Hydrogen-Rich Saline Attenuates Lipopolysaccharide-Induced Heart Dysfunction by Restoring Fatty Acid Oxidation in Rats by Mitigating C-Jun N-Terminal Kinase Activation. | 高濃度水素生理食塩水は c-Jun N末端キナーゼ（JNK）活性化を抑え、 脂肪酸酸化を回復させることで ラットのLPS誘発性の心臓障害を抑える
Shock. 2015 Dec;44(6):593-600. doi: 10.1097/SHK.0000000000000467.
Hydrogen-Rich Saline Attenuates Lipopolysaccharide-Induced Heart Dysfunction by Restoring Fatty Acid Oxidation in Rats by Mitigating C-Jun N-Terminal Kinase Activation.
Department of Anesthesiology, Shengjing Hospital of China Medical University
Abstract
Sepsis is common in intensive care units (ICU) and is associated with high mortality. Cardiac dysfunction complicating sepsis is one of the most important causes of this mortality. This dysfunction is due to myocardial inflammation and reduced production of energy by the heart. A number of studies have shown that hydrogen-rich saline (HRS) has a beneficial effect on sepsis. Therefore, we tested whether HRS prevents cardiac dysfunction by increasing cardiac energy. Four groups of rats received intraperitoneal injections of one of the following solutions: normal saline (NS), HRS, lipopolysaccharide (LPS), and LPS plus HRS. Cardiac function was measured by echocardiography 8 h after the injections. Gene and protein expression related to fatty acid oxidation (FAO) were measured by quantitative polymerase chain reaction (PCR) and Western blot analysis. The injection of LPS compromised heart function through decreased fractional shortening (FS) and increased left ventricular diameter (LVD). The addition of HRS increased FS, palmitate triphosphate, and the ratio of phosphocreatinine (PCr) to adenosine triphosphate (ATP) as well as decreasing LVD. The LPS challenge reduced the expression of genes related to FAO, including perioxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α), perioxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα), Estrogen-related receptor alpha (ERRα), and their downstream targets, in mRNA and protein level, which were attenuated by HRS. However, HRS had little effect on glucose metabolism. Furthermore, HRS inhibited c-Jun N-terminal kinase (JNK) activation in the rat heart. Inhibition of JNK by HRS showed beneficial effects on LPS-challenged rats, at least in part, by restoring cardiac FAO.
Shock. 2015 Dec;44(6):593-600. doi: 10.1097/SHK.0000000000000467.
高濃度水素生理食塩水は
c-Jun N末端キナーゼ（JNK）活性化を抑え、
脂肪酸酸化を回復させることで
ラットのLPS誘発性の心臓障害を抑える
中国国立中央大学 盛京病院 麻酔科
＜要旨＞
敗血症はICUではありふれた病気の一つで致死率が高く、敗血症に伴う心臓障害は敗血症による死因の一つとされています。そしてその障害は、心筋の炎症と心臓でのエネルギー産生が減少することで引き起こされることが知られています。
一方、高濃度水素生理食塩水が敗血症に対して有効であるという数多くの研究が報告されていることから、私たちは高濃度水素生理食塩水が心臓のエネルギー状態を改善することで、心臓障害を防ぐことができるかどうかを調べました。
ラットを4群に分け、それぞれ次の溶液を腹腔内注射しました。通常の生理食塩水（NS群）、高濃度水素生理食塩水（HRS群）、LPS（LPS群）、LPSと高濃度水素生理食塩水（LPS＋HRS群）。なお、溶液投与から8時間後に心エコー検査で心機能を調べました。また脂質酸酸化に関連する遺伝子やたんぱく質の発現をPCR法やウエスタンブロット法で調べました。
その結果、LPSの投与で左室内径短縮率（FS：左室の心筋収縮力）が低下し、左室径（LVD）が増加しており、心臓が障害を受けていることがわかりました。そこへ高濃度水素生理食塩水を投与すると、FSが上昇し、パルミチン三リン酸やクレアチニンリン酸（PCr）比、ATPも増加すると同時にLVDも減少しました。
また、LPSの単独投与ではPGC-1αやPPARα、ERRαとその下流の分子などの脂質酸化に関わる遺伝子の発現がmRNAやタンパク質レベルで低下していましたが、それも高濃度水素生理食塩水を一緒に投与すると抑えられました。しかしながら、高濃度水素生理食塩水は糖代謝に対してほとんど影響を与えませんでした。
さらに高濃度水素生理食塩水はラットの心臓でのJNK活性化を阻害しました。そして、この高濃度水素生理食塩水によるJNKの阻害作用はLPSを負荷したラットに対して、少なくとも心臓の脂質酸化を回復させるという点で有効であることが分かりました。
＜一言＞
敗血症で起こる心筋障害を水素で抑えられるかを調べた実験です。心筋障害を起こす過程で、心臓で炎症が起きてなおかつ心筋がエネルギー不足に陥ることが関与しているようです。
そこで人工的に敗血症にしたラットに水素を加えて効果を調べたところ、敗血症になると落ちるはずの心機能が落ちていなかったことがわかり、脂質からエネルギーを作る過程も保持されたそうです（水素が心筋のエネルギー不足を防いだ）。
敗血症がらみの試験がいくつか出ていますが、心臓との兼ね合いのものは初めてかと思います。敗血症によっておこる様々な現象を水素が抑える可能性があります。
