【摘要】：膿毒癥(sepsis)是一種由感染因素誘發(fā)的、以全身炎癥反應(yīng)為主的綜合征,是危重病患者的主要死因之一[1,2]。目前尚無對其有效的防治措施!大量研究表明炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激在膿毒癥的發(fā)病過程中具有重要作用。2007年有日本學(xué)者在《Nature Medicine》報道了低濃度氫氣(4%)的選擇性抗氧化作用及其對局灶性腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用。此外,近年來越來越多的學(xué)者認(rèn)為氫氣可做為一種新型的醫(yī)學(xué)氣體分子[4-6],本課題利用不同膿毒癥動物模型,觀察氫氣對膿毒癥及相關(guān)器官損傷的保護(hù)作用,并探討其分子機制。 實驗一：氫氣吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的保護(hù)作用及機制 目的：氧化應(yīng)激在膿毒癥的病理生理過程中具有重要作用,氫氣具有選擇性抗氧化作用,本實驗擬探討不同濃度氫氣吸入治療膿毒癥的最佳方案及相關(guān)機制。 方法：利用盲腸結(jié)扎穿刺法誘導(dǎo)中度和重度膿毒癥小鼠模型,于模型后1h和6h分別給予不同濃度(0%、1%、2%、4%)和不同時長(0min、30min、60min、90min)氫氣吸入,檢測治療過程中動脈血氣,并觀察動物于模型后不同時間點的存活率；在此基礎(chǔ)上,選擇最佳吸入方案,觀察氫氣對膿毒癥器官損傷(肺、肝、腎)的保護(hù)作用,同時檢測不同時間點血清和組織(肺、肝、腎)中促炎細(xì)胞因子(HMGB1、抗氧化酶(SOD、CAT)、氧化產(chǎn)物(8-iso-PGF2a)等變化情況；檢測不同組織中Nrf2表達(dá)水平,進(jìn)一步利用Nrf2基因敲除小鼠,觀察氫氣吸入治療對于重度膿毒癥動物存活率的影響。 結(jié)果：1.氫氣吸入可有效提高中度和重度膿毒癥小鼠的存活率,具有濃度和時間依賴性,最佳治療方案為模型后1h和6h分別吸入2%氫氣60min；2.氫氣吸入明顯減輕中度和重度膿毒癥小鼠的器官損傷(肺、肝、腎),包括減輕組織病理損傷和評分,減少肺組織髓過氧化物酶(MPO)活性、肺濕/干重比率、支氣管肺泡灌洗液中蛋白含量,改善肝腎功能(ALT、AST、BUN、Cr);3.氫氣吸入對膿毒癥的保護(hù)作用與降低血清和組織中促炎細(xì)胞因子HMGB1水平和氧化產(chǎn)物8-iso-PGF2a含量,以及提高抗氧化酶SOD和CAT活性有關(guān)；4.氫氣吸入可顯著提高膿毒癥動物器官組織(肺、肝、腎)中Nrf2表達(dá),而氫氣對Nrf2基因敲除動物無明顯保護(hù)作用。 結(jié)論：氫氣吸入可有效改善中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官損傷,降低膿毒癥動物血清和組織中炎癥反應(yīng)和氧化損傷,機制與激活Nrf2信號通路有關(guān)。 實驗二：氫氣和高氧聯(lián)合吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的協(xié)同保護(hù)作用及機制 目的：大量基礎(chǔ)研究認(rèn)為高氧對膿毒癥具有保護(hù)作用,而高氧可能通過誘導(dǎo)氧自由基產(chǎn)生而加重膿毒癥器官損傷或減弱高氧的治療效果；低濃度氫氣吸入具有抗氧化作用。本實驗擬探討氫氣和高氧聯(lián)合吸入對膿毒癥是否具有協(xié)同保護(hù)作用及相關(guān)機制。 方法：利用盲腸結(jié)扎穿刺法誘導(dǎo)中度和重度膿毒癥小鼠模型,于模型后1h和6h分別給予2%氫氣或/和98%氧氣吸入3h,觀察動物于模型后不同時間點的存活率,并檢測膿毒癥器官(肺、肝、腎)損傷情況；在此基礎(chǔ)上,觀察氫氣和高氧聯(lián)合吸入后不同時間點血清和組織(肺、肝、腎)中促炎細(xì)胞因子(HMGB1、 TNF-α)、抗炎細(xì)胞因子(IL-10)、抗氧化酶(SOD、CAT)以及氧化產(chǎn)物(8-iso-PGF2a)等的變化情況。 