Hít khí hydro có tác dụng hạ huyết áp

Một nghiên cứu lâm sàng gần đây đã chứng minh rằng chạy thận nhân tạo bằng dịch lọc có chứa hydro (H 2 ) giúp cải thiện việc kiểm soát huyết áp ở bệnh thận giai đoạn cuối. Ở đây, chúng tôi đã kiểm tra xem liệu H 2 có ảnh hưởng đến tăng huyết áp ở mô hình động vật hay không. Chúng tôi đã cho 5/6 con chuột bị thận hư hít phải H 2 (1,3% H 2  + 21% O 2  + 77,7% N 2 ) hoặc hỗn hợp khí đối chứng (21% O 2  + 79% N 2 ) trong 1 giờ mỗi ngày. H 2 bị ức chế làm tăng huyết áp đáng kể sau khi cắt thận 5/6. Tác dụng chống tăng huyết áp của H 2cũng được xác nhận ở chuột trong tình trạng tăng huyết áp ổn định 3 tuần sau khi cắt thận. Để xem xét tác động chi tiết của H 2 đối với tăng huyết áp, chúng tôi đã sử dụng một hệ thống đo từ xa được cấy ghép để liên tục theo dõi huyết áp. H 2 có tác dụng chống tăng huyết áp không chỉ khi nghỉ ngơi vào ban ngày mà còn cả khi hoạt động vào ban đêm. Phân tích phổ biến đổi huyết áp cho thấy H 2 cải thiện sự mất cân bằng tự chủ, cụ thể là bằng cách ức chế hệ thần kinh giao cảm hoạt động quá mức và tăng cường hoạt động của hệ thần kinh phó giao cảm; những tác dụng này đồng thời xảy ra với tác dụng hạ huyết áp. Kết luận, phơi nhiễm H 2 mỗi ngày trong 1 giờ có tác dụng hạ huyết áp ở mô hình động vật bị tăng huyết áp.

Giới thiệu

Hydro phân tử (H 2 ) là một loại khí đa năng có đặc tính chống oxy hóa và chống viêm và không có tác dụng phụ rõ ràng 1 . Trước đây chúng tôi đã chứng minh trên các mô hình động vật rằng hít H 2 là một lựa chọn điều trị đầy hứa hẹn cho chấn thương do thiếu máu cục bộ - tái tưới máu trong các cơ sở chăm sóc cấp cứu và quan trọng như nhồi máu cơ tim cấp, ngừng tim và sốc xuất huyết 2 , 3 , 4 , 5 . Chúng tôi cũng đã tiến hành một nghiên cứu lâm sàng bằng chứng về khái niệm để xác nhận tính hiệu quả và an toàn của liệu pháp hít khí H 2 cho bệnh nhân nhồi máu cơ tim cấp và hội chứng sau ngừng tim 6,7 .. Một thử nghiệm đối chứng ngẫu nhiên, mù đôi, đa trung tâm hiện đang được tiến hành để kiểm tra tác dụng điều trị của H 2 đối với tổn thương não ở những bệnh nhân được hồi sức sau ngừng tim để được Bộ Y tế, Lao động và Phúc lợi 8 phê duyệt . Ngoài việc ức chế tổn thương do tái tưới máu do thiếu máu cục bộ, H 2 đã được chứng minh trong các nghiên cứu trên động vật để ngăn chặn hiệu quả các cơn bão cytokine trong trạng thái phản ứng quá mức của hệ thống miễn dịch. Đáng chú ý, Ủy ban Y tế và Sức khỏe Quốc gia Trung Quốc khuyến cáo hít H 2 ngoài liệu pháp O 2 nói chung để điều trị bệnh do coronavirus 2019 (COVID-19)-viêm phổi liên quan hoặc hội chứng suy hô hấp cấp tính, và ảnh hưởng của H 2Gần đây, bệnh nhân hít phải COVID-19 đã được báo cáo 9 , 10 .

Tỷ lệ tăng huyết áp ở người lớn trên toàn cầu được ước tính là 1,13 tỷ 11 . Tăng huyết áp là một yếu tố nguy cơ mạnh của bệnh tim mạch và bệnh thận mãn tính, với hơn 80% bệnh nhân mắc bệnh thận mãn tính 12 , 13 bị tăng huyết áp . Khi tăng huyết áp làm tăng nhanh sự suy giảm chức năng thận và thúc đẩy sự phát triển của bệnh tim mạch, việc quản lý tăng huyết áp thích hợp ở bệnh nhân bệnh thận mãn tính là điều tối quan trọng 14 , 15 . Mặc dù tầm quan trọng của việc kiểm soát huyết áp đã được nhấn mạnh, hơn 60% bệnh nhân tăng huyết áp không hạ huyết áp xuống mức mục tiêu 16 một cách đầy đủ .

