水素吸入による肺障害の軽減

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結論

2%濃度の水素を24時間持続吸入することで、高齢マウスのリポ多糖誘発性炎症における生存率と活動性が改善し、肺の炎症と障害が軽減する。

研究の背景と目的

• 高齢化に伴い、高齢者の敗血症が増加している。高齢者は炎症に対する抵抗力が弱く、過剰な炎症により臓器障害を起こしやすい。
• 抗炎症作用と抗酸化作用を持つ水素に着目し、高齢マウスの肺と肝臓の炎症、および老化関連分子マーカーに対する治療効果を評価することを目的とした。

研究方法

• 21〜23ヶ月齢の雄マウスを使用し、リポ多糖（LPS）1.25mg/kgを腹腔内投与して炎症を誘発。
• 8群に分け、水素吸入の濃度と時間を比較。
  • 対照群：無処置
  • 生理食塩水群：生理食塩水投与のみ
  • 生理食塩水+水素24時間群：生理食塩水投与+2%水素を24時間吸入
  • LPS群：LPS投与のみ
  • LPS+水素24時間群：LPS投与+2%水素を24時間吸入
  • LPS+水素6時間群：LPS投与+2%水素を6時間吸入
  • LPS+水素1時間群：LPS投与+2%水素を1時間吸入
  • LPS+水素1%群：LPS投与+1%水素を24時間吸入
• 生存率、活動性、炎症バイオマーカー、臓器障害などを評価。

研究結果

• 2%濃度の水素を24時間吸入することで、高齢マウスの予後が改善。
  • 生存率がLPS群の78%からLPS+水素24時間群で95%に上昇（p<0.05）。
  • 活動性の低下がLPS群に比べLPS+水素24時間群で有意に抑制（p<0.01）。
  • 一方、6時間吸入群(LH6h群)や1時間吸入群(LH1h群)では大きな改善は見られなかった。
• 肺と肝臓の炎症性バイオマーカーのmRNA発現が、水素吸入により低下。
• 肺障害が水素吸入により軽減。
  • 肺障害スコアがLPS群の4.0点からLPS+水素24時間群で1.3点に低下（p<0.01）。
  • 肺胞マクロファージや免疫細胞の浸潤、肺水腫などの所見が改善。
• 老化関連タンパクp21の発現が水素吸入により低下。
• 肺組織の老化関連マーカーCXCL2、MMP-3、Arg-1の発現が水素吸入により選択的に改善。
• 本研究の条件下では、肝臓の障害は水素吸入による改善が見られなかった。

Appendix（用語解説）

• リポ多糖：グラム陰性菌の細胞壁成分。炎症や敗血症を引き起こす。
• 腹腔内投与：腹腔内に薬物を注射すること。全身に作用させるのに用いられる。
• mRNA：メッセンジャーRNA。遺伝子の情報を運ぶ役割を持つ。
• p21：細胞周期の停止に関わるタンパク質。老化細胞で発現が増加。
• CXCL2：ケモカインの一種。炎症に関与し、老化細胞からも分泌される。
• MMP-3：マトリックスメタロプロテアーゼの一種。組織の分解に関与。
• Arg-1：アルギナーゼ1。マクロファージから分泌され、炎症を抑制する。

論文情報

タイトル

Attenuation of pulmonary damage in aged lipopolysaccharide-induced inflammation mice through continuous 2 % hydrogen gas inhalation: A potential therapeutic strategy for geriatric inflammation and survival（高齢のリポ多糖誘発性炎症マウスにおける2%水素ガス持続吸入による肺障害の軽減：高齢者の炎症と生存のための潜在的治療戦略）

引用元

Aokage, T., Iketani, M., Seya, M., Meng, Y., Ageta, K., Naito, H., Nakao, A., & Ohsawa, I. (2023). Attenuation of pulmonary damage in aged lipopolysaccharide-induced inflammation mice through continuous 2 % hydrogen gas inhalation: A potential therapeutic strategy for geriatric inflammation and survival. Experimental gerontology, 180, 112270. https://doi.org/10.1016/j.exger.2023.112270

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