/Th2細胞失衡,緩解哮喘癥狀[17]。
 

本研究發現哮喘模型小鼠BALF中IL-4、IL-13質量濃度增加,IFN-γ質量濃度降低,即哮喘模型小鼠呼吸系統Th1/Th2細胞失衡,Th2細胞免疫亢進。吸入低濃度氫氣后,與哮喘模型組相比,BALF中IL-4、IL-13質量濃度降低,IFN-γ質量濃度增加,表明吸入低濃度氫氣通過糾正哮喘小鼠Th1/Th2細胞失衡,減輕炎癥反應。此外,研究顯示哮喘的發病機制與呼吸道系統的氧化應激密切相關[18]。生理條件下,機體內氧自由基產生與清除保持穩定,這種穩態主要通過GSH和SOD的抗氧化系統作用維持[19]。研究表明,哮喘患者呼吸道系統的炎性細胞產生大量氧自由基,同時GSH含量與SOD活性顯著降低、氧自由基清除減少,從而導致脂質過氧化產物MDA等氧化損傷相關指標水平增加[2 0]。在本研究中,OVA誘導的哮喘小鼠肺組織中GSH含量明顯降低、SOD活性輕度降低、MDA水平顯著升高,這表明哮喘模型小鼠肺部的氧化應激水平明顯增強。
 

吸入低濃度氫氣后,與哮喘模型組相比,氫氣改善組小鼠肺組織中抗氧化劑SOD活性和GSH含量得到恢復,脂質過氧化產物MDA含量稍有降低,表明吸入低濃度的氫氣能降低哮喘小鼠肺組織氧化應激水平。睡眠作為我們最熟悉的生命活動之一,對維持正常學習、工作和生活具有非常重要的意義。睡眠質量差、睡眠剝奪不僅影響正常生理活動,還將引發心理和行為活動的異常[21]。臨床觀察發現,氫氣吸入對改善睡眠有作用,特別是在晚期癌癥患者中效果尤為明顯。然而,目前尚無任何研究證據表明氫氣對睡眠功能的改善作用。
 

本研究結果顯示連續吸入低濃度氫氣1 d、3 d或5 d均可明顯縮短閾上劑量戊巴比妥鈉所致小鼠睡眠的潛伏期、延長其睡眠時間;同時氫氣吸入1 d或連續吸入5 d均可明顯提高閾下劑量戊巴比妥鈉誘導小鼠的睡眠發生率,以上結果表明低濃度氫氣吸入對戊巴比妥鈉促進小鼠睡眠有一定協同作用。
 

研究還發現吸入低濃度氫氣對閾上劑量戊巴比妥鈉誘導小鼠睡眠潛伏期的縮短與睡眠時間的延長作用均明顯弱于地西泮陽性對照藥,吸入3 d對睡眠潛伏期的影響小于吸入1 d和5 d組;吸入1 d或5 d對閾下劑量戊巴比妥鈉誘導小鼠睡眠發生率的改善作用與地西泮未見明顯差異,各氫氣改善組之間也未見明顯差異,而氫氣吸入3 d睡眠發生率較對照組有增加但不及地西泮,以上結果可能與氫氣在小鼠體內停留時間以及個體差異有關。
 

上述結果表明,吸入低濃度氫氣對小鼠睡眠功能的影響不及地西泮,但誘導睡眠發生率的效果與地西泮相似,因此吸入低濃度氫氣可能是一種溫和的改善睡眠的方法,其作用機制也需要進一步探索。綜上所述,本研究初步發現吸入低濃度的氫氣后能改善哮喘小鼠肺組織損傷、炎癥損傷和氧化損傷,同時可以改善小鼠的睡眠功能。低濃度氫氣具有安全性高、容易獲取、價格低廉、耐受性好等優點,為未來臨床改善哮喘和睡眠障礙提供一種新的策略。
 

上內容摘自《孫學軍 氫思語》,僅限于知識科普,不代表對本公司產品的宣傳。