結(jié)果：1.2%氫氣或98%氧氣吸入3h均可提高中度和重度膿毒癥小鼠的存活率,而氫氣和高氧聯(lián)合吸入可以更有效提高動物的存活率,具有顯著的協(xié)同效應(yīng)； 2.2%氫氣或98%氧氣吸入3h明顯減輕中度和重度膿毒癥小鼠的器官損傷(肺、肝、腎),包括減輕組織病理損傷和評分,減少肺組織髓過氧化物酶(MPO)活性、肺濕/干重比率、支氣管肺泡灌洗液中蛋白含量,改善肝腎功能(ALT、AST、 BUN、Cr)和肺功能(PaO2/FiO2),而氫氣和高氧聯(lián)合吸入具有協(xié)同保護(hù)效應(yīng)； 3.氫氣和高氧聯(lián)合吸入對膿毒癥的保護(hù)作用與降低血清和組織中促炎細(xì)胞因子HMGB1和TNF-α水平和氧化產(chǎn)物8-iso-PGF2α含量,以及提高抗炎細(xì)胞因子IL-10水平和抗氧化酶SOD和CAT活性有關(guān)。 結(jié)論：氫氣和高氧聯(lián)合吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官損傷具有協(xié)同保護(hù)作用,其機制可能與調(diào)控炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān)。 實驗三：氫氣對脂多糖誘導(dǎo)急性肺損傷小鼠模型的保護(hù)作用及機制 目的：急性肺損傷是危重病人的常見并發(fā)癥,我們發(fā)現(xiàn)低濃度氫氣吸入具有肺保護(hù)作用,然而具體機制仍不清。本實驗擬利用脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的急性肺損傷模型探討氫氣治療急性肺損傷的相關(guān)機制,并進(jìn)一步觀察富氫鹽水(一種溶解氫氣至飽和狀態(tài)的生理鹽水)對急性肺損傷的保護(hù)作用。 方法：利用氣管內(nèi)給予脂多糖誘導(dǎo)急性肺損傷小鼠模型,于模型后1h和6h分別給予2%氫氣吸入60min,觀察肺損傷的相關(guān)指標(biāo)和肺組織細(xì)胞凋亡情況,檢測不同時間點支氣管肺泡灌洗液中促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、HMGB1)和趨化因子(KC、MIP-1α、MIP-2、MCP1)水平以及肺組織NF-κB活性的變化,并進(jìn)一步觀察腹腔注射富氫鹽水對急性肺損傷的保護(hù)作用。 結(jié)果：1.氫氣吸入明顯減輕脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷,包括減輕肺組織病理損傷和評分,減少肺組織髓過氧化物酶(MPO)活性、肺濕/干重比率、支氣管肺泡灌洗液中蛋白含量,改善肺功能(PaO2/FiO2);2.氫氣吸入減少脂多糖誘導(dǎo)的肺組織細(xì)胞凋亡,包括降低TUNEL染色陽性細(xì)胞和Caspase-3活性；3.氫氣吸入抑制脂多糖誘導(dǎo)的肺炎癥反應(yīng),包括減少支氣管肺泡灌洗液中多形核粒細(xì)胞和總細(xì)胞的數(shù)量,以及促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β、 IL-6、HMGB1)和趨化因子(KC、MIP-1α、MIP-2、MCP1)水平；4.氫氣吸入降低脂多糖誘導(dǎo)的肺組織NF-κB活性,與調(diào)控炎癥反應(yīng)有關(guān)；5.富氫鹽水腹腔注射對脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷同樣具有保護(hù)作用。 結(jié)論：氫氣可有效改善脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷,與調(diào)控NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡有關(guān)；富氫鹽水對急性肺損傷也具有保護(hù)作用。 實驗四：富氫鹽水對膿毒癥休克大鼠模型的保護(hù)作用及機制 目的：富氫鹽水是一種溶解氫氣至飽和狀態(tài)的生理鹽水,膿毒癥休克是伴有低血壓和循環(huán)衰竭的重度膿毒癥。本實驗擬探討富氫鹽水對膿毒癥休克的治療效果及相關(guān)機制。 