Gần đây, Nakayama et al. đã phát triển một phương pháp mới để tạo dịch thẩm tách H 2 bằng cách thẩm thấu ngược H 2 được hình thành thông qua điện phân nước máy tinh khiết, và chứng minh rằng so với chạy thận nhân tạo bằng dịch lọc tiêu chuẩn, thẩm tách bằng dịch lọc tăng cường H 2 cải thiện việc kiểm soát huyết áp ở bệnh nhân đang chạy thận nhân tạo duy trì mãn tính 17 , 18 . Ảnh hưởng của H 2 đến huyết áp chỉ rõ ràng ở những bệnh nhân có huyết áp tâm thu sau lọc máu cao hơn 140 mmHg.

Dựa trên bằng chứng của thử nghiệm lâm sàng này, chúng tôi đã điều tra xem liệu H 2 có tác dụng hạ huyết áp trên mô hình chuột bị tăng huyết áp hay không.

Các kết quả

Phát triển hệ thống hít H 2 chuẩn độ

Để xác định tốc độ dòng chảy H 2 thích hợp , chúng tôi ước tính các thông số hô hấp của chuột như sau: thể tích thủy triều, 2 mL; nhịp thở, 115 mỗi phút; và nồng độ CO 2 thở ra , 4%. Dựa trên các thông số này, chúng tôi ước tính thể tích mỗi phút là 0,23 L / phút, với thể tích bài tiết CO 2 là 9,2 × 10 –3 L / phút. Quy định nồng độ CO 2 cho phép trong hộp nhỏ hơn 0,1% dẫn đến tốc độ dòng khí yêu cầu được tính toán là> 9,2 L / phút; do đó chúng tôi đã sử dụng tốc độ dòng khí là 10 L / phút. Chúng tôi đã kiểm tra tính đồng nhất của dòng khí trong hộp bằng cách cho khí nitơ tinh khiết chảy ở 10 L / phút và đo O 2tập trung tại chín địa điểm khác nhau. Chúng tôi nhận thấy rằng nồng độ O 2 giảm nhanh hơn ở gần cửa ra của hộp (tức là khu vực 3, 4, 7 và 8; Hình  1 a) so với các khu vực khác (Hình  1 b). Để giải quyết sự không đồng nhất này, chúng tôi khoan các lỗ trên cả hai mặt của hộp, điều này mang lại tốc độ giảm nồng độ O 2 đồng đều ở tất cả các vị trí (Hình  1 c). Ngoài ra, cần khoảng 2 phút để nồng độ O 2 đạt đến 0%, cho thấy rằng cần ít nhất 2 phút để tẩy sạch trước khi thu được nồng độ khí ổn định. Khi hỗn hợp khí gồm 1,3% H 2 và 21% O 2 trong N 2được bơm vào hộp, nồng độ H 2 đồng đều ở tất cả các khu vực, đạt 1,3% khoảng 2 phút kể từ khi bắt đầu dòng khí (Hình  1 d).

Sơ đồ phát triển thiết bị hít H 2 chuẩn độ. ( a ) Một máy dò khí di động được đặt ở chín khu vực của hộp thuốc mê (được chỉ ra bằng các số khoanh tròn) và nồng độ khí được đo. Tổng cộng có 10 lỗ được khoan trên hai mặt của hộp để cải thiện sự đồng nhất của nồng độ khí. ( b ) Kết quả đo nồng độ O 2 trước khi khoan lỗ. Nồng độ giảm nhanh hơn ở những khu vực gần cửa thoát khí hơn. ( c ) Kết quả đo nồng độ O 2 sau khi khoan 10 lỗ trên hai mặt hộp. Với các lỗ, sự giảm nồng độ oxy trở nên đồng đều giữa tất cả chín khu vực. ( d ) HNồng độ 2nồng độ sau khi bắt đầu tiêm. Nồng độ H 2 tăng đồng đều ở tất cả các khu vực và không khí trong hộp được thay thế bằng H 2 bơm vào sau 2 phút.

Một giờ hàng ngày H 2 kéo dài một giờ mỗi ngày trong 4 tuần ngăn chặn sự gia tăng huyết áp ở 5/6 con chuột bị cắt thận

Chuột bị mổ giả (Sham) hoặc cắt bỏ 5/6 thận (5/6 Nx). Những con chuột sau 5/6 Nx được chia ngẫu nhiên thành hai nhóm: phơi nhiễm H 2 (5/6 Nx + H 2 ) 1 giờ hàng ngày và đối chứng (kiểm soát 5/6 Nx) trong 4 tuần (Hình bổ sung S1 a). Nx một giai đoạn 5/6 được tiến hành bởi một bác sĩ phẫu thuật lành nghề bằng cách sử dụng vi phẫu mang lại kết quả có thể lặp lại với rất ít sai số, bằng chứng là mức độ tổn thương thận là đồng đều giữa các cá nhân (Hình bổ sung S1 b – e). Hai nhóm không khác nhau về thời gian thay đổi thể tích nước tiểu (Hình bổ sung S1 b), độ thanh thải creatinine (Hình bổ sung S1 c), nitơ urê máu (BUN) (Hình bổ sung S1 .d), creatinine (Hình bổ sung S1 h – j). Những kết quả này cho thấy rằng 1 giờ mỗi ngày H 2e), hoặc trọng lượng thận trái (Hình bổ sung. S1 f.). Đáng chú ý, nhóm 5/6 Nx + H 2 cho thấy sự phục hồi cân nặng sau phẫu thuật nhanh hơn so với nhóm chứng 5/6 Nx ( P  = 0,08), mặc dù sự khác biệt về trọng lượng cơ thể giữa hai nhóm đã biến mất sau 4 tuần (Hình bổ sung. S1 g) . Huyết áp động mạch, được đo bằng đầu dò áp lực đặt ở động mạch đùi phải 4 tuần sau 5/6 Nx, ở nhóm 5/6 Nx + H 2 thấp hơn đáng kể so với nhóm 5/6 Nx đối chứng (Hình bổ sung. Liệu pháp S1 có thể ngăn chặn sự tăng huyết áp sau 5/6 Nx mà không ảnh hưởng đến mức độ suy thận.

