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(xiàn)，并吸引了越來越多的關(guān)注。氫氣的有益作用歸因于其抗氧化和抗炎功能，以及誘導(dǎo)防御反應(yīng)和賦予保護(hù)作用的能力。值得注意的是，H2對(duì)細(xì)胞功能沒有已知的不良影響。在生理?xiàng)l件下，腸道微生物群會(huì)產(chǎn)生大量的H2。然而內(nèi)源性產(chǎn)生的H2濃度不足以治療疾病或恢復(fù)正常的生理功能。只有在應(yīng)用外源性H2時(shí)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(yīng)用H2飽和水或混合化學(xué)反應(yīng)生成H2的方式經(jīng)皮給藥。所有這些方法都能實(shí)現(xiàn)H2濃度的短暫增加，并對(duì)細(xì)胞功能產(chǎn)生有益影響。盡管吸入或口服H2是主要的給藥方式，但經(jīng)皮應(yīng)用H2能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)特定組織的靶向遞送，從而在局部形成強(qiáng)大的H2濃度梯度并發(fā)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(fù)局部涂抹氧化唑酮建立類似特應(yīng)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(xué)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)組的小鼠接受了氫氣裝置治療，該裝置通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，并將其密封在皮膚受損區(qū)域；而對(duì)照組則使用不產(chǎn)生氫氣的裝置。研究結(jié)果顯示，氫氣裝置顯著減輕了氧化唑酮誘導(dǎo)的皮膚損傷。具體表現(xiàn)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(xì)胞介素-1β（IL-1β）水平的降低進(jìn)一步證實(shí)了氫氣的抗炎作用。本研究為氫氣在皮膚疾病治療中的應(yīng)用提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，尤其是在特應(yīng)性皮炎等炎癥性皮膚疾病的治療中。氫氣裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)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(yōu)點(diǎn)。

Unisense氫氣微電極的應(yīng)用

Unisense微電極被用于檢測氫氣裝置在小鼠皮膚中氫氣的擴(kuò)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(qū)域的下方，然后將氫氣產(chǎn)生裝置牢固地貼附在插入電極的皮膚區(qū)域。通過電極檢測氫氣在皮膚組織中的濃度變化。測試數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，皮膚下的氫氣濃度顯著升高，最高可達(dá)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(shí)驗(yàn)結(jié)論

氫氣對(duì)氧化唑酮誘導(dǎo)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(yīng)。氫氣裝置顯著減輕了氧化唑酮誘導(dǎo)的皮膚損傷，表現(xiàn)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(yīng)。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(shí)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(biāo)組織，具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。

圖1、氫氣對(duì)噁唑酮誘導(dǎo)皮膚病變小鼠皮膚特性的影響。A，氫氣治療組和對(duì)照組背部皮膚厚度。噁唑酮在第1至30天應(yīng)用。氫氣釋放貼片按圖中紅色箭頭所示應(yīng)用。皮膚厚度值為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)。顯著性通過雙向方差分析(ANOVA)和Dunnett事后檢驗(yàn)分析。惰性載體處理(對(duì)照組)與氫氣處理(實(shí)驗(yàn)組)之間的顯著差異(*p<0.05，**p<0.005)用星號(hào)標(biāo)記。B，不同處理小鼠的代表性皮膚圖像。噁唑酮應(yīng)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(cè)部(未暴露于噁唑酮，“-”)皮膚樣本中的丙二醛(MDA)水平。對(duì)照組——未接受氫氣治療的小鼠。實(shí)驗(yàn)組——接受H2治療的小鼠。數(shù)值為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)。數(shù)據(jù)通過雙向方差分析和Tukey事后檢驗(yàn)分析。惰性載體處理(對(duì)照組)與氫氣處理(實(shí)驗(yàn)組)之間的顯著差異(p<0.0005)用星號(hào)標(biāo)記。*p<0.0001表示側(cè)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(duì)IL-1β水平的影響。血清樣本在實(shí)驗(yàn)最后一天(第34天，圖1)采集。數(shù)值為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)。對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組(氫氣處理)之間的顯著差異通過學(xué)生t檢驗(yàn)確定。

圖4、H2氣體在皮膚下的擴(kuò)散。數(shù)據(jù)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(qū)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(yīng)生成。裝置貼附和移除的時(shí)間點(diǎn)用箭頭標(biāo)示。H2最大濃度為60-70μM。移除袋子后，H2濃度緩慢下降。

結(jié)論與展望

研究人員開發(fā)了一種H2生成裝置，用于治療噁唑酮誘導(dǎo)的小鼠皮炎模型。噁唑酮是一種已知會(huì)引起皮膚致敏、過敏樣癥狀和氧化損傷的化學(xué)物質(zhì)。更具體地說，噁唑酮能夠引發(fā)類似于特應(yīng)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(fā)的方法對(duì)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(yīng)用提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，尤其是在特應(yīng)性皮炎等炎癥性皮膚疾病的治療中。氫氣裝置的設(shè)計(jì)允許氫氣高效、非侵入性地輸送到目標(biāo)組織。通過氫氣微電極（unisense）檢測，發(fā)現(xiàn)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(shí)間。這一特性使得氫氣裝置在局部給藥方面具有顯著優(yōu)勢，尤其是在治療皮膚疾病時(shí)。Unisense微電極在本研究中發(fā)揮了重要作用，它能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測氫氣在小鼠皮膚組織中的擴(kuò)散情況，為評(píng)估氫氣裝置的治療效果提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。通過該設(shè)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(shí)間，從而為氫氣治療皮膚損傷的機(jī)制研究提供了有力依據(jù)。氫氣裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)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(yōu)點(diǎn)。未來的研究可以進(jìn)一步探索氫氣裝置在其他皮膚疾病中的應(yīng)用潛力，以及其在人類中的臨床效果。