關(guān)于氫氣對癌癥的治療作用，日本學(xué)者有結(jié)合納米白金對癌細(xì)胞的研究，也有和化療藥物聯(lián)合治療癌癥的研究。一直沒有單純用小劑量氫氣或氫水對癌癥治療效果的研究報到。最新這一來自上海交通大學(xué)的研究可以說是氫氣治療癌癥方面的開創(chuàng)性研究，證明飲用氫水能抑制癌癥生長。
富氫水對結(jié)直腸癌荷瘤小鼠腫瘤的生長抑制作用及其機(jī)制
（本實驗使用富氫水由北京活力氫源飲品有限公司富氫源提供）
單位：
上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院
上海交通大學(xué)陸伯勛食品安全研究中心
作者：張瑤, 姜婧, 周海玥, 蔣芮, 李雅婷, 宋立華
摘 要： 目的：
初步探討富氫水（hydrogen-rich water，H2O）對結(jié)直腸癌荷瘤小鼠腫瘤的抑制作用及其機(jī)制。
方法：
小鼠右腋皮下接種人結(jié)直腸癌SW480細(xì)胞（4×106/只），建立移植瘤小鼠模型，造模的同時給予小鼠自由飲用富氫水（0.8 mg/kg），每日早、中、晚3次更換新鮮富氫水。對照組給予普通水。荷瘤28 d后處死小鼠，取腫瘤組織，通過檢測腫瘤體積和質(zhì)量判斷腫瘤的生長情況。用免疫組化法檢測腫瘤組織中Ki-67蛋白的表達(dá)，TUNEL法檢測細(xì)胞凋亡情況，比色法檢測谷胱甘肽（GSH）及氧化型谷胱甘肽（GSSG）水平，基因芯片和qRT-PCR方法篩選并驗證差異表達(dá)基因。
結(jié)果：
與對照組相比，富氫水干預(yù)后可抑制小鼠腫瘤的形成，減小腫瘤體積和質(zhì)量（P<0.01，P<0.05），降低Ki-67蛋白的表達(dá)（P<0.05），促進(jìn)細(xì)胞凋亡（P<0.05），增高GSSG/GSH比值（P<0.05）；富氫水干預(yù)可調(diào)節(jié)γ-干擾素（IFN-γ）相關(guān)基因的表達(dá)。
結(jié)論：
在結(jié)直腸癌中，富氫水可通過抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)氧化還原環(huán)境及IFN-γ相關(guān)基因的表達(dá)而發(fā)揮抗腫瘤活性作用。
結(jié)直腸癌是常見消化道惡性腫瘤之一，其發(fā)病率在全世界范圍內(nèi)處于惡性腫瘤第3位，在西方發(fā)達(dá)國家中處于第2位。在我國，隨著近年來居民生活水平的提高和飲食習(xí)慣的改變，結(jié)直腸癌的發(fā)病率也呈上升趨勢，位居惡性腫瘤和致死因素的第4位。結(jié)直腸癌早期診斷率低，術(shù)后易復(fù)發(fā)，具有高侵襲性和高病死率的特點，所以從膳食營養(yǎng)干預(yù)的角度尋找能有效抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖的功能性物質(zhì)具有重要意義。
富氫水(hydrogen-rich water，H2O)含有較高濃度的氫氣，有研究表明富氫水可顯著抑制放療引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)，減輕放療的不良反應(yīng)，有效改善接受放療的肝癌患者的生活質(zhì)量，提示富氫水可輔助用于惡性腫瘤患者的放化療；Li等證明富氫水可減輕化學(xué)毒性物質(zhì)所致的大鼠腎臟損傷，并抑制早期腫瘤的發(fā)生。我們前期在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，富氫水對葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium,DSS)誘導(dǎo)的慢性結(jié)直腸炎及結(jié)直腸癌具有較好的預(yù)防作用，能顯著抑制腫瘤的發(fā)生(未發(fā)表數(shù)據(jù))。本研究利用皮下接種人結(jié)直腸癌細(xì)胞系SW480細(xì)胞建立荷瘤小鼠動物模型，初步探討富氫水對腫瘤形成、生長的抑制作用及其分子機(jī)制。
1.主要試驗材料和方法：
1.1主要試驗材料：
BALB/c雄性裸鼠，4周齡，體質(zhì)量(20±2) g；
結(jié)直腸癌細(xì)胞系SW480；
北京活力氫源飲品有限公司富氫源富氫水(0.8 mg/kg, 還原電位500 mV)
1.2實驗動物分組及模型建立：
將16只4周齡的BALB/c雄性裸鼠隨機(jī)分為對照組(Ctrl,n=8)和富氫水干預(yù)組([H]H2O,n=8)。首先，取對數(shù)生長期的SW480細(xì)胞，于裸鼠右腋皮下接種(4×106/只)。接種后，為保證水中氫氣濃度，富氫水干預(yù)組每天早、中、晚3次更換新鮮富氫水供小鼠自由飲用；對照組給予普通水。觀察腫瘤的生長情況，用直尺測量腫瘤長度(a)、寬度(b)，用公式V=ab2π/6計算其體積。荷瘤28 d后處死小鼠，取腫瘤組織，稱質(zhì)量后進(jìn)行后續(xù)實驗。
2.結(jié)果：
2.1 富氫水對荷瘤小鼠腫瘤體積和質(zhì)量的影響