Tác dụng chống tăng huyết áp của liệu pháp H 2 xảy ra ngay cả khi điều trị chậm trễ

Huyết áp có thể đã giảm vì H 2 làm giảm tình trạng viêm liên quan đến việc cắt thận. Để kiểm tra giả thuyết này, chúng tôi kiểm tra xem liệu tác dụng hạ huyết áp có tồn tại ngay cả khi bắt đầu hít H 2 3 tuần sau 5/6 Nx hay không. Huyết áp được đo hàng tuần bằng cách sử dụng dây quấn đuôi. Ba mươi bốn con chuột bị 5/6 Nx; trong số này, 4 con chuột có huyết áp trung bình không tăng lên 105 mmHg hoặc hơn 3 tuần sau 5/6 Nx đã bị loại khỏi các thí nghiệm tiếp theo. 30 con chuột còn lại được phân ngẫu nhiên vào các nhóm điều trị và nhóm chứng (Hình  2 a). Bốn tuần điều trị H 2 1 giờ mỗi ngày làm giảm đáng kể huyết áp tâm thu và huyết áp trung bình so với nhóm chứng (Hình.  2b – d). Nó cũng cho thấy xu hướng giảm nhịp tim, mặc dù sự khác biệt giữa 2 nhóm là không đáng kể (Hình  2 e).

Liệu pháp H 2 có tác dụng chống tăng huyết áp ngay cả khi bắt đầu 3 tuần sau khi cắt thận 5/6. ( a ) Quy trình thực nghiệm để đo ảnh hưởng của việc chậm sử dụng H 2 đến huyết áp ở 5/6 con chuột bị cắt thận (5/6 Nx). 5/6 Nx được thực hiện trên chuột (N = 34) 3 tuần trước khi bắt đầu hít khí. Chuột được chia ngẫu nhiên thành nhóm H 2 (N = 15) và nhóm đối chứng (N = 15) vào ngày hít khí đầu tiên (ngày 0). Bốn con chuột không bị tăng huyết áp đã bị loại khỏi thí nghiệm này. Hít khí 1 giờ hàng ngày được tiếp tục trong 4 tuần. ( b ) HA tâm thu, ( c ) HA trung bình, ( d ) HA tâm trương, và ( e) nhịp tim. Các thông số huyết động được đo hàng tuần bằng phương pháp quấn đuôi (đầu mũi tên trắng). Huyết áp BP , nhịp đập bpm mỗi phút, chuột LEW Lewis, cắt thận Nx . Dữ liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± SE. N = 15 trong mỗi nhóm. Mô hình hiệu ứng hỗn hợp * P <0,05, ** P <0,01.

H 2 làm giảm bớt sự mất cân bằng hệ thống thần kinh tự chủ ở 5/6 con chuột bị cắt thận

Để xem xét chi tiết hơn tác dụng chống tăng huyết áp của H 2 , chúng tôi đã tiến hành theo dõi huyết áp mãn tính và liên tục bằng phương pháp không xâm lấn với hệ thống đo từ xa cấy ghép không dây (Hình  3 a). Bắt đầu hít khí vào ngày 5/6 Nx và tiếp tục trong 4 tuần. Một lần nữa, không có sự khác biệt về thời gian thay đổi chức năng thận giữa hai nhóm (Hình bổ sung S2 a, b). Thời gian hít khí dài hơn dẫn đến giảm huyết áp ở nhóm 5/6 Nx + H 2 nhiều hơn so với nhóm 5/6 Nx đối chứng (P <0,05) (Hình  3 b). Khi điều trị tiếp tục, xu hướng giảm nhịp tim trở nên rõ ràng hơn ở 5/6 Nx + H 2nhưng sự khác biệt không đáng kể (Hình  3 c).

