Preventive effect of medical gas, hydrogen, on cerebral infarction neuropathy and mechanism of persistent oxidative stress resistance

医用气体氢气对脑梗死神经病变的预防作用及持续氧化应激抵抗机制

基本信息

批准号：
20K07133
负责人：
野田百美
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

卒中・脳梗塞と呼ばれる脳虚血・再灌流障害は、神経細胞体（灰白質）の障害に加え、神経軸索部分（白質）の障害が後遺症に大きく関与している。そこで白質のモデルとして用いたマウス視神経では、予めH2含有飲用水を投与したマウスから摘出した視神経がin vitroで虚血障害抵抗性を示したため、in vivoでも同様に虚血・再灌流による神経障害を予防できるのかを検討した。７日間H2水あるいは水道水（コントロール）を飲ませたマウスを用い、脳梗塞モデルを作成した。脳梗塞モデルは、中大脳動脈(MCA)梗塞９０分後、再灌流を行い、24時間後に脳固定、梗塞巣を染色・観察した。７日間という期間が短かったのか、９０分という脳梗塞時間が長すぎたのか、H2水とコントロール群で、脳梗塞部位の面積に顕著な差は見られなかった。酸化ストレス抵抗性のメカニズムをミトコンドリアのレベルで観察するため、Neuro2A細胞株（神経細胞モデル）およびヒト・ミクログリア細胞株（免疫細胞モデル）を用いて、ミトコンドリアを単離し、エネルギー代謝の変化を観察した。キノン（Q）結合チャンバーと呼ばれる場所でＨ２によって電子（e-）およびプロトン（H+）が提供されると仮定すると、キノンの還元型ユビキノールが増えると、電子伝達系が活性化され、ATP産生が亢進するというラット心臓で観察されたことと一致する。細胞をH2あるいはN2（窒素ガス：コントロール）でバブリングした培地で毎日培地交換を行い、その後、ミトコンドリアを単離し、HPLC（高速液体クロマトグラフ）で解析した。その結果、いずれの細胞種でも、H2群でコエンザイムQの増加が観察された。また、免疫細胞では、H2群で細胞数に変化はないものの、ミトコンドリアが減少することがわかった。

脑缺血和再灌注损伤（称为中风和脑梗塞）是后效应的主要因素，除了损害神经细胞体（灰质），对神经轴突部分的损害（白质）。因此，在用作白质模型的小鼠视神经中，从以前曾经给予H2饮用水的小鼠中去除的视神经表明在体外耐缺血性损害的耐药性，因此我们研究了是否在体内可以预防由缺血和再生引起的神经病。使用已获得H2水或自来水（对照）的小鼠制备脑梗塞模型7天。在大脑梗塞模型中，在脑动脉中部动脉（MCA）梗塞后90分钟进行再灌注，并在24小时后固定大脑并观察到梗塞灶。 H2水和对照组之间的大脑梗塞部位区域没有显着差异，也许是因为7天的时间很短，或者90分钟的中风时间太长。为了观察线粒体水平上氧化应激抗性的机制，使用Neuro2a细胞系（神经元细胞模型）和人类小胶质细胞系（免疫细胞模型）分离线粒体，并观察到能量代谢的改变。假设电子（E-）和质子（H+）由H2在一个称为奎因酮（Q）结合室的地方提供，这与大鼠心脏中观察到的相一致，这些物质增加了喹酮的泛硅醇减少会激活电子传输系统并增强ATP的产生。每天用H2或N2（氮气：对照）冒泡的培养基替换细胞，然后通过HPLC（高性能液相色谱法）分离线粒体并分析线粒体。结果，在所有细胞类型的H2组中观察到辅酶Q的增加。此外，发现线粒体在免疫细胞中降低，尽管H2组中的细胞数量没有变化。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

甲状腺ホルモンによるグリア細胞の制御

甲状腺激素对神经胶质细胞的控制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
生体の科学【増大特集】脳とからだ
影响因子：
0
作者：
Enokiya Tomoyuki;Nishikawa Kohei;Hamada Yugo;Ikemura Kenji;Sugimura Yoshiki;Okuda Masahiro;野田百美
通讯作者：
野田百美

Homeostatic and endocrine responses as the basis for systemic therapy with medical gases: ozone, xenon and molecular hydrogen.