與飲用普通水的對照組相比，富氫水干預(yù)組小鼠整體成瘤情況受到抑制(圖 1A、1B)，具體表現(xiàn)為富氫水干預(yù)組小鼠的腫瘤體積和質(zhì)量均低于對照組(圖 1C、1D; P < 0.01, P <0.05)；第28天時，富氫水干預(yù)組小鼠的腫瘤體積為(587±64) mm3，質(zhì)量為(0.262±0.028)g，均低于對照組[平均腫瘤體積為(892±108) mm3，質(zhì)量為(0.438±0.034)g；P < 0.01]。
2.2富氫水對荷瘤小鼠結(jié)直腸癌組織中Ki-67蛋白表達(dá)及細(xì)胞凋亡的影響
富氫水干預(yù)組Ki-67蛋白表達(dá)陽性細(xì)胞率為(11.0±2.8)%，而對照組為(28.0±3.6)%，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明富氫水干預(yù)后小鼠結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖能力減弱。采用TUNEL法檢測兩組小鼠結(jié)腸癌組織的細(xì)胞凋亡情況，結(jié)果表明，富氫水干預(yù)組凋亡細(xì)胞率為(14.8±2.2)%，而對照組僅為(2.6±0.4)%，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，表明富氫水可促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡。
▲圖2.富氫水對荷瘤小鼠結(jié)腸癌組織Ki-67蛋白表達(dá)及細(xì)胞凋亡的影響
2.3富氫水對荷瘤小鼠結(jié)直腸癌組織氧化應(yīng)激狀態(tài)的影響
與對照組相比，富氫水干預(yù)后并未顯著降低小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi)ROS的含量，而是通過降低GSH和升高GSSG水平(P<0.05)發(fā)揮抗腫瘤作用。與飲用普通水的對照組相比，富氫水干預(yù)組GSH水平降低了22%，而GSSG含量升高了38%，從而顯著提高了GSSG/GSH的比值(P<0.05)。
▲圖3.富氫水對荷瘤小鼠結(jié)腸癌組織氧化應(yīng)激狀態(tài)的影響
2.4富氫水對荷瘤小鼠結(jié)直腸癌組織部分基因表達(dá)的影響
為了進(jìn)一步探究富氫水抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)其凋亡的分子機(jī)制，本研究利用基因芯片對比了富氫水干預(yù)組與飲用普通水的對照組小鼠腫瘤組織的差異表達(dá)基因(圖4A、4B)，其差異表達(dá)基因的驗證結(jié)果如圖4C所示。從圖中可以看出，與對照組相比，富氫水干預(yù)可上調(diào)Mmp9、II12rb1、Csf2rb、Tnfaip8l2、Cxcl9(P<0.05)，下調(diào)Cdk6、Nrp2及Cldn24等γ-干擾素相關(guān)基因(P<0.05)。
▲圖4.富氫水對荷瘤小鼠結(jié)直腸癌組織部分基因表達(dá)的影響
3.討論：
早在1975年，Dole等將患有鱗狀細(xì)胞癌的無毛小白鼠放于高壓氫氣艙，發(fā)現(xiàn)氫氣可使皮膚腫瘤消退。但由于高壓氫氣用于臨床治療存在安全隱患，此類研究并未引起廣泛注意。直至2007年，日本學(xué)者采用化學(xué)反應(yīng)、細(xì)胞學(xué)等手段，證明氫氣溶解在液體中可選擇性中和羥自由基和亞硝酸陰離子。這一發(fā)現(xiàn)引起了研究氫氣治療疾病的熱潮，大量研究相繼發(fā)現(xiàn)氫在腦組織缺血再灌注損傷、炎癥、電離輻射損傷、神經(jīng)系統(tǒng)損傷以及代謝綜合征等疾病中均發(fā)揮一定的作用。
近年來，通過采用增加壓強(qiáng)等技術(shù)將氫氣溶解于水中，制備獲得了給予方便且安全的富氫水，推動了氫在臨床研究中的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)富氫水可減輕組織氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。另有少量研究表明，富氫水對腎癌及非酒精性脂肪肝引發(fā)的肝癌具有一定的預(yù)防作用。本研究利用結(jié)腸癌荷瘤小鼠動物模型，研究了富氫水對結(jié)腸癌腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡及氧化應(yīng)激狀態(tài)的影響，結(jié)果表明富氫水可有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，抑制腫瘤的生長，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，并進(jìn)一步證明了富氫水抗腫瘤生物學(xué)活性的發(fā)揮與其對腫瘤組織氧化應(yīng)激狀態(tài)的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。
【聲音】鐘南山院士在世界胸科大會上接受中國網(wǎng)采訪時說：氫分子主要針對慢性疾病，最基本的是抗氧化應(yīng)激的加強(qiáng)作用，不是單純修復(fù)作用，有利于基體恢復(fù)，理念是對因治療不是對癥治療，比如腫瘤學(xué)說是氧化應(yīng)激加強(qiáng)，去除氧化應(yīng)激，腫瘤也很難長。
文章整理自孫學(xué)軍氫思語、活力氫源