Tác dụng chống tăng huyết áp của H 2 có liên quan đến việc cải thiện rối loạn chức năng hệ thần kinh tự chủ. ( a) Quy trình thử nghiệm để theo dõi huyết áp liên tục không xâm lấn sử dụng máy đo từ xa cấy ghép không dây ở 5/6 con chuột được cắt thận (5/6 Nx). Máy phát đo từ xa được cấy 1 tuần trước ngày 5/6 Nx. Hít khí hàng ngày được bắt đầu ngay sau ca cắt thận 5/6 (Nx) (ngày 0) và được tiếp tục trong 4 tuần. Giám sát huyết động được thực hiện hàng tuần bằng hệ thống đo từ xa. Huyết áp và nhịp tim được theo dõi liên tục trong 60 phút, được ghi lại 6 giờ sau khi ngừng điều trị bằng phương pháp hít thở, được sử dụng làm dữ liệu ban ngày ở trạng thái nghỉ ngơi. 60 phút được ghi lại trong khoảng thời gian từ 1:30 đến 2:30 sáng (giữa chu kỳ đen tối) được sử dụng làm dữ liệu ban đêm ở trạng thái hoạt động. Ngày bắt đầu hít khí được xác định là ngày 0. Do đó, huyết áp ban ngày vào ngày 0 đại diện cho huyết áp tại thời điểm 6 giờ sau H2 lần hít vào và huyết áp ban đêm vào ngày 0 thể hiện huyết áp trong khoảng thời gian từ 1:30 đến 2:30 sáng trước khi bắt đầu hít H 2 . ( b – e ) Bản ghi từ xa các thông số huyết động trong chu kỳ ánh sáng. ( b ) Diễn biến thời gian của sự thay đổi áp lực động mạch trung bình (MAP) và ( c ) nhịp tim. ( d ) Thay đổi (Δ) công suất tần số thấp (LF) và ( e ) công suất tần số cao (HF) từ ngày đầu tiên đến 4 tuần sau khi cắt thận. Công suất tần số thấp LF nu ở đơn vị chuẩn hóa (nu), công suất tần số cao HF nu ở đơn vị chuẩn hóa, TTIcấy máy phát đo xa. Dữ liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± SE. Mô hình hiệu ứng hỗn hợp để phân tích MAP và nhịp tim, * P <0,05; xét nghiệm theo cặp để phân tích sự biến thiên huyết áp, † P <0,05. ( f – i ) Các bản ghi từ xa trong chu kỳ tối. ( f ) Thời gian thay đổi trong MAP, ( g ) nhịp tim, ( h ) công suất LF và ( i ) công suất HF. Mô hình hiệu ứng hỗn hợp, * P <0,05.

Để kiểm tra ảnh hưởng của liệu pháp H 2 đối với hoạt động của hệ thần kinh tự chủ, chúng tôi đã tiến hành phân tích quang phổ biến thiên huyết áp. Các thành phần quang phổ thu được theo đơn vị chuẩn hóa (nu). Công suất tần số thấp (LF) biểu thị một giai điệu chủ yếu là giao cảm, trong khi tần số cao (HF) biểu thị một giai điệu chủ yếu là phó giao cảm. Mặc dù sự gia tăng công suất LF và giảm công suất HF theo thời gian liên quan đến 5/6 Nx cho thấy xu hướng bị ức chế khi hít phải H 2 , kết quả không có ý nghĩa khi so sánh với các biến liên tục trong thời gian 4 tuần (Hình bổ sung . S2 c, d). Ngược lại, so sánh sự thay đổi từ mức cơ bản (ngày 0) đến 4 tuần sau khi bắt đầu H 2hít vào, sự gia tăng công suất LF và giảm công suất HF được quan sát thấy ở nhóm 5/6 Nx đối chứng bị kìm hãm đáng kể ở nhóm 5/6 Nx + H 2 (Hình  3 d, e).

Tiếp theo, chúng tôi kiểm tra xem liệu pháp H 2 kéo dài 1 giờ mỗi ngày có ảnh hưởng đến huyết áp, nhịp tim và hoạt động thần kinh tự chủ ngay cả trong thời gian hoạt động về đêm hay không. Chúng tôi đã phân tích dữ liệu huyết áp và nhịp tim trong 60 phút được ghi lại trong khoảng thời gian từ 1:30 đến 2:30, tức là ở giữa pha tối (từ 21: 00-7: 00 ngày hôm sau). Thời gian điều trị lâu hơn dẫn đến giảm huyết áp, nhịp tim và công suất LF nhiều hơn và tăng công suất HF ở nhóm 5/6 Nx + H 2 so với nhóm 5/6 Nx đối chứng (Hình  3 f – i ).

Thảo luận

Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh thực nghiệm tác dụng dược lý của H 2 đối với bệnh tăng huyết áp ở chuột. Chúng tôi nhận thấy rằng việc cho 5/6 con chuột Nx tiếp xúc với 1,3% H 2 trong 1 giờ mỗi ngày trong 4 tuần đã ngăn chặn đáng kể sự gia tăng huyết áp do 5/6 Nx.

H 2 có thể làm giảm huyết áp chỉ bằng cách giảm viêm cục bộ ở thận do 5/6 Nx gây ra. Chúng tôi đã kiểm tra điều này bằng cách lặp lại thí nghiệm ở những con chuột đã hồi phục hoàn toàn sau cuộc xâm lấn phẫu thuật. Điều trị hít H 2 được bắt đầu vào 3 tuần sau 5/6 Nx và tiếp tục trong 4 tuần; Huyết áp được đo hàng tuần trong suốt thời kỳ này bằng dây quấn đuôi. Kết quả của chúng tôi khẳng định rằng H 2 làm giảm đáng kể huyết áp ở 5/6 chuột Nx trong giai đoạn mãn tính, hỗ trợ rằng H 2 có tác dụng chống tăng huyết áp độc lập với các đặc tính chống viêm của nó trong giai đoạn chu phẫu.

