Молекулярный водород уменьшает среднее и систолическое артериальное давление и процессы воспаления в легких при разных формах гипертонии в экспериментах на крысах линии Wistar

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Молекулярный водород проявляет антиоксидантные и противовоспалительные свойства. Показано его протективное действие при различных сердечно-сосудистых заболеваниях. Целью работы было изучение влияния дыхания атмосферным воздухом, содержащим 4% молекулярного водорода, на степень развития МКТ-легочной гипертонии и ассоциированной с ней интерстициальной болезни легких, а также выраженности реноваскулярной (1П1К) гипертонии в экспериментах на крысах. В качестве модели гипертонии малого круга кровообращения использовали монокроталин-индуцированную легочную гипертонию (МКТ-ЛГ). Эксперименты проводили на трех группах животных: “Контроль” – животным вводили растворитель для монокроталина, “МКТ-Контроль” и “МКТ-Н2” – группы, которым однократно вводился МКТ. Группы “Контроль” и “МКТ-Контроль” в течение 21 дня дышали атмосферным воздухом, а группа “МКТ-Н2” – воздухом, содержащим 4% водорода. Ингаляции были постоянными в течение 21-го дня. На 21-й день под уретановым наркозом измеряли гемодинамические параметры и фиксировали образцы легкого для последующего морфологического анализа. В качестве модели гипертонии большого круга использовали реноваскулярную гипертонию 1П1К (РВГ). В эксперименте было две группы: РВГ-К – крысы дышали атмосферным воздухом и РВГ-Н2 – крысы дышали воздухом, содержащим 4% водорода. В ходе эксперимента измеряли систолическое артериальное давление (САД) и оценивали выделительную функцию почки. На 28-й день под уретановым наркозом измеряли гемодинамические показатели. На модели МКТ водород не влиял на гемодинамические параметры МКТ гипертонии, но уменьшал среднее АД, САД, количество тучных клеток, секрецию триптазы из них, а также маркеры ремоделирования легких – TGF-β1 и ММП-9. На РВГ модели дыхание с водородом уменьшало среднее АД, САД и не влияло на выделительную функцию почки. Ингаляции 4% водорода вызывают уменьшение среднего АД и САД в обеих моделях артериальной гипертонии, снижают выраженность воспалительного процесса и ингибируют активность профиброзных факторов в тканях легкого при МКТ-ЛГ. Возможно, центральное действие водорода сочетается с его противовоспалительным и антифибротическим действием.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. М. Артемьева

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Москва

Т. А. Куропаткина

Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова; Российский университет дружбы народов

Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Москва; Москва

В. В. Шишкина

Воронежский государственный медицинский университет имени Н. Н. Бурденко

Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Воронеж

Д. В. Серебряная

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова; Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова

Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Д. А. Адашева

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Москва

О. С. Медведев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова; Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии имени академика Е. И. Чазова

Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Н. А. Медведева

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: marinka.artemieva@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ge L, Yang M, Yang NN, Yin XX, Song WG (2020) Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases. Oncotarget 8(60): 102653–102673. https://doi.org/10.18632/oncotarget.21130
  2. Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, Watanabe M, Nishimaki K, Yamagata K, Katsura K, Katayama Y, Asoh S, Ohta S (2007) Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med 13(6): 688–694. https://doi.org/10.1038/nm1577 2007
  3. Ohta S (2011) Recent progress toward hydrogen medicine: potential of molecular hydrogen for preventive and therapeutic application. Current Pharmaceutical Design 17(22): 2241–2252. https://doi.org/10.2174/138161211797052664
  4. Ohta S (2014) Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medical gas: initiation, development and potential of hydrogen medicine. Pharmacol & Therap144(1): 1–11. https://doi.org/ 10.1016/j.pharmthera.2014.04.006
  5. Huang L (2016) Molecular hydrogen: a therapeutic antioxidant and beyond. Med Gas Res 6(4): 219–222. https://doi.org/10.4103/2045-9912.196904
  6. Atiakshin D, Kostin A, Volodkin A, Nazarova A, Shishkina V, Esaulenko D, Buchwalow I, Tiemann M, Noda M (2023) Mast Cells as a Potential Target of Molecular Hydrogen in Regulating the Local Tissue Microenvironment. Pharmaceuticals 16(6): 817. https://doi.org/10.3390/ph16060817
  7. Nicolson G, de Mattos G, Settineri R, Costa C, Ellithrope R, Rosenblatt S, La Valle J, Jimenez A, Ohta Sh (2016) Clinical effects of hydrogen administration: from animal and human diseases to exercise medicine. Int J Clin Med 7(1): 32–76. https://doi.org/ 10.4236/ijcm.2016.71005
  8. Nie C, Ding X, A R, Zheng M, Li Z, Pan S, Yang W (2021) Hydrogen gas inhalation alleviates myocardial ischemia-reperfusion injury by the inhibition of oxidative stress and NLRP3-mediated pyroptosis in rats. Life Sci 1(272): 119248. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2021.119248
  9. Kimura A, Suehiro K, Mukai A, Fujimoto Y, Funao T, Yamada T, Mori T (2022) Protective effects of hydrogen gas against spinal cord ischemia-reperfusion injury. J Thorac Cardiovasc Surg 164(6): e269–e283. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2021.04.077
  10. Nie C, Zou R, Pan S, Gao Y, Yang H, Bai J, Xi S, Wang X, Hong X, Yang W (2021) Hydrogen gas inhalation ameliorates cardiac remodelling and fibrosis by regulating NLRP3 inflammasome in myocardial infarction rats. J Cell Mol Med 25(18): 8997–9010. https://doi.org/10.1111/jcmm.16863
  11. Куропаткина Т, Гуфранов Х, Сычев Ф, Артемьева М, Бондаренко Г, Есауленко Д, Самойленко Т, Шишкина В, Медведева Н, Медведев О (2024) Влияние ингаляций водорода на сердечно-сосудистые и интерстициальные компоненты легочной гипертензии в экспериментах на крысах. Пульмонология 34 (1): 19–30. [Kuropatkina T, Gufranov Kh, Sychev F, Artemyeva M, Bondarenko G, Esaulenko D, Samoilenko T, Shishkina B, Medvedeva N, Medvedev O (2024) Vliyanie Effect of hydrogen inhalation on cardiovascular and interstitial components of pulmonary hypertension in rats. Pul’monologiya 34 (1): 19–30. (In Russ)]. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2024-34-1-19-30
  12. Шишкина В, Антакова Л, Золотарева С, Атякшин Д (2022) Матриксные металлопротеиназы в ремоделировании внеклеточного матрикса: молекулярные, клеточные и тканевые аспекты. Журн анатом гистопатол 11(3): 93–108. [Shishkina V, Antakova L, Zolotareva S, Atiakshin D (2022) Matrix metalloproteinases in extracellular matrix remodeling: molecular, cellular and tissue aspects. J Anatom Histopathol 11 (3): 93–108. (In Russ)]. https://doi.org/10.18499/2225-7357-2022-11-3-93-108]
  13. Cole AR, Raza A, Ahmed H, Polizzotti BD, Padera RF, Andrews N, Kheir JN (2019) Safety of inhaled hydrogen gas in healthy mice. Med Gas Res 9(3): 133–138. https://doi.org/10.4103/2045-9912.266988
  14. Liu B, Jiang X, Xie Y, Jia X, Zhang J, Xue Y, Qin S (2022) The effect of a low dose hydrogen-oxygen mixture inhalation in midlife/older adults with hypertension: A randomized, placebo-controlled trial. Front Pharmacol 7(13): 1025487. https://doi.org/10.3389/fphar
  15. Poch D, Mandel J (2021) Pulmonary Hypertension. Ann Intern Med 174(4): ITC49–ITC64. https://doi.org/10.7326/AITC202104200
  16. Nogueira-Ferreira R, Vitorino R, Ferreira R, Henriques-Coelho T (2015) Exploring the monocrotaline animal model for the study of pulmonary arterial hypertension: A network approach. Pulmon Pharmacol Therap 35: 8–16. https://doi.org/10.1016/j.pupt.2015.09.007
  17. Textor SC, Lerman L (2010) Renovascular hypertension and ischemic nephropathy. Am J Hypertens 23(11): 1159–1169. https://doi.org/10.1038/ajh.2010.174
  18. Souza HCD, Martins-Pinge MC, Dias da Silva VJ, Borghi-Silva A, Gastaldi AC, Blanco JHD, Tezini GCSV (2008) Heart rate and arterial pressure variability in the experimental renovascular hypertension model in rats. Auton Neurosci 139: 38–45 https://doi.org/10.1016/j.autneu.2008.01.001
  19. Biasin V, Marsh LM, Egemnazarov B, Wilhelm J, Ghanim B, Klepetko W, Wygrecka M, Olschewski H, Eferl R, Olschewski A, Kwapiszewska G (2014) Meprin β, a novel mediator of vascular remodelling underlying pulmonary hypertension. J Pathol 233(1): 7–17. https://doi.org/10.1002/path.4303
  20. Zhang H, Huang W, Liu H, Zheng Y, Liao L (2020) Mechanical stretching of pulmonary vein stimulates matrix metalloproteinase-9 and transforming growth factor-β1 through stretch-activated channel/MAPK pathways in pulmonary hypertension due to left heart disease model rats. PLoS One 15(9): e0235824. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235824
  21. Xu L, Cai Z, Yang F, Chen M (2017) Activation-induced upregulation of MMP9 in mast cells is a positive feedback mediator for mast cell activation. Mol Med Rep 15(4): 1759–1764. https://doi.org/10.3892/mmr.2017.6215
  22. Waxman AB, Elia D, Adir Y, Humbert M, Harari S (2022) Recent advances in the management of pulmonary hypertension with interstitial lung disease. Eur Respir Rev 31: 210–220. https://doi.org/10.1183/ 16000617.0220-2021
  23. Zhang Z, Zhaj L, Zhou X, Meng X, Zhou X (2023) Role of inflammation, immunity and oxidative stress in hypertension: New insights and potential therapeutic targets. Front Immunol 13: 1098725. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.1098725
  24. Sugai K, Tamura T, Sano M, Uemura S, Fujisawa M, Katsumata Y, Endo J, Yoshizawa J, Homma K, Suzuki M, Kobayashi E, Sasaki J, Hakamata Y (2020) Daily inhalation of hydrogen gas has a blood pressure-lowering effect in a rat model of hypertension. Sci Rep 10(1): 20173. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77349-8
  25. Walker SM, Bing RF, Swales JD, Thurston H (1986) Plasma noradrenaline in Goldblatt models of renovascular hypertension in the rat, before and after surgical reversal. Clin Sci (Lond) 71(2): 199–204. https://doi.org/10.1042/cs0710199

