氢分子机制学习笔记之十二

氢气或氢气水可以降低活体中活性氧的水平。氢具有清除细胞内羟基自由基的能力，其对细胞的保护作用可能与抗氧化、抗凋亡和抗炎反应有关。

Hara等人的研究表明，氢分子由于其抗氧化和/或抗炎作用而具有有益的血管效应（Hara， et al. 2016.）。

大鼠实验结果表明，再灌注前腹腔注射富氢水可显著降低血浆和心肌丙二醛（MDA）浓度，减少心肌细胞凋亡，降低危险区（AAR）中的心肌8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG），抑制caspase-3活性，减少梗死面积。

氢分子上调或下调凋亡相关因子以抑制凋亡：氢抑制促凋亡因子的表达，包括casapase 3和caspase 12，caspase 8和BAX。相反，氢刺激Bcl-2和Bcl-xL的抗凋亡因子的表达。

氢分子二氧化硅防止恶性细胞的移动。许多关于氢分子的传统研究没有检测细胞迁移能力以及凋亡与细胞骨架之间的关系。Li等人研究了可将氢分子释放到细胞培养基中的固化阻氢硅石（氢硅石），因为氢气的物理化学特性在医院、医疗设施和实验室中具有严格的处理限制。使用人食管鳞状细胞癌（KYSE-70）细胞和正常人食管上皮细胞（HEEpiCs）研究氢二氧化硅对细胞活力和增殖的影响。通过伤口愈合和培养插入物迁移试验检测细胞迁移。用硝基蓝四氮唑分析法评估细胞内活性氧水平。为了评估细胞的凋亡状态，通过western blot分析Bax/Bcl-2比率和切割的caspase-3。结果表明，施用氢-二氧化硅通常会抑制KYSE-70细胞和HEEpiCs，并且与对照组相比，在KYSE-70中，氢-硅胶浓度依赖性地具有显著的增殖抑制作用。在10、300、600和1200 ppm 氢-硅中观察到对KYSE-70细胞的凋亡诱导作用，作为Bax/Bcl-2的指标，与对照组相比，只有1200 ppm的氢二氧化硅导致HEEpiCs中的凋亡增加2.4倍，并抑制KYSE-70细胞中的细胞迁移，高浓度对正常细胞具有细胞毒性作用。这些发现将为氢二氧化硅体外抑制人类癌细胞的机制提供见解（Li, et al. 2017.）。

Li等人随后报告了他们进行的一项关于氢封闭二氧化硅微粒（氢-SiO2）对正常人食管上皮细胞（HEEpiCs）中细胞迁移运动和细胞骨架（F-actin）变化影响的研究。100 ppm（低浓度）划痕组促进了细胞迁移，并激活了微绒毛的形成。在进行伤口愈合试验后，10ppm和100ppm组的细胞在48小时和72小时后均出现迁移，表明伤口修复效果可归因于氢二氧化硅的抗氧化能力。在擦伤组中，高水平的激活的caspase-3相对表达，并且在超过300ppm的组中呈现出增加观察到的Bax/Bcl-2比率的趋势。上述结果表明，氢-二氧化硅诱导HEEpiCs细胞凋亡，尤其是划痕细胞。毒性可能导致过度的细胞凋亡。此外，由于100、300和600 ppm组中的筋膜蛋白/微管蛋白的比例在划痕和非划痕对照组中均趋于增加，因此认为氢二氧化硅能够促进筋膜蛋白对正常细胞的作用，并可能具有增殖作用（Li, et al. 2018.）。

氢分子激活MAPK/HO-1通路，抑制神经元凋亡。HO-1干扰活性氮降低过氧化物酶体增殖物激活受体γ-辅激活因子1-α（PGC-1α）和sirtuin 1（SIRT1）的表达，并逆转氢对OGD/R诱导的细胞死亡的保护作用。

胱天蛋白酶（Caspases）是在程序性细胞死亡中起重要作用的蛋白酶家族，包括半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteine-aspartic proteases）、半胱氨酸门冬氨酸酶（cysteine aspartases ）或半胱氨酸依赖性天冬氨酸类定向蛋白酶（cysteine-dependent aspartate-directed proteases）。大鼠实验结果表明，氢分子抑制caspase-3和-12活性，抑制神经元凋亡提供脑保护（Cai, et al. 2008.）。