氫水對小鼠輻射致氧化損傷的保護作用

許長春，李 珍，胡廣文，陳 杰

在科學技術高度發達的當今社會，放射性技術在軍事、醫藥和生產等領域被廣泛應用，給人類的生產和生活帶來了極大的便利。但是伴隨著放射技術的應用，放射性污染和輻射損傷已成為危害人類生存環境和人體健康不可忽視的因素。如何有效利用輻射技術，同時加強輻射防護，減少輻射損傷正成為人們日漸關注的問題［1］。氫是宇宙中分子最小的物質，氫具有一定的還原性。近年來的研究發現，氫可以選擇性中和自由基，其對輻射引起的損傷具有明顯的保護作用［2－5］。本研究采用γ線照射小鼠，并給小鼠喂食氫水，以探討氫水對小鼠的輻射損傷的保護作用。

1 材料與方法

1.1 材料 氫水采用增加壓強的方法制備，氫氣濃度＞1.2 ppm［2］。60Coγ 射線全身照射，劑量為 8.0 Gy，劑量率為 0.8 Gy/min，源距 2.7 m。

1.2 實驗動物及分組 SPF級KM小鼠60只。由第四軍醫大學動物實驗中心提供，體質量18～22 g，飼喂普通飼料，自由進食和飲水，適應喂養7 d后，按體質量隨即分為對照組、單純照射組及氫水組。對照組：動物不接受照射，正常飲食，經灌胃給予純化水，體積為20 ml/kg，給水時間同另外兩組。單純照射組：動物接受全身照射，照前24 h及照后給予灌胃純化水，體積為20 ml/kg。氫水組：動物接受全身照射，照前24 h及照后給予氫水灌胃，體積為20 ml/kg。

1.3 檢測指標 末次灌胃后禁食不禁水12 h，鼠稱重后處死，取肝肺組織塊制成10%肝肺組織勻漿，用離心機3000 r/min離心15 min，留取上清液，－80℃低溫冰箱中保存，用于檢測肝肺組織中超氧化物歧化酶 （SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶 （GSH－PX）活力及丙二醛（MDA）含量。其中SOD的測定采用黃嘌呤氧化酶法。GSH－PX的測定采用還原法。MDA的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法。

1.4 統計學方法 所有數據均采用SPSS11.5統計軟件進行統計分析，結果采用±s表示結果；采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

小鼠輻射后肝組織SOD降低，MDA升高，抗氧化能力明顯降低，給予應用氫水后抗氧化水平明顯升高。對照組肝勻漿中GSH－PX活力最高，其他兩組中GSH－PX活力均較低，但各組間差異無統計學意義。見表1。

表1 氫水對輻射小鼠肝組織SOD、GSH－PX 活動及 MDA 含量的影響（±s）

表1 氫水對輻射小鼠肝組織SOD、GSH－PX 活動及 MDA 含量的影響（±s）

注：與對照組比較△P＜0.05；與單純對照組比較☆P＜0.05

SOD GSH－PX MDA對照組 218.860±41.5660 312.354±8.5671 9.5091±3.8821單純對照組 119.306±47.4128△ 246.657±10.9199 20.2683±5.4094△氫水組 189.346±63.1064☆ 253.599±16.9124 7.7576±5.8456☆

小鼠輻射后肺組織SOD、GSH－PX降低，MDA升高，抗氧化能力明顯降低，給予應用氫水后抗氧化水平明顯升高。見表2。

表2 氫水對輻射小鼠肺組織SOD、GSH－PX 活動及 MDA 含量的影響（±s）

表2 氫水對輻射小鼠肺組織SOD、GSH－PX 活動及 MDA 含量的影響（±s）

注：與對照組比較△P＜0.05；與單純對照組比較☆P＜0.05

SOD GSH－PX MDA對照組 282.808±46.3598 388.235±24.9581 7.258±2.7143單純對照組 195.785±11.0214△ 221.764±31.3330△ 36.871±6.0156氫水組 254.689±59.3788☆ 337.831±16.5042☆ 10.152±4.6934