方法：利用盲腸結(jié)扎穿刺法誘導(dǎo)膿毒癥休克大鼠模型,于模型后1h靜脈給予不同劑量的富氫鹽水(5mL/kg、10mL/kg),檢測不同時間點血氣、血流動力學(xué)、器官(心、肺、肝、腎)功能和動物存活率；在此基礎(chǔ)上,測定血清中不同時間點炎癥因子(IL-1β、IL-6、HMGB1、NO)水平,以及器官組織(心、肺、肝、腎)中髓過氧化物酶(MPO)活性和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)水平。 結(jié)果：1.富氫鹽水可明顯提高膿毒癥休克大鼠的平均動脈壓(MAP)和血管反應(yīng)性,改善血流動力學(xué)；2.富氫鹽水可有效改善膿毒癥休克大鼠的動脈血氣指標(biāo)和肺臟功能(PaO2/FiO2),降低乳酸水平；3.富氫鹽水顯著改善膿毒癥休克大鼠心臟功能(EF、FS、SV、CO)、肝臟功能(ALT、AST、TP、ALB)和腎臟功能(BUN. Cr),發(fā)揮器官保護(hù)作用：4.富氫鹽水明顯降低膿毒癥休克大鼠血清炎癥因子(IL-1β、IL-6、HMGB1、NO)水平,減少器官組織(心、肺、肝、腎)中髓過氧化物酶(MPO)活性,發(fā)揮抗炎作用；5.富氫鹽水可明顯減少膿毒癥休克大鼠器官組織(心、肺、肝、腎)中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)水平。 結(jié)論：富氫鹽水治療可有效改善膿毒癥休克大鼠血流動力學(xué)、血管反應(yīng)性和器官功能,其機制可能與降低炎癥反應(yīng)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達(dá)水平有關(guān)。 小結(jié) 1.氫氣吸入可有效改善中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官功能,其機制與激活Nrf2信號通路,調(diào)控炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān)； 2.氫氣和高氧聯(lián)合吸入對中度和重度膿毒癥小鼠的存活率和器官功能具有協(xié)同保護(hù)作用,機制可能與調(diào)控炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān)； 3.氫氣吸入可有效改善脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷,與調(diào)控NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡有關(guān)； 4.富氫鹽水對脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷具有保護(hù)作用； 5.富氫鹽水可有效改善膿毒癥休克大鼠的血流動力學(xué)、血管反應(yīng)性和器官功能,其機制可能與調(diào)控炎癥反應(yīng)和一氧化氮(NO)產(chǎn)生有關(guān)。 6.氫氣和富氫鹽水在對上述膿毒癥模型的治療過程中均未發(fā)現(xiàn)毒副作用,為其臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R459.7

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙曉民;井雷;王云;趙兵;高允生;夏作理;秦樹存;;氫分子對異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠急性心肌梗死的保護(hù)作用及其抗氧化和抗炎機制[J];中國動脈硬化雜志;2011年03期

2 揣云海;孫學(xué)軍;蔡建明;;氫氣生物學(xué)及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J];生物物理學(xué)報;2012年09期

3 謝克亮;侯立朝;王國林;熊利澤;;氫氣吸入對重度膿毒癥小鼠血清高遷移率族蛋白B1水平的影響[J];浙江大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2010年05期

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本文編號：2531989