Hydrogen-rich water protects against acetaminophen-induced hepatotoxicity in mice. | 高濃度水素水はマウスのアセトアミノフェン誘発性肝障害に対する保護作用を示す

World J Gastroenterol. 2015 Apr 14;21(14):4195-209. doi: 10.3748/wjg.v21.i14.4195.

Hydrogen-rich water protects against acetaminophen-induced hepatotoxicity in mice.

Department of Hepatobiliary Surgery, The First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University

Abstract

AIM:

To investigate the hepatoprotective effects and mechanisms of hydrogen-rich water (HRW) in acetaminophen (APAP)-induced liver injury in mice.

METHODS:

Male mice were randomly divided into the following four groups: normal saline (NS) control group, mice received equivalent volumes of NS intraperitoneally (ip); HRW control group, mice were given HRW (same volume as the NS group); APAP + NS group, mice received NS ip for 3 d (5 mL/kg body weight, twice a day at 8 am and 5 pm) after APAP injection; APAP + HRW group, mice received HRW for 3 d (same as NS treatment) after APAP challenge. In the first experiment, mice were injected ip with a lethal dose of 750 mg/kg APAP to determine the 5-d survival rates. In the second experiment, mice were injected ip with a sub-lethal dose of 500 mg/kg. Blood and liver samples were collected at 24, 48, and 72 h after APAP injection to determine the degree of liver injury.

RESULTS:

Treatment with HRW resulted in a significant increase in the 5-d survival rate compared with the APAP + NS treatment group (60% vs 26.67%, P < 0.05). HRW could significantly decrease the serum alanine aminotransferase level (24 h: 4442 ± 714.3 U/L vs 6909 ± 304.8 U/L, P < 0.01; 48 h: 3782 ± 557.5 U/L vs 5111 ± 404 U/L, P < 0.01; and 3255 ± 337.4 U/L vs 3814 ± 250.2 U/L, P < 0.05, respectively) and aspartate aminotransferase level (24 h: 4683 ± 443.4 U/L vs 5307 ± 408.4 U/L, P < 0.05; 48 h: 3392 ± 377.6 U/L vs 4458 ± 423.6 U/L, P < 0.01; and 3354 ± 399.4 U/L vs 3778 ± 358 U/L, respectively) compared with the APAP treatment group. The alkaline phosphatase, total bilirubin and lactate dehydrogenase levels had the same result. Seventy-two hours after APAP administration, liver samples were collected for pathological examination and serum was collected to detect the cytokine levels. The liver index (5.16% ± 0.26% vs 5.88% ± 0.073%, P < 0.05) and percentage of liver necrosis area (27.73% ± 0.58% vs 36.87% ± 0.49%, P < 0.01) were significantly lower in the HRW-treated animals. The malonyldialdehyde (MDA) contents were significantly reduced in the HRW pretreatment group, but they were increased in the APAP-treated group (10.44 ± 1.339 nmol/mg protein vs 16.70 ± 1.646 nmol/mg protein, P < 0.05). A decrease in superoxide dismutase (SOD) activity in the APAP treatment group and an increase of SOD in the HRW treatment group were also detected (9.74 ± 0.46 U/mg protein vs 12.1 ± 0.67 U/mg protein, P < 0.05). Furthermore, HRW could significantly increase the glutathione (GSH) contents (878.7 ± 76.73 mg/g protein vs 499.2 ± 48.87 mg/g protein) compared with the APAP treatment group. Meanwhile, HRW could reduce the inflammation level (serum TNF-α: 399.3 ± 45.50 pg/L vs 542.8 ± 22.38 pg/L, P < 0.05; and serum IL-6: 1056 ± 77.01 pg/L vs 1565 ± 42.11 pg/L, P < 0.01, respectively). In addition, HRW could inhibit 4-HNE, nitrotyrosine formation, JNK phosphorylation, connexin 32 and cytochrome P4502E expression. Simultaneously, HRW could facilitate hepatocyte mitosis to promote liver regeneration.

CONCLUSION:

HRW has significant therapeutic potential in APAP-induced hepatotoxicity by inhibiting oxidative stress and inflammation and promoting liver regeneration.