Để nghiên cứu chi tiết hơn ảnh hưởng của H 2 đến huyết áp, chúng tôi đã sử dụng một hệ thống đo từ xa được cấy ghép để theo dõi huyết áp liên tục. Thí nghiệm này cho thấy H 2 phát huy tác dụng chống tăng huyết áp không chỉ khi nghỉ ngơi vào ban ngày, mà còn trong giai đoạn hoạt động về đêm. Phân tích phổ của chúng tôi về sự thay đổi huyết áp cho thấy H 2 giảm thiểu sự mất cân bằng tự chủ do 5/6 Nx, cụ thể là bằng cách ức chế hệ thần kinh giao cảm hoạt động quá mức và tăng cường hoạt động của hệ thần kinh phó giao cảm; tác dụng này trùng hợp với tác dụng hạ huyết áp của nó.

Nghiên cứu trước đây của chúng tôi cho rằng H 2 hít vào làm giảm huyết áp bằng cách tác động trực tiếp lên não. Gần đây nhất, chúng tôi đo động lực H 2 trong máu của lợn sau một lần thở H 2 19 . Kết quả thí nghiệm của chúng tôi cho thấy H 2 không chỉ khuếch tán từ phổi mà còn được vận chuyển hiệu quả qua dòng máu động mạch đến các cơ quan trên khắp cơ thể, nơi nó được chuyển hóa năng động. Hít phải H 2 làm tăng nồng độ H 2 trong máu động mạch cảnh lên nồng độ cao hơn bất kỳ nơi nào khác trong cơ thể. Những động lực quan sát được đối với nồng độ H 2 trong máu sau H 2hít vào cho thấy tác dụng hạ huyết áp của nó được thực hiện thông qua tác động trực tiếp lên não.

Tích lũy bằng chứng chỉ ra rằng tăng huyết áp ở 5/6 chuột Nx là do tăng hoạt động thần kinh giao cảm gây ra bởi sự tương tác gây bệnh giữa thận và não. Người ta đã báo cáo rằng tỷ lệ luân chuyển norepinephrine từ các nhân sau vùng dưới đồi ở chuột 5/6 Nx cao hơn ở chuột đối chứng 20 . Thân rễ hai bên lưng đã được chứng minh là có thể ngăn ngừa sự gia tăng huyết áp và sự luân chuyển norepinephrine ở nhân sau vùng dưới đồi 21 . Những kết quả này chỉ ra rằng các xung động cảm giác thận tăng lên được tạo ra ở thận bị tổn thương và truyền đến não, nơi chúng kích thích các trung tâm vận mạch, từ đó kích hoạt hoạt động thần kinh giao cảm mạnh mẽ đến hệ tim mạch và thận và dẫn đến sự phát triển của tăng huyết áp.22 , 23 . Kết quả của chúng tôi cho thấy H 2 có tác dụng hạ huyết áp mà không ảnh hưởng đến mức 5/6 rối loạn chức năng thận liên quan đến Nx; điều này hỗ trợ kết luận rằng H 2 tác động trực tiếp lên não thay vì làm giảm việc tạo ra các xung cảm giác ở thận.

Tiềm năng điều trị của H 2 ở người là rất hứa hẹn, nhưng nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn đầu. Các báo cáo giai thoại về việc cân bằng H 2 trong hệ thống thần kinh tự chủ đã được sử dụng trong việc bán hàng hóa liên quan đến H 2 . H 2 đã được quảng cáo để cải thiện nhiều tình trạng bao gồm bệnh thần kinh tự trị, mất ngủ, trầm cảm, cứng vai, đau đầu, chán ăn và các bệnh liên quan đến căng thẳng. Không có tác dụng nào trong số những tác dụng này đã được chứng minh bằng thực nghiệm; đây là nghiên cứu thực nghiệm đầu tiên cho thấy H 2cải thiện sự mất cân bằng tự chủ. Tuy nhiên, những tác dụng này chưa được chứng minh ở người và cơ chế đạt được tác dụng này vẫn chưa được biết rõ. Nghiên cứu tiền lâm sàng và nghiên cứu lâm sàng của chúng tôi trước đây đã chứng minh rằng H 2 làm giảm tổn thương cơ quan do thiếu máu cục bộ - tái tưới máu trong các tình huống cấp cứu y tế khác nhau, bao gồm nhồi máu cơ tim 2 , 24 , sốc xuất huyết 5 , 25 và ngừng tim xuất viện 3 , 4 , cũng như trong cấy ghép nội tạng 26 . Chọn lọc gốc hydroxyl (• OH) có chọn lọc đã được chấp nhận rộng rãi như là cơ chế hoạt động có khả năng nhất của H 2 . Mặc dù H 2đã được chứng minh là loại bỏ chọn lọc • OH trong ống nghiệm 27 , liệu H 2 có làm giảm ứng suất oxy hóa bằng cách loại bỏ • OH ở cấp độ tế bào và mô hay không vẫn chưa rõ ràng.

