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使用吸氢机吸氢气对蛛网膜下腔出血有效

日期:2020-08-10 10:11:09 / 人气:

蛛网膜下腔出血是中风的一种类型,比常见类型缺血中风不同,这种中风是血管破裂,血液进入了蛛网膜下腔和脑室,导致脑内压力快速增加,导致脑组织被压迫,导致脑组织损伤和功能丧失。不仅会导致患者大脑功能丧失,也非常容易在急性期死亡。是严重威胁人类健康生命的重要疾病类型。一直受到国际脑血管病研究领域的广泛重视。

但是该疾病的模型制备相对困难,特别是病情稳定的模型,因此关于该疾病的研究比较少。

使用吸氢机吸氢气对蛛网膜下腔出血有效(图1)

动脉瘤破裂导致蛛网膜下腔出血(蛛血)是一种严重威胁人类生命的疾病。蛛血后的病理生理变化通常分为早期脑损伤(EBI)和延迟脑损伤(DBI)。过去迟发性脑缺血一词比延迟脑损伤更常用来描述蛛血晚期发生的关键事件。迟发性脑缺血发生在大约30%幸存蛛血患者中,是蛛血后发病和死亡的最重要原因。最近,有报道称晚期脑损伤是由多种病理途径的相互作用引起的,包括水肿形成和有或没有缺血的神经炎症反应。因此,本研究使用术语早期脑损伤来代替迟发性脑缺血。最近的研究表明,脑血管痉挛不一定导致早期脑损伤,早期脑损伤可在没有血管痉挛的情况下发生。在蛛血后72小时内发生的早期脑损伤在迟发脑损伤越来越被认为是重要的。最近更有效的早期脑损伤治疗可以降低后期脑损伤的严重程度。

从疾病的发病分子机制角度,该疾病和一般急性损伤存在类似的机制,例如炎症和缺血,因此氧化损伤也是重要的继发性损伤因素,采用抗氧化物质对抗蛛网膜下腔出血后脑损伤也是该领域的一个重要方向。

分子氢(H2)是已知的保护神经元缓解活性氧(ROS)导致的氧化应激,可改善缺血再灌注损伤,且副作用少。研究表明,氢气或富含氢气的生理盐水对蛛网膜下出血后的早期脑损伤也有有益作用。在除脑出血外的几种大鼠中风模型中,氢气通过减少ROS和降低神经细胞损伤,抑制了S100钙结合蛋白B 的表达、JNK磷酸化和反应性星形胶质细胞增生。然而,氢气对蛛网膜下腔出血后早期脑损伤的影响尚不十分清楚。

本研究采用蛛网膜下腔出血诱导的轻度单侧颈总动脉阻塞结合蛛网膜下腔出血诱导24小时早期脑灌注不足,模拟蛛血后早期脑灌注不足的临床过程。该模型可用于阐明蛛网膜下腔出血的各种典型病理生理机制,且不具有很高的死亡率。

模型动物吸入氢气是购买的商业氢气和氧气混合气,其中氢气浓度为1.3%,氧气为33%,其他为氮气。实验开始首日和次日吸入1.3%氢气两次,其中模型制备当日从麻醉开始持续吸入2小时,第一天持续吸入30分钟。所以这么处理,是因为该动物模型制备需要两天完成,第一天是进行蛛网膜下腔出血,次日是进行动脉阻断,根据手术持续时间在麻醉的同时在麻醉气体中加入氢气。所以第0天用2小时,次日用30分钟。细节可参考实验流程图。

使用吸氢机吸氢气对蛛网膜下腔出血有效(图2)

结果和讨论

采用蛛网膜结合缺血模型评估吸入氢气对早期脑损伤、反应性星形胶质细胞增生、血管痉挛和迟发脑损伤的疗效。早期脑损伤是根据神经功能缺损、脑水肿和第2天S100B和p-JNK的表达来评估的。反应性星形胶质细胞增生测定为GFAP在第3天和第7天的上调。在远端ACA评估血管痉挛的严重程度。迟发脑损伤的评估基于神经缺陷和神经元细胞死亡在第7天。

结果为,动物死亡率无显著差异,虽然氢气治疗组死亡率下降,但没有统计学差异,可以认为没有差异。

使用吸氢机吸氢气对蛛网膜下腔出血有效(图3)

关注氢气组和对照组的比较。有星号的表示差异显著。

在第1天,对照组和氢气组的体重下降明显大于假手术组。在第3天和第7天,氢气组的体重减重明显低于对照组(图3A)。与对照组相比,氢气组在第3天和第7天神经系统评分均有显著改善(图3B)。就是从体重和神经功能角度看,氢气治疗取得了效果。

脑水肿也显示类似效果,氢气组脑水肿明显好转,这说明氢气治疗是改善了脑水肿,是上述行为改变的一个因素。分子改变也符合这一趋势。小胶质细胞激活数量下降,说明氢气治疗产生效果是因为脑组织炎症反应下降。脑血管痉挛也有同样的改变。神经细胞染色发现,氢气治疗组神经细胞死亡的数量明显少于对照组。

使用吸氢机吸氢气对蛛网膜下腔出血有效(图4)

关注氢气组和对照组,细胞数量密度越高,神经细胞保留越好。

上述结果说明,在蛛网膜下腔出血早期阶段,1.3%氢气短时间吸入能对蛛网膜下腔出血早期脑病理生理过程产生缓解效果,具体表现为脑水肿下降,炎症反应被抑制,相关的细胞分子改变,神经细胞死亡减少,这些效应最后体现出早期损伤被抑制,完全损伤被预防。这一研究提示,少量吸入氢气作为这种人类生命之大敌,也许能发挥一定作用,救人于危难。但是这种研究提示是氢气在患者发病早期,并没有证明患者发病后期再使用氢气是否仍然有价值。要知道,中风患者早期救治都是非常紧急的,使用氢气这种没有被临床确认的理论有效方法,肯定无法得到急救医生的认可,距离氢气用于急救的道路很漫长,我们只能期待。

对于普通患者来说,往往是已经出院的情况,氢气是否仍然有意义并没有研究证据,千万不要简单联想,认为氢气能治疗蛛网膜下腔出血,所以就对这种患者的后期康复仍然有同样的价值。这都没有研究过,需要验证才能判断。

氢气治疗这个病,只是早期研究过程,千万不要过度解度。

距离应用,还要努力。

主要参考

Kumagai, K., Toyooka, T., Takeuchi, S. et al. Hydrogen gas inhalation improves delayed brain injury by alleviating early brain injury after experimental subarachnoid hemorrhage. Sci Rep 10, 12319 (2020).

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