Abstract:

Objective To explore the protective effect of hydrogen-rich saline on ischemia-reperfusion induced liver injury in rats and the mechanism of this effect. Methods A total number of 24 healthy maleSprague-Dawley（SD）rats age ranging from 8-10 weeks weighting 220-250 g were randomly divided into three groups（n ＝ 8 in each group）using a random number table ：sham operated group（Sham group），cold ischemia- reperfusion induced liver injury model group（I/R group）and hydrogen-rich saline treated group（HS group）. Laparotomy was performed and the related blood vessels were isolated in Sham group. The liver cold ischemia-reperfusion were induced in I/R and HS groups. Saline or hydrogen-rich saline were injected through inferior vena cava 5 min before portal vein was clamped in I/R or HS group. After the total hepatic ischemic in I/R andHS group，the liver was reperfused with ringer lactate solution（pre-cooled，4℃）at a speed of 6-8 ml/min and a1 mm incision was cut on the infrahepatic vena cava（IHVC）as an outflow tract. The whole anhepatic phase lastedfor 30 min. At 6 h of reperfusion，blood samples were obtained from the inferior vena cava to detect the levels of alanine amino-transferase（ALT），aspartate amino-transferase（AST），tumor necrosis factor-alpha（TNF-α）and interleukin-10（IL-10）in serum. Hepatic specimens were obtained for the determination of malondialdehyde （MDA）and superoxide dismutase（SOD）contents，expression of caspase-3，Bcl-2 and Bax mRNA，and microscopic examination of the pathological changes in hepatic tissues by light microscopy. Results Compared with Shamgroup，the levels of ALT，AST，TNF-α and content of MDA，Bax/Bcl-2，and expression of caspase-3 mRNA in serum were significantly increased，and the level of serum IL-10 and the activity of SOD were decreased in I/R and HS groups〔ALT（U/L）：467.3±203.6、275.7±74.0 vs. 73.9±30.1，AST（U/L）：929.6±442.7、581.4±143.3 vs. 194.6±72.2，TNF-α（μg/L）：0.081 3±0.029 8、0.052 0±0.009 9 vs. 0.027 3±0.004 4，MDA（nmol/mg）：1.13±0.10、1.00±0.11 vs. 0.84±0.06，caspase-3（2-ΔΔCt）：2.77±0.98、1.46±0.33 vs. 1.00±0.00，Bax/Bcl-2（2-ΔΔCt）：1.59±0.34、1.12±0.16 vs. 1.02±0.10，IL-10（μg/L）：0.141 5±0.023 3、0.320 6±0.064 8 vs. 0.205 3±0.049 7，SOD（U/mg）：194.9±20.4、218.1±16.0 vs. 240.8±16.9，all P ＜ 0.05〕. While compared with I/R group，the levels of ALT，AST，TNF-α in serum and content of MDA，Bax/Bcl-2，and expression of caspase-3 mRNA weredecreased，the level of IL-10 and the activity of SOD were increased in HS group〔ALT（U/L）：275.7±74.0 vs. 467.3±203.6，AST（U/L）：581.4±143.3 vs. 929.6±442.7，TNF-α（μg/L）：0.052 0±0.009 9 vs. 0.081 3±0.029 8，MDA（nmol/mg）：1.00±0.11 vs. 1.13±0.10，caspase-3（2-ΔΔCt）：1.46±0.33 vs. 2.77±0.98，Bax/Bcl-2（2-ΔΔCt）：1.12±0.16 vs. 1.59±0.34，IL-10（μg/L）：0.320 6±0.064 8 vs. 0.141 5±0.023 3，SOD（U/mg）：218.1±16.0 vs.194.9±20.4，all P ＜ 0.05〕. Conclusion Hydrogen-rich saline can alleviate cold ischemia reperfusion induced liver injury through its selective antioxidant，inhibition of inflammatory response and anti-apoptotic properties.

