水素吸入が急性肺障害と炎症反応を軽減する

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結論

水素ガス吸入はLPS誘発性の急性肺障害と炎症反応を軽減し、その作用機序はTLR4-NF-κB経路の抑制である可能性が高い。

研究の背景と目的

急性肺障害（ALI）は高い罹患率と死亡率を示す重篤な疾患である。ALIの病態形成には炎症反応と酸化ストレスが深く関与しているが、現行の治療法の効果は限定的である。一方、水素は選択的に活性酸素を除去する抗酸化作用と抗炎症作用を有することが知られている。そこで本研究では、LPS誘発性のALIマウスモデルを用いて、水素吸入の効果とそのメカニズムを検討した。

研究方法

• C57BL/6雌マウスをコントロール群、LPS投与群、LPS+水素吸入群の3群に分け、LPS投与群にはLPSを腹腔内投与した。
• LPS+水素吸入群には42%の水素ガスを72時間吸入させた。
• 各群から経時的に検体を採取し、生存率、血清中サイトカイン濃度、肺組織の病理学的変化、酸化ストレスマーカー、TLR4発現などを評価した。
• また、マウスマクロファージ細胞株RAW264.7を用いて、水素の作用機序を検討した。

研究結果

• 水素吸入群では、LPS投与後の生存率が80%に改善した。
• 水素吸入群の肺組織では、LPS誘発性の損傷や炎症細胞浸潤が軽減していた。
• 水素吸入群では、血清中のTNF-α、IL-1β、IL-6などの炎症性サイトカイン濃度が有意に低下した。
• 水素吸入群の肺組織では、酸化ストレスマーカーであるMDAとNOの含有量が減少した。
• In vitroの検討により、水素はLPS刺激によるマクロファージのROS産生とNO産生を抑制し、TNF-α、IL-6、IL-1βの発現を低下させた。
• 水素はマクロファージにおけるTLR4の発現とNF-κBの活性化を阻害した。

Appendix（用語解説）

• LPS: リポ多糖。グラム陰性菌の外膜成分で、炎症反応を惹起する。
• TLR4: Toll様受容体4。自然免疫に関与する受容体の一つで、LPSを認識して炎症反応を活性化する。
• NF-κB: 核内因子κB。炎症性サイトカインの産生を制御する転写因子。
• MDA: マロンジアルデヒド。脂質過酸化の最終産物で、酸化ストレスマーカーとして用いられる。
• NO: 一酸化窒素。血管拡張作用を有するガス状シグナル分子だが、過剰産生は組織障害を引き起こす。

論文情報

タイトル

Hydrogen gas alleviates lipopolysaccharide-induced acute lung injury and inflammatory response in mice（水素ガスはリポ多糖誘発性の急性肺障害とマウスの炎症反応を軽減する）

引用元

Yin, H., Feng, Y., Duan, Y., Ma, S., Guo, Z., & Wei, Y. (2022). Hydrogen gas alleviates lipopolysaccharide-induced acute lung injury and inflammatory response in mice. Journal of inflammation (London, England), 19(1), 16. https://doi.org/10.1186/s12950-022-00314-x

専門家のコメント

三國ユウジ 先生

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