Kích hoạt các dây thần kinh giao cảm có thể dẫn đến huyết áp cao. Hirooka và cộng sự . cho thấy rằng một vùng não, vùng tủy bên ngực (RVLM), rất quan trọng đối với việc kích hoạt các dây thần kinh giao cảm, với sự giảm hoạt động của oxit nitric và tăng sản xuất ROS trong RVLM theo cơ chế 28 , 29 , 30 của nó . Campese và cộng sự . cũng cho thấy rằng việc tăng sản xuất ROS xảy ra trong não trong quá trình kích hoạt giao cảm trung ương, xảy ra trong chấn thương thận 31 , 32 . H 2 có thể ức chế hoạt động giao cảm trung ương bằng cách quét ROS trong RVLM, do đó làm giảm huyết áp và nhịp tim.

Mặc dù không phải là trọng tâm của nghiên cứu của chúng tôi, điều đáng chú ý là điều trị H 2 sau phẫu thuật đã làm giảm mức độ sụt cân và thúc đẩy phục hồi cân nặng sau khi cắt thận. Giảm cân sau phẫu thuật ở người góp phần vào tiên lượng xấu do làm tăng khả năng biến chứng và làm suy yếu hiệu quả của hóa trị liệu. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng nếu những tác dụng này xảy ra ở người, việc sử dụng H 2 sau phẫu thuật có thể rút ngắn thời gian nằm viện và cải thiện tiên lượng của bệnh nhân sau nhiều loại phẫu thuật.

Ngành học của chúng tôi có một vài hạn chế. Đầu tiên, việc lắp đặt hệ thống đo từ xa được cấy ghép là một quy trình căng thẳng đối với chuột và do đó có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi của huyết áp và nhịp tim. Ngoài ra, các yếu tố môi trường như âm thanh hoặc mùi 33 có thể không được loại bỏ hoàn toàn khi các phép đo được Lấy. Thứ ba, cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định nồng độ tối ưu của H 2 và tối ưu hóa thời gian hít vào. Cần phải tinh chỉnh nồng độ H 2 cần thiết cho các kết quả điều trị khác nhau. Mặc dù nồng độ 1,3–4% chủ yếu được sử dụng trong các thử nghiệm lâm sàng dựa trên H 2Khi hít phải, sự gia tăng lưu lượng máu ở mao mạch đã được quan sát bằng kính hiển vi mao mạch móng tay ngay cả khi hít phải nồng độ H 2 thấp hơn nhiều và sau khi uống nước giàu H 2 . Lượng H 2 cần thiết có thể thay đổi tùy thuộc vào các hiệu ứng sinh học được nhắm mục tiêu. Vì đây là nghiên cứu đầu tiên khảo sát tác dụng điều trị của H 2 đối với tăng huyết áp nên chúng tôi sử dụng H 2 với nồng độ đủ cao (1,3%) để đảm bảo rằng bất kỳ tác dụng nào cũng được phát hiện. Trên thực tế, nồng độ H 2 tối đa cho phép theo quy định của Nhật Bản được thêm vào ống đong chứa O 2là 1,3%, bằng một phần ba giới hạn khả năng cháy dưới 4%. HCần 2 lần hít mỗi ngày để quan sát những thay đổi về huyết động học; tuy nhiên, liệu việc hít H 2 trong thời gian dài có tác dụng tốt hơn hay không cần được đánh giá thêm. Cuối cùng, các nghiên cứu bổ sung được yêu cầu để làm sáng tỏ tính linh hoạt của H 2 đối với huyết áp ở các mô hình động vật khác bị tăng huyết áp.

Kết luận, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy liệu pháp H 2 mỗi ngày 1 giờ làm giảm huyết áp ở mô hình chuột bị tăng huyết áp và cải thiện sự mất cân bằng của hệ thần kinh tự chủ do tăng huyết áp gây ra. Các nghiên cứu tiền lâm sàng bổ sung được yêu cầu trước khi nghiên cứu dịch mã.

Phương pháp

Loài vật

Chuột Lewis đực (tuổi, 8 tuần tuổi; trọng lượng cơ thể, 250–300 g) được sử dụng (CLEA Japan, Tokyo, Japan). Động vật được cho ăn thức ăn chow ad libitum tiêu chuẩn với nước miễn phí và không bị nhịn ăn trước khi thí nghiệm. Các con vật được nuôi trong điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn (22 ± 1 ° C) và độ ẩm (55 ± 5%) với chu kỳ sáng: tối 14 giờ: 10 giờ. Những con chuột được phép thích nghi với các điều kiện nêu trên trong ít nhất 1 tuần trước khi thí nghiệm. Nghiên cứu đã được phê duyệt bởi Ủy ban chăm sóc và sử dụng động vật có tổ chức (Đại học Khoa học Đời sống và Thú y Nippon [Tokyo, Nhật Bản], số 30 K-61; và Đại học Keio [Tokyo, Nhật Bản], số 13002-4). Việc phân bổ cho H 2 và các nhóm đối chứng được thực hiện một cách ngẫu nhiên. Tất cả các thí nghiệm trên động vật đều được thực hiện theo hướng dẫn ARRIVE 34.

