Hydrogen gas inhalation protects against liver ischemia/reperfusion injury by activating the NF-κB signaling pathway. | 水素ガス吸入はNF-kBシグナル経路活性化による 肝臓の虚血再灌流に対して保護作用を示す
Exp Ther Med. 2015 Jun;9(6):2114-2120. Epub 2015 Mar 26.
Hydrogen gas inhalation protects against liver ischemia/reperfusion injury by activating the NF-κB signaling pathway.
Institute of Hepatopancreatobiliary Surgery, Southwest Hospital, Third Military Medical University
Abstract
Hydrogen has been demonstrated to function as a novel antioxidant and exert therapeutic antioxidant activity in a number of diseases. The present study was designed to investigate the effect of hydrogen inhalation on liver ischemia/reperfusion (I/R) injury in rats. The portal triad to the left lobe and the left middle lobe of the liver were completely occluded for 90 min. This was followed by reperfusion for 180 min. The rats subsequently underwent syngeneic orthotopic liver transplantation. Inhalation of various concentrations (1, 2 and 3%) of hydrogen gas and its administration for different durations (1, 3 and 6 h) immediately prior to the I/R injury allowed the optimal dose and duration of administration to be determined. Liver injury was evaluated through biochemical and histopathological examinations. The expression levels of proinflammatory cytokines, including tumor necrosis factor (TNF)-α and interleukin (IL)-6, were measured by enzyme-linked immunosorbent assay and quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Liver nuclear factor κB (NF-κB) was detected by qPCR and western blot analysis. Inhalation of hydrogen gas at 2% concentration for 1 h significantly reduced the serum alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) activities, the expression of cytokines, including IL-6, TNF-α, early growth response protein 1 (Egr-1) and IL-1β, and morphological damage. In addition, the mRNA and protein expression levels of NF-κB, heme oxygenase-1 (HO-1), B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) and zinc finger protein A20 (A20) in rats where only the donors received hydrogen were significantly increased compared with those in rats where both the donor and recipient, or only the recipient received hydrogen. The results indicate that hydrogen inhalation at 2% concentration for 1 h prior to liver transplantation protected the rats from ischemia/reperfusion injury by activation of the NF-κB signaling pathway.
Exp Ther Med. 2015 Jun;9(6):2114-2120. Epub 2015 Mar 26.
水素ガス吸入はNF-kBシグナル経路活性化による
肝臓の虚血再灌流に対して保護作用を示す
第三軍医大学南西病院 肝膵胆道講座
＜要旨＞
水素は新しい抗酸化物質としての機能のほか、さまざまな病気への効果（抗酸化作用を介する）についての論文が出されています。本研究はラットの虚血再灌流に対して水素吸入を行った場合の効果を調べるために行われました。
肝臓の左葉と左中葉間の門脈三つ組を30分間完全に閉塞させ、続いて180分間の再灌流を起こし、その後ラットの肝臓移植（同種同所性）を行いました。
水素ガスの吸入は虚血再灌流障害の直前に実施し、さまざまな濃度（1、2、3％）で異なる期間（1、3、6時間）投与することで、水素吸入の理想的な量と投与期間を割り出すことにしました。
そして肝臓障害は、生化学的検査と組織病理検査で評価しました。また、TNF-αやIL-6といった炎症性サイトカインの発現はELISA法とqPCRで測定しました。加えて肝臓中のNF-kBはqPCRとウエスタンブロットで測定しました。
実験の結果、2％濃度で1時間水素を吸入させると、有意にALTとAST活性が減少するとともに、TNF-αやIL-6、Egr-1、IL-1βといったサイトカインの発現や形態障害が抑えられました。
さらに、ドナーやレシピエント両方に水素を与えたり、レシピエントだけに水素を吸入させたりしたときに比べ、ドナーだけに水素を吸入させたときにのみNF-kBやHO-1、Bcl-2、A20のmRNAとタンパク質の発現量が有意に上昇しました。
以上の結果から、肝臓移植1時間前に2％の水素をラットに吸入させると、NF-kBシグナル経路活性化による虚血再灌流から保護作用を示すことがわかりました。
＜一言＞
この論文上で水素を1、2、3％の投与濃度で調べて、2％の効果が一番良かったとのこと。今まで水素は量が多いほど効果があるとの話だったので、そんなことがあるのかとまず疑ってしまいました。
そこで論文をもう少し詳しく読んでみたら、本当に2％が一番高い効果を示していました。といっても3％にももちろん効果があります。ですが2％と比べて若干弱いといったところ。でも2％と3％に統計的にははっきりとした差はないみたいです。
また、同様に吸入時間についても確かに1時間吸入させただけのほうが、3時間、6時間のものよりも成績がいい…いったいどういうことなんでしょう？水素の吸入は、量が多すぎても少なすぎてもダメということなんでしょうか。いずれにせよ、興味深い話です。
