吸入氫氣對重癥急性胰腺炎大鼠肺損傷的影響

滕娜 孫明潔 李會

[摘要] 目的 探討吸入氫氣（H2）對重癥急性胰腺炎（SAP）大鼠肺損傷的影響。 方法 選取健康雄性SPF級Wistar大鼠48只，采用隨機數字表法分為四組（每組12只）：假手術組（SH組）、重癥胰腺炎組（SAP組）、1%H2組、2%H2組。除SH組，各組通過逆行胰膽管注射5%牛磺膽酸鈉的方法制作大鼠SAP模型。1%H2組和2%H2組在模型制作過程中及造模成功后24 h持續吸入相應濃度的H2。造模后24 h采集股動脈血行血氣分析并計算氧合指數（PaO2/FiO2），隨后處死大鼠測定肺濕干重比（W/D）并進行肺組織損傷評分，酶聯免疫吸附法測定肺組織中8-羥基脫氧鳥苷（8-OHdG）、Toll樣受體4（TLR-4）、核因子-κB（NF-κB）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）、IL-6水平。 結果 與SH組比較，SAP組、l%H2組、2%H2組的W/D比值、肺組織損傷評分、8-OHdG、TLR-4、NF-κB、TNF-α、IL-1β、IL-6顯著升高，PaO2/FiO2降低（P < 0.05）。與SAP組比較，1%H2組、2%H2組的W/D比值、肺組織損傷評分、8-OHdG、TLR-4、NF-κB、TNF-α、IL-1β、IL-6顯著降低，PaO2/FiO2升高（P < 0.05）。1%H2組與2%H2組上述各指標比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。 結論 吸入H2能減輕重癥急性胰腺炎所致肺損傷，其機制可能與抑制炎性反應和氧化應激有關。

[關鍵詞] 氫氣;胰腺炎;肺損傷;大鼠

[中圖分類號] R657.5? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）05（c）-0026-04

Effect of hydrogen inhalation on lung injury induced by severe acute pancreatitis in rats

TENG Na? ?SUN Mingjie? ?LI Hui▲

Department of Anesthesia Operating， Qingdao Municipal Hospital， Shandong Province， Qingdao? ?266011， China

[Abstract] Objective To investigate the effect of hydrogen（H2） inhalation on lung injury in rats with severe acute pancreatitis （SAP）. Methods Forty-eight healthy male SPF Wistar rats were selected， four groups （12 in each group） were divided into 4 groups by random number table method， sham operation group （SH group）， severe pancreatitis group （SAP group）， 1%H2 group， 2%H2 group. With the exception of SH group， the rat SAP model was made by injecting 5% sodium taurocholate into each group through retrograde cholangiopancreatine. H2 group 1% and H2 group 2% continuously inhaled H2 at the corresponding concentration during the process of model making and 24 h after successful model making. Blood gas analysis and oxygenation index （PaO2/FiO2） were calculated after 24 h of femoral arterial blood collection after modeling. The rats were then sacrificed to determine the lung wet-to-dry weight ratio （W/D） and the lung tissue injury score. The enzyme linked immunosorbent method was used for determination of levels of 8-hydroxyl deoxyguanosine （8-OHdG）， toll-like receptor 4 （TLR-4）， nuclear factor-κB （NF-κB）， tumor necrosis factor-α （TNF-α）， interleukin 1β （IL-1β）， IL-6 in the lung tissues. Results Compared with SH group， the W/D ratio of SAP group， 1%H2 group， 1%H2 group were analyzed， the lung tissue damage rating， 8-OHdG， TLR-4， NF-κB， TNF-α， IL-1β， IL-6 and IL-1 increased significantly， PaO2/FiO2 decreased （P < 0.05）. Compared with SAP group， W/D ratio， lung tissue damage rating， 8-OHdG， TLR-4， NF-κB， TNF-α， IL-1β， IL-6 and IL-1 in 1%H2 group and 2%H2 group significantly reduced， PaO2/FiO2 elevated （P < 0.05）. There was no significant difference in the above indicators between the 1%H2 group and the 2%H2 group （P > 0.05）. Conclusion Inhalation of H2 can reduce lung injury caused by severe acute pancreatitis， and the mechanism may be related to inhibition of inflammatory response and oxidative stress.