Phát triển thiết bị hít H 2

Chúng tôi đã tìm cách thiết lập một hệ thống hít H 2 được chuẩn độ chính xác cho phép đồng thời theo dõi quá trình hít khí và theo dõi huyết áp lưu thông. Chúng tôi đã sử dụng hộp thuốc mê (KN-1010 M, Natsume, Tokyo, Nhật Bản) để quản lý khí. Nồng độ oxy được đo bằng máy dò khí phức hợp cầm tay (GX-8000, Riken Keiki Co., Ltd., Tokyo, Japan) tại chín khu vực trong hộp (Hình  1một). Khí nitơ tinh khiết (Taiyo Nippon Sanso Corporation, Tokyo, Nhật Bản) được chảy vào hộp với tốc độ 10 L / phút, và nồng độ oxy được ghi lại trong chín khu vực cứ sau 5 s cho đến khi nồng độ oxy đạt 0% v / v. . Để thiết lập lại không gian thí nghiệm, hộp được mở để thông gió sau mỗi lần đo và các phép đo được lặp lại ba lần trong mỗi khu vực. Để đạt được sự lấp đầy khí đồng đều vào hộp, người ta đã khoan các lỗ có đường kính 2 mm ở năm vị trí trên cả hai mặt của hộp để tạo ra tổng cộng 10 lỗ và lặp lại thử nghiệm tương tự. Cuối cùng, 10 L / phút khí H 2 (1,3% H 2  + 21,0% O 2  + 77,7% N 2 ) (Taiyo Nippon Sanso Corporation, Tokyo, Nhật Bản) đã được chảy và H 2 và O2nồng độ được đo tại chín khu vực trong hộp bằng máy dò GX-2009 (GX-2009, Riken Keiki Co., Ltd., Tokyo, Nhật Bản). Chúng tôi xác nhận rằng bên trong hộp hoàn toàn chứa đầy khí hỗn hợp.

Hít khí

Các bình khí để tiêm vào hộp thuốc mê được đổ đầy khí H 2 (1,3% H 2  + 21,0% O 2  + 77,7% N 2 ) và khí kiểm soát (21,0% O 2  + 79,0% N 2 ) tại một nhà máy (Taiyo Nippon Tập đoàn Sanso, Tochigi, Nhật Bản). Nhóm H 2 và nhóm đối chứng lần lượt hít khí H 2 trộn sẵn và khí kiểm soát. Tốc độ dòng khí là 10 L / phút và các con vật được giữ trong hộp trong 1 giờ mỗi lần. Thêm 3 phút nữa được thiết lập để làm sạch hộp (tức là tổng cộng 63 phút). Trong tất cả các phác đồ thử nghiệm, ngày bắt đầu hít khí được xác định thống nhất là ngày 0. Việc điều trị được lặp lại mỗi ngày trong 4 tuần.

Thủ tục phẫu thuật cắt một phần thận

Để gây tăng huyết áp do thận, phẫu thuật cắt thận 5/6 được thực hiện như đã mô tả trước đây 35 , 36 , 37, với những sửa đổi nhỏ. Tóm lại, những con chuột được gây mê bằng cách hít isoflurane (cảm ứng ở mức 4%, duy trì ở mức 1,5%), và một cuộc phẫu thuật mở bụng trên trung bình khoảng 4 cm đã được thực hiện. Các thủ tục phẫu thuật được thực hiện dưới kính hiển vi; Các nhánh của động mạch thận trái được xác định và sau đó được thắt chọn lọc bằng 7–0 chỉ khâu tơ càng gần thận trái càng tốt để gây nhồi máu tổng thể khoảng 2/3 vỏ thận trái. Sau đó, động mạch thận phải, tĩnh mạch thận và niệu quản được thắt bằng 4–0 chỉ khâu tơ và thận phải đã được cắt bỏ. Thành bụng và da được đóng lại bằng sợi nylon 4–0. Những con chuột được phẫu thuật bằng hình thức phẫu thuật đã được phẫu thuật nội soi giống như 5/6 Nx ngoại trừ việc can thiệp phẫu thuật cho thận không được thực hiện. Thời gian gây mê là 30 phút, đồng nhất cho tất cả các con chuột.

Đo huyết áp

Trong thí nghiệm đầu tiên, huyết áp động mạch được đo tại động mạch đùi bên phải bằng đầu dò áp suất (PE50, Natsume, Tokyo, Japan; DX-360, Nihon Kohden, Tokyo, Japan) sau 4 tuần hít khí dưới gây mê bằng isoflurane. hít vào. Trong thí nghiệm thứ hai, huyết áp và nhịp tim được đo bằng phương pháp áp kế vòng bít đuôi (BP-98A, Softron, Tokyo, Nhật Bản). Huyết áp và nhịp tim được đo bằng ba lần và giá trị trung bình được sử dụng làm giá trị đại diện cho cá nhân đó.

