Hydrogen-rich saline protects intestinal epithelial tight junction barrier in rats with intestinal ischemia–reperfusion injury by inhibiting endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis pathway

富氫鹽水通過抑制內質網應激誘導的細胞凋亡途徑，保護腸缺血再灌注損傷大鼠的腸上皮緊密連接屏障

來源：Journal of Pediatric Surgery 55 (2020) 2811–2819

 

1. 論文摘要核心內容

 

研究證實：

 

富氫鹽水（HRS） 通過抑制內質網應激（ERS）及其誘導的凋亡通路，減輕大鼠腸道缺血再灌注損傷（IIRI）。

 

關鍵機制：

 

下調ERS標志蛋白（GRP78、XBP1s）和凋亡蛋白（CHOP、caspase-3）→ 減少腸上皮細胞損傷。

 

上調緊密連接蛋白（occludin、ZO-1）→ 維持腸道屏障完整性。

 

效果對比：HRS的保護作用與ERS抑制劑4-PBA相當，且在抑制炎癥因子（TNF-α、IL-1β）和腸損傷標志物（IFABP）方面更優。

 

2. 研究目的

 

探究HRS是否通過 抑制ERS-凋亡通路 保護腸上皮緊密連接屏障，減輕IIRI導致的腸道屏障功能障礙。

 

3. 研究思路

 

1.動物模型：

 

32只SD大鼠分4組（n=8）：

 

假手術組（Sham）：僅開腹縫合。

 

缺血再灌注組（I/R）：腸系膜上動脈夾閉45分鐘 + 再灌注6小時。

 

HRS干預組：I/R前腹腔注射HRS（10 ml/kg）。

 

4-PBA對照組：I/R前注射ERS抑制劑（80 mg/kg）。

 

分組設計見圖1：

 

 

2.檢測指標：

 

組織損傷：回腸Chiu評分（圖2）、血清IFABP（腸損傷標志物，表2）。

 

 

 

炎癥反應：血清TNF-α、IL-1β（表2）。

 

緊密連接屏障：occludin、ZO-1蛋白表達（免疫組化/免疫熒光/WB，圖3）。

 

 

ERS通路：GRP78、XBP1s蛋白（免疫組化/WB，圖4）。

 

 

凋亡通路：CHOP、caspase-3蛋白（免疫組化/WB，圖5）。

 

 

4. 關鍵數據及研究意義

(1) 組織損傷與炎癥（圖2 & 表2）

 

數據：

 

I/R組Chiu評分↑↑（5.67 vs Sham 1.33）、血清IFABP↑（2.78 vs 1.98 ng/ml）、TNF-α↑（113.4 vs 57.3 ng/L）、IL-1β↑（29.11 vs 16.11 ng/L）。

 

HRS組顯著改善：Chiu評分↓（3.67）、IFABP↓（2.10）、TNF-α↓（62.02）、IL-1β↓（21.68）。

 

意義：HRS減輕腸道組織損傷和全身炎癥反應，效果優于4-PBA（如IFABP未顯著降低）。

 

(2) 緊密連接屏障保護（圖3）

 

 

數據：

 

I/R組occludin、ZO-1蛋白表達↓↓（免疫組化/WB）。

 

HRS組occludin↑（0.79 vs I/R 0.54）、ZO-1↑（0.91 vs 0.51）。

 

意義：HRS維持緊密連接蛋白表達，保護腸道物理屏障功能。

 

(3) ERS-凋亡通路抑制（圖4 & 圖5）

 

數據：

 

I/R組GRP78↑、XBP1s↑（ERS激活）、CHOP↑、caspase-3↑（凋亡增加）。

 

HRS組顯著下調上述蛋白（GRP78:1.41 vs I/R 1.96；caspase-3:1.50 vs 2.40）。

 

意義：HRS通過抑制ERS及其下游凋亡通路，減少腸上皮細胞死亡。

 

5. 結論

 

1.HRS通過 抑制ERS-CHOP-caspase-3凋亡通路，減少IIRI導致的腸上皮細胞損傷。

2.維持緊密連接蛋白（occludin、ZO-1）表達，保護腸道屏障完整性。

3.效果與ERS抑制劑4-PBA相當，且在減輕炎癥和腸損傷標志物方面更具優勢。

 

6. 丹麥Unisense電極的核心價值

(1) 技術角色

 

精確量化H?溶解度：

 

使用Unisense H?微傳感器（Clark電極）實時監測PBS中溶解氫濃度（方法1.2）。

 

關鍵數據：確認HRS飽和濃度為 0.6 mmol/L（理論值0.8 mmol/L），確保實驗一致性。

 

(2) 研究意義

 

質量控制：排除H?濃度波動對結果的干擾，保障實驗可重復性。

 

方法學創新：

 

解決氣體溶解度測量的技術難點，為氣體治療研究提供金標準。

 

首次在IIRI模型中量化HRS的給藥濃度，奠定劑量效應研究基礎。

 

(3) 科學價值

 

機制驗證基石：精確的H?濃度控制是后續ERS/凋亡通路研究的前提。

 

臨床轉化啟示：為HRS治療IIRI的標準化給藥方案提供實驗依據。

 

總結

 

本研究證實HRS通過 抑制ERS-凋亡通路 保護腸道屏障，而丹麥Unisense電極在確保H?濃度精確性中發揮了不可替代的作用。其高靈敏度溶解氫監測能力，不僅保障了實驗可靠性，還為氣體療法的劑量標準化樹立了新標桿。未來研究可基于此技術探索HRS的臨床轉化潛力。