雾化吸入富氢水对C57BL/6小鼠原发性爆炸肺损伤的疗效评价Qu Y, Chen Q, Chai J, et al. Evaluation of the therapeutic effects of nebulized inhalation of hydrogen-rich water on primary blast lung injury in C57BL/6 mice[J]. Surgery, 2025, 180: 109044.
背景
原发性冲击伤性肺损伤是爆炸事件常见且严重的后果，其特征为即时和延迟性影响，如呼吸暂停和呼吸急促浅快。爆炸产生的超压会导致肺泡和毛细血管受损，进而引发通气 - 血流不匹配和肺内分流增加。这会减少有效的气体交换面积，导致低氧血症和高碳酸血症。氢气（H₂）是一种小分子质量的非极性双原子分子，因其抗氧化和抗炎特性，在治疗多种疾病方面展现出潜力。本研究评估雾化富氢水对C57BL/6小鼠原发性冲击伤性肺损伤的治疗效果，并探究其潜在机制。
方法
将150只6 - 8周龄的C57BL/6小鼠随机分为两组：冲击伤对照组（n = 75）和雾化富氢水治疗组（n = 75）。小鼠暴露于266 ± 9.156 kPA的爆炸超压下，受伤后立即分别给予雾化富氢水或无菌注射用水处理。在伤后6小时、12小时、24小时和48小时进行观察。使用全身体积描记法评估肺功能，并分析动脉血气。对肺组织进行组织学和生物化学检查，以检测炎症和氧化应激标志物。
结果
雾化富氢水治疗组在伤后不同时间点的存活率显著高于冲击伤对照组（伤后6小时：89.3% 对78.6%；伤后12小时：81.3% 对72%；伤后24小时：81.3% 对61.3%，P < 0.01）。肺功能测试显示，雾化富氢水治疗组的潮气量（伤后12小时：0.11 ± 0.018 对0.08 ± 0.016，伤后24小时：0.16 ± 0.013 对0.12 ± 0.013，伤后48小时：0.18 ± 0.02 对0.13 ± 0.014）、呼吸频率（伤后6小时：235.07 ± 12.82 对268.29 ± 13.73；伤后12小时：265.47 ± 10.06 对342.16 ± 16.34；伤后24小时：248.20 ± 9.28 对352.80 ± 15.99；伤后48小时：226.12 ± 15.81 对318.18 ± 15.81）和分钟通气量（伤后12小时：22.05 ± 3.46 对15.93 ± 3.68；伤后24小时：27.30 ± 2.15 对21.62 ± 2.48；伤后48小时：37.48 ± 3.93 对28.32 ± 2.98）均有显著改善（P < 0.01）。动脉血气分析表明，雾化富氢水治疗组的氧合情况更好，高碳酸血症减轻（P < 0.05）。组织学检查显示，雾化富氢水治疗组的肺水肿和出血情况减轻。与冲击伤对照组相比，雾化富氢水治疗组的炎症细胞因子（白细胞介素 - 1β、白细胞介素 - 6和肿瘤坏死因子α）水平和氧化应激标志物（即丙二醛）显著降低，而抗氧化酶（总超氧化物歧化酶）活性更高（P < 0.01）。动脉血气分析表明，雾化富氢水治疗组的氧合情况更好，高碳酸血症减轻（P < 0.05）。组织学检查显示，雾化富氢水治疗组的肺水肿和出血情况减轻。与冲击伤对照组相比，雾化富氢水治疗组的炎症细胞因子（白细胞介素 - 1β、白细胞介素 - 6和肿瘤坏死因子α）水平和氧化应激标志物（即丙二醛）显著降低，而抗氧化酶（总超氧化物歧化酶）活性更高（P < 0.01）。
结论
富氢水治疗显著提高了原发性冲击伤性肺损伤小鼠的存活率和肺功能，减轻了炎症和氧化应激。这些发现表明，氢气的抗氧化和抗炎特性在减轻肺损伤和改善伤后呼吸功能方面起着关键作用。需要进一步的长期研究和影像学分析来证实这些发现，并阐明其中涉及的分子机制。本研究为富氢水在治疗爆炸所致肺损伤的临床应用提供了理论基础。
引言
爆炸事件在军事行动、恐怖袭击、生产事故以及各领域日常生活中屡见不鲜，具有破坏力大、伤亡率高、社会影响范围广等特点。一项对中国2000年至2015年爆炸事件的回顾性研究发现，在15年期间发生的174起爆炸事件中，累计有7062人伤亡，死亡率为38.92%（2749/4313），且该研究发现爆炸事件的发生率逐年上升。1 关于爆炸导致的受伤部位，胸部、耳部和四肢是最常受影响的区域，其中胸部受伤最为普遍，死亡率和并发症发生率也较高。2 肺部作为胸腔内最大的含气器官，在爆炸时尤其容易受到冲击波的影响，从而导致原发性冲击伤性肺损伤（PBLI）。PBLI是原发性爆炸伤患者最常见的死亡原因。PBLI的病理生理变化包括受伤后立即出现的自主神经反应，随后是实质损伤和肺出血，最终进入炎症阶段。肺出血在病情进展中起着关键作用，会导致伤后肺功能障碍。游离和外渗的血液会引发氧自由基介导的炎症过程，包括白细胞聚集、诱导型一氧化氮（iNO）的产生以及氧化损伤，从而加剧肺损伤。3, 4, 5 因此，有效的抗氧化干预能够更好地缓解肺冲击伤的病情。
氢（H）是宇宙中含量最丰富的化学元素，也是最简单的元素，由一个质子和一个电子组成。在自然界中，氢主要以分子氢（H₂）的形式存在，即两个氢原子结合在一起的双原子形式。这种分子氢存在于水和许多有机化合物中。另一方面，原子氢（H）具有高反应性，在标准条件下在自然界中很少存在。尽管氢在各种化学和工业过程中起着至关重要的作用，但分子氢（H₂）在生物医学领域也有重要应用，例如作为潜水医学中呼吸气体混合物的一部分。在这些混合物中，H₂通过减少溶解在血液中的氮量来降低减压病的风险。大泽（Ohsawa）等人发现，氢可以特异性地清除羟基自由基（·OH）和过氧亚硝酸盐（ONOO⁻），以治疗与氧化损伤相关的疾病。6 随后，有研究证实氢可以通过提高抗氧化能力和平衡氧化状态，保护细胞、组织和器官免受氧化损伤，并恢复生理功能。7 目前，不同形式的氢（氢气、富氢盐水、富氢水）在治疗各种疾病方面已显示出强大的潜在功能，其中一些已投入临床应用。8 在治疗大鼠烟雾吸入性肺损伤的研究中，腹腔注射富氢盐水可减轻促炎细胞因子进入肺组织所诱导的损伤，提高抗氧化酶的活性，降低脂质过氧化水平，并抑制细胞凋亡，从而对改善吸入性损伤导致的肺损伤发挥作用。9, 10 在脓毒症相关性肺损伤中，研究发现氢通过减轻肺组织中的氧化应激和炎症反应，对脂多糖诱导的急性肺损伤具有治疗作用，11, 12 并且在过去的COVID - 19疫情中，分子氢吸入疗法作为辅助治疗也备受关注。13 本研究聚焦于爆炸引起的肺损伤，其中氧化应激是关键的致病机制。旨在观察雾化吸入富氢水对C57BL/6小鼠的治疗效果，并探究其对冲击诱导的原发性肺损伤的保护机制。
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