Cấy máy phát đo từ xa

Chuột được gây mê bằng isoflurane và khử trùng háng trái bằng chlorhexidine 1%. Một vết rạch dài khoảng 1,5 cm đã được thực hiện và động mạch đùi bên trái được tiếp xúc. Một ống thông máy phát đo từ xa (HD-S10, Physiotel HD Telemetry, Data Science International, St. Paul, MN, USA) đã được đưa vào động mạch đùi trái 38 . Đầu của ống thông dẫn truyền được đặt vào động mạch chủ bụng từ chỗ chia đôi động mạch thận. Cơ thể máy phát được đưa vào một túi dưới da được tạo ra ở lưng dưới bên trái, và da được khâu lại. Tất cả các can thiệp phẫu thuật đều được thực hiện một cách vô trùng.

Giám sát thông số huyết động liên tục

Huyết áp và nhịp tim được theo dõi liên tục bằng hệ thống đo từ xa (Ponemah Ver. 6.3, Data Science International, St. Paul, MN, USA). Dữ liệu được ghi lại trong 60 phút trong một lồng sinh sản. Dữ liệu huyết áp thu được tại thời điểm 1 và 6 giờ sau khi ngừng hít phải được sử dụng để phân tích. Nếu giá trị đo được này chênh lệch đáng kể so với các phép đo khác của cùng một cá nhân trong cùng một ngày, thì dữ liệu thu được từ giờ trước khi hít vào sẽ được sử dụng thay thế. Trong số dữ liệu được ghi lại, những dữ liệu thu được trong vòng 15 phút đầu tiên của mỗi khoảng thời gian đo được loại trừ khỏi phân tích. Dữ liệu được truy xuất trong 45 phút còn lại được chia thành các khối 5 phút. Huyết áp và nhịp tim hiển thị dao động lớn khi chuột di chuyển; do đó, trong mỗi khối dữ liệu 5 phút, Các giá trị trong 1 phút đầu tiên của phép đo ổn định được ghi lại và lấy giá trị trung bình. Phép đo ổn định được định nghĩa là dữ liệu không có chuyển động của cơ thể và không có bất kỳ bộ phận nào bị thiếu do mất tín hiệu; nếu các điều kiện này không được đáp ứng, dữ liệu được coi là không hợp lệ. Trong mỗi khối 5 phút, nếu dữ liệu của phút đầu tiên được coi là không hợp lệ, thì dữ liệu của phút tiếp theo sẽ được sử dụng. Trong một số trường hợp hiếm hoi, trong đó tất cả các khoảng thời gian một phút trong khối 5 phút đều không hợp lệ, dữ liệu từ khối đó sẽ bị loại bỏ hoàn toàn.

Phân tích quang phổ của sự thay đổi huyết áp động mạch

Sự thay đổi huyết áp động mạch được phân tích bằng phần mềm hệ thống đo từ xa (Ponemah Ver. 6.3, Data Science International, St. Paul, MN, USA). Phân tích miền tần số (tốc độ lấy mẫu 500 Hz; tần số rất thấp [VLF], 0,05–0,25 Hz; LF, 0,25–1,0 Hz; HF, 1,0–3,0 Hz) được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu dạng sóng áp lực động mạch của phút đầu tiên (khoảng 300– 400 nhịp) cứ sau 5 phút. Tương tự như phương pháp được sử dụng để đánh giá các thông số huyết động, trong trường hợp có chuyển động của cơ thể hoặc bất kỳ dữ liệu nào bị thiếu do mất tín hiệu, thì phút tiếp theo sẽ được sử dụng và nếu tất cả các khoảng thời gian một phút của khối 5 phút là không hợp lệ, dữ liệu từ khối đó đã bị loại bỏ.

Đo chức năng thận ở 5/6 con chuột bị cắt thận

Chức năng thận được đánh giá trước, một ngày sau khi cắt thận và hàng tuần bằng máy phân tích máu cầm tay (hộp mực i-STAT CHEM8 +, Abbott Japan, Chiba, Japan; i-STAT analyzer, Abbott, Chicago, IL, USA). Lượng nước tiểu hàng ngày được đo hàng tuần bằng cách sử dụng lồng trao đổi chất (KN-646, Natsume, Tokyo, Nhật Bản) và độ thanh thải creatinin (mL / phút / kg BW) được tính toán. Trọng lượng thận trái được đo khi kết thúc thí nghiệm sau 4 tuần hít khí.

Phân tích thống kê

Thống kê mô tả được trình bày dưới dạng sai số trung bình ± chuẩn của giá trị trung bình. Các phép so sánh được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích phương sai, kiểm định t không ghép đôi, kiểm định t ghép đôi , hoặc kiểm định Mann-Whitney U, nếu thích hợp. Kiểm tra so sánh nhiều lần của Tukey được theo sau bằng phân tích phương sai. Mô hình hiệu ứng hỗn hợp được sử dụng để phân tích các biện pháp lặp lại. Tất cả các thử nghiệm đều có hai mặt và giá trị P <0,05 được coi là có ý nghĩa thống kê. Tất cả các phân tích thống kê được thực hiện bằng GraphPad Prism 8.0 (GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA).