Различные эффекты водорода

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 7231 (2022) Цитировать эту статью

4002 Доступа

4 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Потенциал профилактического и терапевтического применения H2 в настоящее время подтвержден при различных заболеваниях. Однако влияние H2 на состояние здоровья полностью не выяснено. В нашем предыдущем исследовании сообщалось об изменениях массы тела и 13 биохимических параметров сыворотки крови в течение шестимесячного курса лечения водородом. Чтобы получить более полное понимание последствий длительного потребления водорода, в этом исследовании были исследованы метаболом плазмы и микробиота кишечника. По сравнению с контрольной группой, в группах, богатых водородом (HRW) и ингаляции водородом (HI), были идентифицированы 14 и 10 дифференциальных метаболитов (DM) соответственно. Анализ пути обогащения показал, что прием HRW в основном влиял на метаболизм крахмала и сахарозы, а СД в группе HI в основном обогащались биосинтезом аргинина. Секвенирование гена 16S рРНК показало, что прием HRW вызывает значительные изменения в структуре микробиоты кишечника, в то время как в группе HI не наблюдалось заметных различий в бактериальном сообществе. Прием HRW в основном вызывал значительное увеличение численности Lactobacillus, Ruminococcus, Clostridium XI и снижение Bacteroides. HI в основном вызывал снижение численности Blautia и Paraprevotella. Метаболическую функцию определяли с помощью метаболического клеточного анализа и показали, что HI снижает произвольное потребление и выделение крыс, тогда как потребление HRW не влияет. Результаты этого исследования предоставляют базовые данные для дальнейших исследований в области водородной медицины. Определение влияния воздействия водорода на профили микробиоты также может пролить свет на выявление механизма, лежащего в основе биологических эффектов молекулярного водорода.

Водород (H2) — самая маленькая и легкая молекула газа, которая исторически считалась биологически инертной молекулой. В начале 1975 года Доул и др. впервые сообщили о возможном противораковом эффекте гипербарической обработки 97,5% газообразным водородом на мышиной модели опухоли кожи1. Однако медицинские исследователи не обращали значительного внимания на H2 до тех пор, пока Ohsawa et al. сообщили, что вдыхание 1–4% газа H2 значительно ослабляет церебральную ишемию-реперфузионное повреждение у крыс за счет избирательной нейтрализации гидроксильных радикалов и пероксинитрита2. Потенциал профилактического и терапевтического применения H2 в настоящее время подтвержден на более чем 170 различных моделях заболеваний человека и животных, включая ишемически-реперфузионное (И/Р) повреждение3,4, нейродегенерацию5,6, сердечно-сосудистые заболевания7,8, метаболический синдром9, 10, воспаление 11,12 и рак 13,14. Было предложено несколько биологических механизмов, включая избирательное снижение цитотоксических радикалов кислорода2, противовоспалительное действие15, восстановление митохондриальной дисфункции16, регуляцию стресса эндоплазматического ретикулума17, но ни один из них не может полностью объяснить многочисленные биологические функции H2.

У млекопитающих микробиом кишечника образует сложную экосистему, состоящую из огромного количества взаимодействующих бактерий, архей, бактериофагов, эукариотических вирусов и грибов, большинство из которых являются комменсальными или мутуалистическими микроорганизмами18. За последнее десятилетие было доказано, что микробиота кишечника играет глубокую роль в тренировке иммунитета хозяина, переваривании пищи, регулировании эндокринной функции кишечника и неврологических сигналов, изменении действия лекарств и метаболизма, выведении токсинов и выработке многочисленных соединений, влияющих на хозяина19. В настоящее время исследования взаимосвязи между потреблением водорода и кишечным микробиомом относительно ограничены. Большинство исследований показали, что вода, богатая водородом (HRW), может улучшить структурную целостность кишечника и активировать активность бактерий, продуцирующих бутират, с улучшением клинических проявлений нарушений микробиоты кишечника20. Однако эти исследования были в первую очередь сосредоточены на модулирующем влиянии потребления HRW на кишечную флору при патологических состояниях. Регулирует ли введение HRW микробиом кишечника у здоровых животных, остается в значительной степени неизвестным. Кроме того, необходимо дополнительно изучить вопрос о том, может ли вдыхание водорода влиять на микробиом кишечника, поскольку это еще один широко используемый метод потребления водорода.

1.0 with a p value < 0.05 in the fold change of expression level between any two of the three groups. Thirty-five DMs were identified as shown in Supplementary Table 1. Compared with the control group, there are 14 and 10 DMs in HRW and HI group respectively. Twenty-two DMs were identified between HRW and HI group. Compared the control group, all the DMs were down-regulated in HRW group, while all the DMs were up-regulated in HI group. Compared HRW group, all the DMs were up-regulated in HI group. As shown in Fig. 3A, the dendrogram of hierarchical clustering showed the plasma samples in HRW group was clustered separately from the control group or HI group, however, the difference between HI group and the control group was much smaller. The pathway enrichment analysis based on metabolite quantitative alterations was performed by the MetaboAnalyst 5.0 (http://www.metaboanalyst.ca). The metabolic pathways with impact value > 0.1 and − log(p) > 2.0 are considered the most relevant pathways involved in the conditions under study. The results showed that the DMs between HRW and control group were mainly concentrated in starch and sucrose metabolism (Fig. 3B), the DMs between HI and control group were mainly involved in arginine biosynthesis (Fig. 3C), the DMs between HRW and HI group were mainly enriched in glycerolipid metabolism, inositol phosphate metabolism, starch and sucrose metabolism, glyoxylate and dicarboxylate metabolism, and ascorbate and aldarate metabolism (Fig. 3D)./p> 800 µM) was kindly provided by Shenzhen Kelieng Biomedical Co. Ltd. (Shenzhen, China) and stored under atmospheric pressure at 23 ± 2 °C in a stainless steel bucket (KLE-8). The hydrogen concentration was monitored using a hydrogen electrode (Unisense A/S, Aarhus, Denmark), ensuring that the hydrogen concentration of HRW for rats was maintained above 800 µM./p> 1 and p < 0.05 are identified as significantly changed metabolites. MetaboAnalyst 5.0 (https://www.metaboanalyst.ca/) was used for the functional enrichment analysis of the disturbed metabolites. All p values were corrected using Benjamini–Hochberg multiple test correction./p> 97% sequences identity were clustered into OTUs using USEARCH (version 10.0), and UCHIME (version 8.1) was utilized to identify and remove chimeric sequences. A representative sequence of each OTU was selected and subjected to BLAST to assign taxonomic classification using SILVA database (version 132)./p>

Блог