氢气纳米气泡水饮用的辐射防护作用研究
氢气医学研究已经过去17年,产业领域也尝试各种使用氢气的方法,例如吸入氢气疾病治疗,饮用氢水的健康养生。吸入更适合医疗应用,氢气更适合于日常保健。目前市场上比较常用的氢气就是纳米气泡氢水,已经有氢水机,氢水杯和氢水包装水等各种方式。最近一年,氢水的市场推广比较火热,受众也越来越多,可能是实现大众用氢气的理想途径。
无论什么方式,效果是关键的因素。这里的研究是通过饮用氢水观察对辐射损伤防护的效果,是对氢水可产生效果的重要证据。我们知道,辐射损伤有两个特别重要的特征,一是这种损伤非常强烈,也是人类发生癌症的重要环境因素。二是这种损伤属于典型的氧化自由基损伤。这对于我们理解氢气,特别是氢水的效益提供了关键的依据。当然,这毕竟是动物实验,我们还不能简单认为人类同样的作用。这里是对最近来自日本学者的研究论文的摘要介绍。
“Radio-protective effects of ultra-fine bubble hydrogen water and serum protein responses in whole-body radiation-exposed mice” 发表于Scientific Reports,研究表明超细气泡富氢水(UBHW)在辐射防护方面有潜力,为辐射防护研究提供了新思路,不过其作用机制和应用仍需深入探究。
研究背景:电离辐射的间接效应由活性氧(ROS)和自由基引发,其中羟基自由基危害大。分子氢能选择性还原高毒性自由基,氢气疗法应用广泛。UBHW 稳定性高、抗氧化活性强,有望用于治疗氧化应激相关疾病和辐射损伤,但作用细节不明。
材料和方法
实验设计:7 周龄雌性 C57BL/6JJcl 小鼠分三组,分别饮用自来水(TW)、UBHW、超细气泡氧气水(UBOW),8 周龄时用 X 射线全身照射,部分小鼠接受 6.0 Gy(亚致死剂量)或 6.5 Gy(致死剂量)照射,监测小鼠健康状况 。
超细气泡水制备:用共振发泡和真空空化系统,以去离子水制备,储存于 4°C 暗处。
体内外照射及检测方法:体内用 MX - 160Labo 对小鼠全身照射;体外样本经 X 射线照射后,用电子自旋共振(ESR)光谱检测羟基自由基;用 ELISA 测血清 8 - 羟基脱氧鸟苷(8 - OHdG)浓度;血清蛋白经处理后,用 LC - MS/MS 结合非标记定量法分析;用 PCA、OPLS - DA 等分析差异表达蛋白并进行富集分析;用 Excel 和 Statcel 3 计算显著性,用 Kaplan - Meier 和 Mantel - Cox 分析存活率。
实验结果
小鼠存活情况:6 Gy 照射后,UBHW 组小鼠 30 天存活率达 100%,TW 组为 37%;6.5 Gy 照射后,UBHW 组存活率提升至 40%。UBHW 和 UBOW 组小鼠体重在照射后能恢复,且血清 8 - OHdG 水平低于 TW 组。
UBHW 对羟基自由基的清除能力:ESR 检测显示,UBHW 能显著降低 X 射线照射产生的羟基自由基信号强度,且其清除能力可维持一个多月,超细气泡在瓶中也能存在至少一个月。
蛋白质组分析:PCA 和 OPLS - DA 分析表明,血清蛋白质组学图谱可区分 TW 和 UBHW 处理组小鼠。辐射后,UBHW 组有 375 种差异表达蛋白,其中 26 种与 TW 组差异显著,涉及再生、炎症反应等多种生物学过程。
研究结论:UBHW 可提高受辐射小鼠存活率,减轻辐射损伤,可能机制是氢气选择性还原羟基自由基和过氧亚硝基阴离子,同时调节血清蛋白功能。不过,该研究存在样本量小等局限,未来需在更多方面深入研究 UBHW 的辐射防护作用。
摘要
众多研究已证实氢气对多种疾病具有治疗和预防作用。羟基自由基是电离辐射间接效应的罪魁祸首,而氢气对羟基自由基具有选择性抗氧化特性,这使其有望成为一种新型辐射防护剂,值得关注。我们近期通过使用超细气泡,研发出了稳定性更高、抗氧化活性更强的新型富氢水。在本研究中,给予雌性C57BL/6J小鼠自由饮用超细气泡富氢水(UBHW),随后用X射线对其进行全身照射(WBI),并评估UBHW的辐射防护效果。接受6.0 Gy(亚致死剂量)全身照射后,饮用UBHW的小鼠30天存活率达到100%,而对照组小鼠仅为37%。若以6.5 Gy(致死剂量)进行全身照射,对照组小鼠约3周内全部死亡,而饮用UBHW的小鼠因羟基自由基清除活性较高,30天存活率提升至40%。通过蛋白质组学分析,在饮用UBHW的小鼠体内显著识别出26种与炎症和免疫反应相关的血清蛋白,UBHW可能增强并调节这些功能,从而减轻接受全身照射小鼠所受的损伤。我们得出结论,UBHW在辐射防护方面具有良好潜力,相关证据表明该领域值得进一步深入研究。
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