H2是一種電中性的小分子，細胞膜通透性強，可自由進入細胞內，順利到達靶器官[9-10]。由于半衰期短，只能在持續吸入H2過程中才能發揮其生物作用[11-12]。本研究在制作重癥胰腺炎模型全程中持續吸入1%、2%H2。與SAP組比較，吸入1%H2、2%H2能明顯降低胰腺炎導致的肺損傷，改善肺功能。

氧自由基具有很強的氧化性，尤其是細胞毒性極強的羥自由基，直接損傷肺泡細胞膜和肺血管內皮[13]。8-OHdG是DNA氧化損傷最重要且敏感的標志物，也是評價機體氧化損傷的指標[14-15]。本研究中，與SH組比較，各組8-OHdG均有不同程度升高（P < 0.05），提示重癥胰腺炎導致明顯的肺組織氧化損傷。而與SAP組比較，吸入1%、2%H2能夠明顯降低肺組織中8-OHdG水平，結果提示吸入H2可能通過抑制氧化應激，減輕重癥胰腺炎導致肺損傷。

TLR-4是誘導炎性反應的門戶蛋白，研究顯示它在多種病理反應中起重要作用[16-17]。重癥胰腺炎時有大量的炎性因子釋放入血[18]，可激活Toll-4信號通路，通過多種途徑使作為炎性反應下游環節的NF-κB活化，活化的NF-κB進入核內調節相應基因的表達，可誘導產生多種促炎性細胞因子（如TNF-α等）的表達[19]。TNF-α是炎性反應重要的啟動因子，能在細胞以及亞細胞水平上發生級聯反應，誘導IL-1β、IL-6產生，在全身炎性反應尤其是肺損傷中的發揮著重要作用[20-22]。本研究結果顯示，和SH組比較，l%H2組和2%H2組的NF-кB、TNF-α、IL-1β、IL-6表達水平明顯升高（P < 0.05），而吸入H2明顯抑制炎癥介質表達。

綜上所述，吸入H2能明顯減輕急性胰腺炎所致肺損傷，其機制可能與抑制氧化應激和炎性反應有關。

[參考文獻]

[1]? Siemiatkowski A，Wereszczynska-Siemiatkowska U，Mroczko B，et al. Circulating endothelial mediators in human pancreatitis-associated lung injury [J]. Eur J Gastroenterol Hepatol，2015，27（6）：728-734.

[2]? Lei H，Minghao W，Xiaonan Y，et al. Acute lung injury in patients with severe acute pancreatitis [J]. Turk J Gastroenterol，2013，24（6）：502-507.

[3]? Wang H，Wang S，Tang A，et al. Combined effects of sivelestat and resveratrol on severe acute pancreatitis-associated lung injury in rats [J]. Exp Lung Res，2014，40（6）：288-297.

[4]? Ohsawa I，Ishikawa M，Takahaski K，et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals [J]. Nat Med，2007，13（6）：688-693.

[5]? de-Madaria E，del Mar Francés M，Gea-Sorlí S，et al. Role of protease-activated receptor 2 in lung injury development during acute pancreatitis in rats [J]. Pancreas，2014， 43（6）：895-902.

[6]? Kosaka J，Morimatsu H，Takahashi T，et al. Effects of biliverdin administration on acute lung injury induced by hemorrhagic shock and resuscitation in rats [J]. PLoS One，2013，8（5）：e63606.

[7]? Kozian A，Schilling T，Freden F，et al. One-lung ventilation induces hyperperfusion and alveolar damage in the ventilated lung：all experimental study [J]. Br J Anaesth，2008，100（4）：549-559.

[8]? Ohtsuki M，Taketomi Y，Arata S，et al. Transgenic expression of group V，but not group X，secreted phospholipase A2 in mice leads to neonatal lethality because of lung dysfunction [J]. J Biol Chem，2006，281（47）：36420-36433.

[9]? He K. Yan L，Pan CS，et al. ROCK-dependent ATP5D modulation contributes to the protection of notoginsenoside NR1 against ischemia-reperfusion-induced myocardial injury [J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol，2014，307（12）：1764-1776.