研究簡介:分子氫(H2)在十年前作為一種有效的治療手段出現，并吸引了越來越多的關注。氫氣的有益作用歸因于其抗氧化和抗炎功能，以及誘導防御反應和賦予保護作用的能力。值得注意的是，H2對細胞功能沒有已知的不良影響。在生理條件下，腸道微生物群會產生大量的H2。然而內源性產生的H2濃度不足以治療疾病或恢復正常的生理功能。只有在應用外源性H2時才能觀察到顯著效果。H2可以通過吸入、口服或注射H2飽和溶液的方式給藥。也可以通過局部應用H2飽和水或混合化學反應生成H2的方式經皮給藥。所有這些方法都能實現H2濃度的短暫增加，并對細胞功能產生有益影響。盡管吸入或口服H2是主要的給藥方式，但經皮應用H2能夠實現針對特定組織的靶向遞送，從而在局部形成強大的H2濃度梯度并發揮作用。


研究人員使用了8周大的雄性無毛小鼠（SKH-1），通過反復局部涂抹氧化唑酮建立類似特應性皮炎的皮膚損傷模型。氧化唑酮是一種能夠引起皮膚過敏和氧化損傷的化學物質。實驗組的小鼠接受了氫氣裝置治療，該裝置通過化學反應產生氫氣，并將其密封在皮膚受損區域；而對照組則使用不產生氫氣的裝置。研究結果顯示，氫氣裝置顯著減輕了氧化唑酮誘導的皮膚損傷。具體表現為皮膚紅斑和脫屑程度的降低，以及皮膚厚度的減少。


此外，氫氣裝置還顯著降低了皮膚中丙二醛（MDA）的水平，表明其具有抗氧化作用，能夠減輕氧化損傷。血清中白細胞介素-1β（IL-1β）水平的降低進一步證實了氫氣的抗炎作用。本研究為氫氣在皮膚疾病治療中的應用提供了有力的實驗依據，尤其是在特應性皮炎等炎癥性皮膚疾病的治療中。氫氣裝置的設計和應用為氫氣的局部給藥提供了一種新的方法，具有操作簡便、副作用小等優點。


Unisense氫氣微電極的應用


Unisense微電極被用于檢測氫氣裝置在小鼠皮膚中氫氣的擴散情況。使用的針狀微電極，將氫氣微電極插入小鼠皮膚受損區域的下方，然后將氫氣產生裝置牢固地貼附在插入電極的皮膚區域。通過電極檢測氫氣在皮膚組織中的濃度變化。測試數據結果顯示，皮膚下的氫氣濃度顯著升高，最高可達60-70μM，并且在移除裝置后，氫氣濃度并未立即下降，而是緩慢降低。


實驗結論


氫氣對氧化唑酮誘導的小鼠皮膚損傷具有顯著的治療效果，能夠減輕皮膚損傷、降低氧化損傷和炎癥反應。氫氣裝置顯著減輕了氧化唑酮誘導的皮膚損傷，表現為皮膚紅斑和脫屑程度的降低，以及皮膚厚度的減少。氫氣裝置顯著降低了皮膚中MDA的水平，表明其具有抗氧化作用，能夠減輕氧化損傷。氫氣裝置顯著降低了血清中IL-1β的水平，表明其具有抗炎作用，能夠抑制氧化唑酮引起的炎癥反應。能夠在皮膚下維持較高濃度的氫氣，且在移除裝置后氫氣濃度仍能維持較長時間。氫氣通過局部給藥的方式，能夠高效、非侵入性地將氫氣輸送到目標組織，具有潛在的臨床應用價值。

圖1、氫氣對噁唑酮誘導皮膚病變小鼠皮膚特性的影響。A，氫氣治療組和對照組背部皮膚厚度。噁唑酮在第1至30天應用。氫氣釋放貼片按圖中紅色箭頭所示應用。皮膚厚度值為均值±標準差(n=5)。顯著性通過雙向方差分析(ANOVA)和Dunnett事后檢驗分析。惰性載體處理(對照組)與氫氣處理(實驗組)之間的顯著差異(*p<0.05，**p<0.005)用星號標記。B，不同處理小鼠的代表性皮膚圖像。噁唑酮應用至第30天。氫氣治療從第30天后開始。

圖2、背部(噁唑酮暴露，“+”)和側部(未暴露于噁唑酮，“-”)皮膚樣本中的丙二醛(MDA)水平。對照組——未接受氫氣治療的小鼠。實驗組——接受H2治療的小鼠。數值為均值±標準差(n=5)。數據通過雙向方差分析和Tukey事后檢驗分析。惰性載體處理(對照組)與氫氣處理(實驗組)之間的顯著差異(p<0.0005)用星號標記。*p<0.0001表示側部(未暴露于噁唑酮)與背部(噁唑酮處理)皮膚樣本之間的顯著差異。

圖3、H2對IL-1β水平的影響。血清樣本在實驗最后一天(第34天，圖1)采集。數值為均值±標準差(n=5)。對照組與實驗組(氫氣處理)之間的顯著差異通過學生t檢驗確定。

圖4、H2氣體在皮膚下的擴散。數據通過插入皮膚下的H2微電極(Unisense)獲得。氫氣生成裝置牢固固定在插入電極的皮膚區域。代表性圖表顯示了本研究中使用的H2生成裝置變體的H2濃度增加情況。袋子由KT膠帶和Mylar制成，H2通過圖S2詳述的反應生成。裝置貼附和移除的時間點用箭頭標示。H2最大濃度為60-70μM。移除袋子后，H2濃度緩慢下降。


結論與展望


研究人員開發了一種H2生成裝置，用于治療噁唑酮誘導的小鼠皮炎模型。噁唑酮是一種已知會引起皮膚致敏、過敏樣癥狀和氧化損傷的化學物質。更具體地說，噁唑酮能夠引發類似于特應性皮炎和接觸性皮炎的皮膚炎癥性病變。由于H2以其抗氧化和抗炎活性著稱，證明所開發的方法對皮炎樣皮膚病變的療效。本研究為氫氣在皮膚疾病治療中的應用提供了有力的實驗依據，尤其是在特應性皮炎等炎癥性皮膚疾病的治療中。氫氣裝置的設計允許氫氣高效、非侵入性地輸送到目標組織。通過氫氣微電極（unisense）檢測，發現氫氣能夠在皮膚下維持較高濃度，并在移除裝置后仍能維持較長時間。這一特性使得氫氣裝置在局部給藥方面具有顯著優勢，尤其是在治療皮膚疾病時。Unisense微電極在本研究中發揮了重要作用，它能夠實時、準確地監測氫氣在小鼠皮膚組織中的擴散情況，為評估氫氣裝置的治療效果提供了關鍵數據支持。通過該設備，研究人員可以直觀地了解氫氣在皮膚中的分布和作用時間，從而為氫氣治療皮膚損傷的機制研究提供了有力依據。氫氣裝置的設計和應用為氫氣的局部給藥提供了一種新的方法，具有操作簡便、副作用小等優點。未來的研究可以進一步探索氫氣裝置在其他皮膚疾病中的應用潛力，以及其在人類中的臨床效果。