Protective Effect of Molecular Hydrogen on D-Galactose-Induced Aging Mice

不同途徑給予分子氫對D半乳糖致衰老小鼠的保護作用

來源：Journal of Inflammation Research, , 5541-5550,

 

1. 摘要核心內容

 

本研究通過三種給氫途徑（4% H?吸入、富氫水飲用、富氫鹽水注射）探究分子氫（H?）對D-半乳糖（D-Gal）誘導衰老小鼠的保護作用：

 

H?顯著改善衰老標志物：提升血漿總抗氧化能力（TAOC↑26–35%），降低晚期糖基化終產物（AGEs↓17–28%）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α↓）、游離脂肪酸（FFA↓）和丙氨酸氨基轉移酶（ALT↓）（圖2）。

 

 

減輕組織氧化應激：在肝臟、腦和心臟中降低脂質過氧化（LPO↓）和丙二醛（MDA↓），提升超氧化物歧化酶活性（SOD↑）（圖3）。

 

 

最優給氫途徑：4% H?吸入在部分組織中效果最顯著（如腦部LPO降低最明顯），但三種途徑在多數指標上效果相當（圖3）。

 

核心結論：H?通過抗氧化機制延緩衰老，且不同給氫途徑均有效，為抗衰老干預提供新策略。

 

2. 研究目的

 

探究不同給氫途徑對衰老模型的保護效果及機制：

 

比較H?吸入（4%）、富氫水（HRW）飲用和富氫鹽水（HRS）注射的抗衰老功效。

 

量化H?在組織中的動態分布（丹麥Unisense電極實時監測）。

 

解析H?對氧化應激（LPO、MDA、SOD）和炎癥（TNF-α）的調控作用。

 

3. 研究思路

 

衰老模型 + 多途徑給氫對照：

 

動物模型：C57BL/6J小鼠皮下注射D-Gal（200 mg/kg/天）誘導衰老，持續8周。

 

給氫干預：

 

4% H?吸入：每日2小時（圖1A-B）。

 

富氫水（HRW）：H?濃度≥600 μmol/L，自由飲用（圖1C）。

 

富氫鹽水（HRS）：H?濃度≥700 μmol/L，腹腔注射（0.1 mL/10 g體重/天）。

 

檢測指標：

 

血漿衰老標志物：TAOC、AGEs、TNF-α、FFA、ALT（圖2）。

 

組織氧化應激：肝臟/腦/心臟的LPO、MDA、SOD（圖3）。

 

肝臟病理：H&E染色評估炎癥和壞死（圖4）。

 

 

H?藥代動力學：Unisense電極實時監測肝臟H?濃度變化（圖1）。

 

4. 測量數據及研究意義

（1）關鍵數據來源與意義

 

H?組織分布動力學（圖1）：

 

吸入組：5分鐘達峰值（20 μmol/L），8分鐘回落基線（圖1A-B），證明快速組織滲透。

 

HRW組：水中H?濃度維持≥600 μmol/L超8小時（圖1C），提供持續低劑量暴露。

 

意義：首次量化不同給氫途徑的H?組織濃度，解釋療效差異（如吸入組起效快，HRW組持續作用）。

 

血漿衰老標志物改善（圖2）：

 

TAOC↑、AGEs↓、TNF-α↓、FFA↓、ALT↓（p<0.05），證實H?系統抗炎與抗氧化作用*。

 

組織氧化應激緩解（圖3）：

 

肝臟/腦/心臟中LPO↓、MDA↓、SOD↑（p<0.05），顯示H?直接清除自由基并增強內源抗氧化*。

 

肝臟病理改善（圖4）：

 

H?處理組炎癥浸潤和壞死減少（vs. Model組），印證組織保護效應。

 

5. 核心結論

 

H?抗衰老機制：

 

通過清除ROS（如·OH）降低氧化損傷（LPO↓、MDA↓），激活抗氧化酶（SOD↑）。

 

抑制炎癥（TNF-α↓）和糖基化損傷（AGEs↓），減輕多器官功能障礙（ALT↓）。

 

給氫途徑比較：

 

4% H?吸入：起效最快，對腦組織氧化應激抑制最顯著（圖3D-E）。

 

HRW飲用：操作簡便，持續供氫，多數指標與吸入組等效（如TAOC↑30.6%）。

 

HRS注射：精準劑量，但組織分布受限（對腦/心臟效果較弱）。

 

臨床意義：H?生物安全性高，三種途徑均具轉化潛力，吸入可能適用于急性干預，HRW適合長期維持。

 

6. 丹麥Unisense電極（H?微傳感器）的研究意義

 

技術原理與優勢：

 

安培法實時監測：基于H?在電極表面氧化產生電流信號，實現nM級靈敏度和秒級時間分辨率。

 

組織原位檢測：微探針（40–60 μm）直接插入肝臟，避免采樣誤差（圖1）。

 

關鍵發現與科學價值：

 

量化H?藥代動力學（圖1）：

 

揭示吸入給氫的快速達峰特性（5分鐘）和短半衰期（8分鐘回落），解釋其高效性。

 

證實HRW的穩定供氫能力（H?濃度維持>600 μmol/L），支持其長期使用價值。

 

支撐療效差異機制：

 

"Unisense電極數據顯示，吸入給氫雖持續時間短，但峰值濃度高（20 μmol/L），可能更易穿透血腦屏障，故對腦氧化應激抑制更強；而HRW雖濃度低，但持續暴露，綜合效果等效。"（討論章節）

 

方法學創新：

 

突破傳統終點檢測局限，首次實現活體組織H?動態分布可視化，為給氫方案優化提供直接依據。

 

注：所有結論均嚴格基于文檔數據，Unisense電極的核心價值在于揭示H?體內動態行為，推動抗衰老精準干預策略發展。