3 討 論

機體遭受輻射損傷可引起造血系統、免疫系統、生殖系統等損傷，產生致癌、致畸、致突變作用，組織細胞會發生形態和數量異常，并在分子水平出現生化和增殖方面的病理性改變，造成基因斷裂，染色體變異和功能障礙甚至壞死。一般以為電離輻射對細胞的生物化學損傷，主要原因是輻射可激發體內細胞產生ROS（氧自由基）如超氧陰離子自由基、羥自由基以及有機過氧化物自由基等，ROS可攻擊生物膜（包括細胞膜、細胞器膜）上多烯脂肪酸、鉀膜骨及其他蛋白的巰基，引發脂質發生氧化反應，導致生物膜的過氧化損傷，嚴重者可造成細胞器損害和DNA與蛋白質等降解與失活。

SOD是生命有機體內高效的抗氧化酶系統，對機體的氧化與抗氧化平衡發揮重要的作用，其含量與機體抗氧化能力呈正相關。GSH－PX是機體內廣泛存在的一種過氧化物分解酶，它保護細胞膜的結構及功能不受過氧化物的干擾及損害，避免細胞受到過氧化物損傷，其含量與機體清除自由基的能力相關。MDA是脂質過氧化反應鏈終止階段產生的小分子產物，脂質過氧化越活躍，則生成的MDA越多，因此檢測MDA含量可以間接反映自由基的產生情況和機體組織細胞的脂質過氧化程度［6］。

氫氣是空氣中自然存在的一種氣體，無色、無味、無嗅。其作為一種潛在的抗氧化劑擁有多項優勢。可以有效中和活細胞中的羥自由基，并且不像大多數抑制性抗氧化劑無法成功到達靶向細胞器，它具有良好的分布特性，可以穿透生物膜并擴散進入細胞質線粒體和細胞核，盡管氫氣活性比較溫和，但其快速的氣體擴散性對減少組織細胞自由基非常有效，因而它能夠保護核DNA和線粒體，能夠降低有關的疾病和罹患癌癥的風險。Terasaki等［2］用含氫PBS液和培養基處理人肺上皮細胞A549后，讓細胞接受10 Gy照射，氫氣可明顯減輕細胞損傷，增加細胞活力。

本研究結果提示，氫水對小鼠受到輻射引起的氧化損傷有一定的保護作用。其可能的作用機制是氫氣具有選擇性抗氧化作用［7］。即在不干擾體內正常氧化還原反應和正常自由基信號分子的前提下起到保護機體的作用。

［1］申文江，王綠化.放射治療損傷［M］.北京：中國醫藥科技出版社，2001：89.

［2］ Yasuhiro Terasaki，Ikuroh Ohsawa，Mika Terasaki，et al.Hydrogen therapy attenuates irradiation－induced lung damage by reducing oxidative stress［J］.American Journal of physiology，2011，301（4）：L415.

［3］ Qian L，Cao F，Cui J，et al.The potential cardioprotective effects of hydrogen in irradiated mice［J］.Journal of Radiation Research，2010，51（6）：741.

［4］ Qian LR，Li BL，Cao F，et al.Hydrogen－rich PBS protects cultured human cells from ionizing radiation－induced cellular damage［J］.Nuclear Technology＆Radiation Protection，2010，25（1）：23.

［5］ Chuai Y，Cao F，Li B，et al.Hydrogen－rich saline attenuates radiation－induced male germ cell loss in mice through reducing hydroxyl radicals［J］.The Biochemical Journal，2012，442（1）：49.

［6］ Fnical W.Natural chemistry of the marine environment［J］.Science，1982，215（9）：923.

［7］ Ohsawa I，Ishikawa M，Takahaskik，et al.Hydrogen aits as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen，radicals［J］.Nature Medicine，2007，13（6）：688.