Combination therapy of molecular hydrogen and hyperoxia improves survival rate and organ damage in a zymosan-induced generalized inflammation model. | ザイモサンによる全身性炎症モデルに対する 分子状水素＆高酸素併用療法は 生存率や組織ダメージの改善を行う
Exp Ther Med. 2016 Jun;11(6):2590-2596. Epub 2016 Apr 6.
Combination therapy of molecular hydrogen and hyperoxia improves survival rate and organ damage in a zymosan-induced generalized inflammation model.
Department of Respiratory Medicine, General Hospital of Tianjin Medical University
Abstract
Multiple organ dysfunction syndrome (MODS) is a leading cause of mortality in critically ill patients. Hyperoxia treatment may be beneficial to critically ill patients. However, the clinical use of hyperoxia is hindered as it may exacerbate organ injury by increasing reactive oxygen species (ROS). Hydrogen gas (H2) exerts a therapeutic antioxidative effect by selectively reducing ROS. Combination therapy of H2 and hyperoxia has previously been shown to significantly improve survival rate and organ damage extent in mice with polymicrobial sepsis. The aim of the present study was to investigate whether combination therapy with H2 and hyperoxia could improve survival rate and organ damage in a zymosan (ZY)-induced generalized inflammation model. The results showed that the inhalation of H2 (2%) or hyperoxia (98%) alone improved the 14-day survival rate of ZY-challenged mice from 20 to 70 or 60%, respectively. However, combination therapy with H2 and hyperoxia could increase the 14-day survival rate of ZY-challenged mice to 100%. Furthermore, ZY-challenged mice showed significant multiple organ damage characterized by increased serum levels of aspartate transaminase, alanine transaminase, blood urea nitrogen and creatinine, as well as lung, liver and kidney histopathological scores at 24 h after ZY injection. These symptoms where attenuated by H2 or hyperoxia alone; however, combination therapy with H2 and hyperoxia had a more marked beneficial effect against lung, liver and kidney damage in ZY-challenged mice. In addition, the beneficial effects of this combination therapy on ZY-induced organ damage were associated with decreased serum levels of the oxidative product 8-iso-prostaglandin F2α, increased activity of superoxide dismutase and reduced levels of the proinflammatory cytokines high-mobility group box 1 and tumor necrosis factor-α. In conclusion, combination therapy with H2 and hyperoxia provides enhanced therapeutic efficacy against multiple organ damage in a ZY-induced generalized inflammation model, suggesting the potential applicability of H2 and hyperoxia in the therapy of conditions associated with inflammation-related MODS.
Exp Ther Med. 2016 Jun;11(6):2590-2596. Epub 2016 Apr 6.
ザイモサンによる全身性炎症モデルに対する
分子状水素＆高酸素併用療法は
生存率や組織ダメージの改善を行う
天津医科大学総合病院 肺治療科
＜要旨＞
多臓器障害症候群（MODS）は重篤疾患患者の主な死亡原因です。これら重篤患者にとって高酸素療法がおそらく有効であると考えられますが、実際に臨床で高酸素療法を行うと、活性酸素種（ROS）が増加することにより、組織障害が悪化する等の別の問題が起こります。
一方、水素ガスは選択的にROSを減少させることにより、臨床的に抗酸化作用を発揮します。そのため、以前の研究において水素＆高酸素併用療法が複数菌感染による敗血症マウスの生存率や組織障害進展の改善に有意に効果があったことが報告されています。
そこで本研究では、ザイモサン（ZY）による全身性炎症モデルにおいて、水素＆高酸素療法が生存率や組織障害の改善に効果があるかどうかを調べることしました。その結果、ZY負荷マウスの14日生存率が20％だったものが2％水素ガス単体や98％酸素ガス単体の吸入によってそれぞれ70％、60％に改善しました。しかしながら、水素＆酸素併用療法の場合ではその生存率が100％になりました。
さらにZY負荷マウスは、血清AST値やALT値の上昇や血中尿素窒素やクレアチニン値の上昇に加え、ZY投与24時間後の肺・肝・腎の組織病理スコアの上昇など、有意に多臓器障害が発生しました。
ZY負荷マウスに起こったこれらの現象は水素もしくは高酸素単体でも緩和しましたが、水素＆高酸素併用療法では肺・肝・腎障害に対してさらに有効でした。さらにZYによる組織障害に対する併用療法の効果は、酸化物である8-iso-PGF2αの減少やSOD活性の上昇、炎症性サイトカイン・HMGB1・TNFαの減少に関与していました。
以上の結果から、水素＆高酸素の併用療法はZYによる全身炎症モデルの多臓器障害に対する有効性を高めることがわかりました。そのことから、炎症に関連する多臓器障害症候群の症状に対して水素＆高酸素療法が臨床応用できる可能性があります。
＜一言＞
多臓器不全ではなくて、多臓器障害に対する水素の効果を調べたものです。多臓器不全と多臓器障害は両方とも2つ以上の臓器が障害を受けた状態ですが、治らないのが不全、治る見込みがまだあるのが障害なのだそうです。
不勉強で確かなことが分からず申し訳ないのですが、多臓器障害に対して高気圧酸素療法というものが行われることがあるようで、それに水素も添加してみたらどうだろうというのがこの実験です。実験に限った話になりますが併用療法で生存率が100％ってすごくないですか！？水素と酸素をミックスして使うことは現行の医療で許されるのかわかりませんが、今後の研究で人での効果が確かめられることを祈ります。