World J Gastroenterol. 2015 Apr 14;21(14):4195-209. doi: 10.3748/wjg.v21.i14.4195.

高濃度水素水はマウスのアセトアミノフェン誘発性肝障害に対する
保護作用を示す

西安交通大学第一附属病院肝臓外科

＜要旨＞

目的

マウスのアセトアミノフェン誘発性肝障害に対する高濃度水素水（HRW）の肝臓保護効果とメカニズムを調べるため

方法

雄マウスを無作為に次の4群に割り付けました：①通常の生理食塩水（NS）群（同量の生理食塩水を腹腔内投与する群）、②高濃度水素水（HRW）群（生理食塩水と同量のHRWを投与する群）、③アセトアミノフェン＋NS群（アセトアミノフェン注射後、3日間にわたって1日2回AM8時とPM5時に5ml/kgBW投与する群）、④アセトアミノフェン＋HRW群（同様に3日間HRWを投与する群）。

最初の試験において、マウスに致死量の750mg/kgのアセトアミノフェンを注射してその後5日間の生存率を調べました。そして次の試験では亜致死量のアセトアミノフェン500mg/kgを腹腔内投与しました。そしてアセトアミノフェン注射後24時間、48時間、72時間のポイントで血液や肝臓サンプルを採取し、肝障害の程度を調べました。

結果

HRW投与を行った場合、アセトアミノフェン＋NS群と比較して5日間生存率が有意に上昇しました（60% vs 26.67%,p<0.05）。また、HRWはアセトアミノフェン＋NS群と比較して、有意に血清ALT値を減少させました（24h:4442±714.3U/L vs6909±304.8U/L,p<0.01;48時間、72時間も同様に減少）。さらにALT値も減少しました（値は省略）。そしてアルカリフォスファターゼ、総ビリルビン、乳酸デヒドロゲナーゼ値も同様に減少しました。

また、アセトアミノフェン投与から72時間後に病理検査のために肝臓を採取しました。同時にサイトカイン値を調べるために血清も採取しました。その結果、肝臓値（5.16%±0.26% vs5.88%±0.073,P<0.05）、肝臓ネクローシスの割合（27.73±0.58% vs36.87%±0.49%p<0.01）について、HRW投与群のほうが有意に低いことが分かりました。

そしてマロンジアルデヒド値もアセトアミノフェン＋NS群で増加しましたがHRW群では有意に減少しました（10.44±1.339nmol/mg protein vs16.70±1.646nmol/mg protein ,P<0.05）。また、アセトアミノフェン＋NS群でSOD活性の減少がみられましたがHRW群では有意に増加していました（9.74±0.46U/mg protein vs12.1±0.67U/mg protein ,P<0.05）。

さらにアセトアミノフェン＋NS群と比較し、HRW投与群でグルタチオン値が有意に上昇しました（878.7±76.73mg/g protein vs 499.2±48.87mg/g protein）。またその一方でHRWは、炎症パラメーター（血清TNF-α：数値略、血清IL-6：数値略）を減少させることができました。あと、HRWは4-HNE、ニトロチロシン生成、JNKリン酸化、コネキシン32、チトクロームP4502E発現を阻害すると同時に、肝臓再生を促す肝細胞分裂を促進させました。

結論

HRWは酸化ストレスや炎症を抑えるとともに肝臓再生を促すことで、アセトアミノフェンによる肝毒性を治療できることが期待できます。

＜一言＞

昔、アセトアミノフェンをアルコールで飲ませる保険金殺人事件というのがあったかと思うのですが、この実験もアセトアミノフェンで肝障害を起こした瀕死のラットに水素を与えたらどうなるかという試験です。結果はいつも通り、水素によって酸化が抑えられた、内因性の抗酸化物質が上がっていた、肝臓の障害が抑えられていたといったところです。あとは肝臓の再生も促されていた、とのことです。

巷では水素水を飲むと二日酔いがないという話があるようですが、もしかするとこの水素の肝臓への作用が関与しているのかもしれませんね。