Hydrogen promotes the activation of Cu, Zn superoxide dismutase in a rat corneal alkali-burn model

氫氣促進大鼠角膜堿燒傷模型中銅、鋅超氧化物歧化酶的激活

來源：Int J Ophthalmol, Vol. 13, No. 8, Aug.18, 2020

 

1. 論文摘要核心內容

 

研究揭示了氫氣（H?）通過激活銅鋅超氧化物歧化酶（SOD1）減輕大鼠角膜堿燒傷損傷：

 

 

H?點眼治療顯著減少炎癥細胞浸潤（圖4B）和新生血管形成（圖3B），并上調角膜上皮細胞中SOD1的胞質表達水平（圖6A）及活性（2.5倍提升，圖6C）。

 

 

 

機制：H?不僅直接清除自由基，還通過激活SOD1間接抑制氧化應激，促進角膜修復（圖6B）。

 

結論：H?通過雙重抗氧化途徑（直接清除自由基 + SOD1激活）保護角膜免受堿燒傷損傷。

 

2. 研究目的

 

探究H?治療角膜堿燒傷的作用機制，重點驗證：

 

H?是否通過激活SOD1間接抑制氧化應激？

 

旨在為角膜堿燒傷提供新型抗氧化治療策略。

3. 研究思路

 

1.動物模型：

 

104只Wistar大鼠單眼角膜堿燒傷（1 mol/L NaOH，1分鐘）。

 

分組：生理鹽水組（Saline） vs. H?溶解生理鹽水組（H?）。

2.干預：

 

傷前/后連續(xù)5分鐘H?溶液點眼（圖1A）。

 

H?溶液制備：真空艙飽和H?（87.2%濃度，圖1B）。

 

3.多維度評估：

 

炎癥：中性粒細胞（EST染色）、巨噬細胞（ED1/ED2免疫組化，圖5）。

 

新生血管：血管內皮細胞標記（JG12免疫組化，圖3）。

 

氧化損傷：DNA氧化標志物（8-OHdG，圖4A）。

 

SOD1表達：胞質SOD1免疫組化（圖6）。

 

超微結構：低真空掃描電鏡（LV-SEM）觀察膠原纖維（圖4C）。

 

4. 關鍵數據及研究意義

(1) H?抑制炎癥與新生血管（圖3-5）

 

 

數據：

 

H?組炎癥細胞減少60%（圖4B），新生血管減少60%（圖3B）。

 

M2巨噬細胞（ED2?）顯著增加（圖5C），促進抗炎修復。

 

意義：H?通過調節(jié)免疫細胞表型（M1→M2）加速傷口愈合。

 

(2) SOD1激活（圖6）

 

 

數據：

 

H?組SOD1蛋白表達升高4.8倍（vs. Saline組1.8倍，圖6C）。

 

SOD1活性在傷后6小時達峰值（圖6B）。

 

意義：首次證實H?在角膜中激活SOD1，提供間接抗氧化保護。

 

(3) 組織結構保護（圖2, 4C）

 

 

數據：

 

H?組角膜透明度高，膠原纖維排列有序（LV-SEM，圖4C）。

 

Saline組嚴重角膜混濁伴前房積血（圖2B）。

 

意義：H?維持角膜基質結構完整性，防止瘢痕形成。

 

5. 丹麥Unisense電極數據的核心意義

(1) 技術突破

 

 

實時定量H?濃度：Unisense針型傳感器精確監(jiān)測溶解H?濃度（圖1B），保障實驗可重復性。

 

質量控制：確認H?溶液濃度從87.2%降至47.2%（輸液30分鐘），解釋治療窗限制（圖1B）。

 

(2) 科學價值

 

1.標準化治療基礎：

 

明確H?溶液有效濃度閾值（>47%），為臨床制劑提供參考。

2.機制關聯(lián)性驗證：

 

H?濃度衰減曲線（圖1B）與SOD1活性時程（圖6B）吻合，提示H?劑量依賴效應。

3.技術不可替代性：

 

傳統(tǒng)方法無法實時監(jiān)測溶解H?，Unisense數據是鏈接H?給藥與生物學效應的關鍵橋梁。

 

(3) 轉化啟示

 

 

精準醫(yī)療：Unisense技術可優(yōu)化H?點眼液制備工藝，確保臨床療效。

 

跨疾病應用：該技術適用于其他H?治療研究（如視網膜缺血、白內障手術）。

 

6. 研究結論

 

1.H?點眼治療通過雙重途徑保護角膜：

 

直接清除自由基 + 激活SOD1間接抗氧化。

2.H?調節(jié)免疫微環(huán)境：

 

抑制促炎細胞（中性粒細胞、M1巨噬細胞），促進修復型M2巨噬細胞浸潤。

3.Unisense電極的核心作用：

 

保障H?溶液濃度精準可控，為機制研究提供技術基石。

 

圖示核心發(fā)現

 

[H?溶解濃度實時監(jiān)測（Unisense）] → [SOD1活性↑] → [炎癥↓ + 新生血管↓]

 

[角膜結構完整性維持] → [視覺功能保護]

 

研究啟示：

 

H?點眼液有望成為角膜堿燒傷的臨床輔助療法，而Unisense技術是實現治療標準化的關鍵工具。