摘要：

目的 探讨饱和氢气生理盐水对大鼠肝脏冷缺血 / 再灌注损伤（IRI）的保护作用及其机制。方法 清洁级雄性 SD 大鼠 24 只，周龄为 8 ～ 10 周，体重 220 ～ 250 g，采用随机数字表法分为 3 组（n ＝ 8）：假手术组（Sham 组）行开关腹操作，并游离相应血管 ；肝脏冷缺血 / 再灌注组（I/R 组）于门静脉阻断前 5 min 经下腔静脉缓慢注射生理盐水（6 ml/kg）；饱和氢气生理盐水处理组（HS 组）于门静脉阻断前 5 min 经下腔静脉缓慢注射饱和氢气生理盐水（6 ml/kg）。I/R 组与 HS 组阻断全肝血流后，于肝下下腔静脉开口 1 mm 作为灌注液流出道，用 4℃乳酸林格液经门静脉灌注肝脏。再灌注后 6 h 后经下腔静脉抽取血样，测定血清中丙氨酸转氨酶（ALT）、天冬氨酸转氨酶（AST）含量，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和白细胞介素 -10（IL-10）浓度，采用硫代巴比妥酸法测定肝组织丙二醛（MDA）含量，采用黄嘌呤氧化酶法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，苏木精 - 伊红（HE）染色，于光镜下观察肝组织病理学表现，荧光定量 PCR 检测天冬氨特异性半胱氨酸蛋白酶 3（caspase-3）、Bcl-2 和 Bax mRNA 的表达情况。结果 与 Sham 组相比，I/R 组和 HS 组血清中 ALT、AST、TNF-α 浓度及肝 组 织 MDA 含 量、caspase-3 和 Bax/Bcl-2 的 mRNA 水 平 均 升 高，I/R 组 血 清 IL-10 浓 度 降 低，HS 组IL-10 含 量 升 高， 肝 组 织 SOD 活 性 降 低〔ALT（U/L）：467.3±203.6、275.7±74.0 比 73.9±30.1，AST（U/L）：929.6±442.7、581.4±143.3 比 194.6±72.2，TNF-α（μg/L）：0.081 3±0.0298、0.052 0±0.009 9 比 0.027 3±0.004 4，MDA（nmol/mg）：1.13±0.10、1.00±0.11 比 0.84±0.06，caspase-3（2-ΔΔCt）：2.77±0.98、1.46±0.33 比 1.00±0.00，Bax/Bcl-2（2-ΔΔCt）：1.59±0.34、1.12±0.16 比 1.02±0.10，IL-10（μg/L）：0.141 5±0.023 3、0.320 6±0.064 8 比 0.205 3±0.049 7，SOD（U/mg）：194.9±20.4、218.1±16.0 比240.8±16.9， 均 P ＜ 0.05〕。 与 I/R 组 相 比，HS 组 血 清 ALT、AST、TNF-α 浓 度 及 肝 组 织 MDA 含 量、caspase-3 和 Bax/Bcl-2 的 mRNA 水平均降低，血清 IL-10 浓度及肝组织 SOD 活性升高〔ALT（U/L）：275.7±74.0 比 467.3±203.6，AST（U/L）：581.4±143.3 比 929.6±442.7，TNF-α（μg/L）：0.052 0±0.009 9 比 0.081 3±0.029 8，MDA（nmol/mg）：1.00±0.11 比 1.13±0.10，caspase-3（2-ΔΔCt）：1.46±0.33 比 2.77±0.98，Bax/Bcl-2（2-ΔΔCt）：1.12±0.16 比 1.59±0.34，IL-10（μg/L）：0.320 6±0.064 8 比 0.141 5±0.023 3，SOD （U/mg）：218.1±16.0 比 194.9±20.4，均 P ＜ 0.05〕。结论 饱和氢气生理盐水可通过其选择性抗氧化、抑制炎症反应及抗凋亡特性减轻大鼠肝脏冷 IRI。