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Риc. 1. Схематическое изображение экспериментальной установки.

Скачать (108KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Среднее артериальное давление (а), систолическое (b) и диастолическое (c) артериальное давление на 21-й день эксперимента. *MCT-H2 vs Control, MCT-Control, p < 0.05, One-way ANOVA. Цифры внутри столбиков обозначают количество животных.

Скачать (97KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Морфологические особенности структур легких и тучных клеток крыс линии Вистар при моделировании легочной гипертонии. Методы окрашивания: (a), (b), (e) – гематоксилин и эозин, (c), (d), (f) – раствор Гимзы. (a) – группа контроля, (b, c, d) – МКТ-Контроль, (e, f) – МКТ-Н2. (a) – в респираторном отделе легкого удлиненные альвеолярные проходы переходят в тонкостенные альвеолы, признаков воспалительного инфильтрата и отека стромы не наблюдается; (b) – выявляются структурные и функциональные изменения в артериальной стенке и облитерации просвета с гипертрофией медии; (c) – тучные клетки (фиолетовое окрашивание) инфильтрируют строму легочной ткани, активно дегранулируют; (d) – в локусе отмечаются нейтрофилы и плазмоциты; (e) – менее выраженный отек интерстициальных структур и альвеолоцитов легкого, периваскулярно расположено незначительное количество клеток воспалительного инфильтрата; (f) – единичные тучные клетки в поле зрения без признаков дегрануляции. Увеличение (a) – х 200, (b, c, e, f) – х 400, (d) – х 1000.

Скачать (616KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гистотопография и характер экспрессии триптазы тучных клеток (a, b), TGF-β (c, d) и ММП-9 (e, f) в легких при развитии ЛГ (b, d, f) и при ЛГ с ингаляцией 4% H2 (a, c, e). Специфическое для иммуногистохимической реакции коричневое окрашивание выявляет скопление триптаза-позитивных тучных клеток с признаками дегрануляции в интерстиции легочной ткани (b), в то время как под влиянием ингаляции 4% H2 снижается экспрессия данной протеазы (a); инфильтрация иммунопозитивными клетками с высокой экспрессией TGF-β в группе МКТ-Контроль (d) в сравнении с немногочисленными TGF-β позитивными клетками в группе применения молекулярного водорода (c); низкая экспрессия ММП–9 (красный цвет, метка-Cy3) на фоне солоколизации с триптаза-позитивными тучными клетками (зеленый цвет, метка Alexa Fluor 488) в группе (e) и скопление ММП-9 позитивных клеток, преимущественно нейтрофилов (в соответствии с морфологией клеток) в присутствии триптаза-позитивных тучных клеток. Методы окрашивания: (a, b, c, d) – иммуногистохимическая реакция, (e, f) – иммунофлуоресцентное окрашивание. Увеличение (a, b, d) – х 400; (c, e, f) – х 1000.

Скачать (497KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Параметры гемодинамики бодрствующих (а) и наркотизированных (b – d) крыс линии Wistar с реноваскулярной почечной гипертонией 1П1К. (a) – динамика САД у бодрствующих крыс, измеренная непрямым плетизмографическим методом. (b – d) гемодинамические показатели у наркотизированных крыс – (b) ЧСС; (с) – cр. АД; (d) – CАД; (e) – ДАД. # - статистически значимые различия между 1 и 3 точками (p < 0.05) two-way ANOVA. * – статистически значимые различия между группами (p < 0.05) по t-тесту для несвязанных переменных. ** – статистически значимые различия между группами (p < 0.01) по t-тесту для несвязанных переменных. Цифры внутри столбиков обозначают количество животных.

Скачать (156KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Оценка выделительной функции почки у крыс линии Wistar с РВГ. (a) – концентрация креатинина в сыворотке крови; (b) – суточная экскреция креатинина; (с) – клиренс креатинина; (d) – концентрация мочевины в сыворотке крови; (e) – суточная экскреция мочевины. ** – статистически значимые различия между значениями до и после операции (p < 0.01) по two-way ANOVA. *** – статистически значимые различия между значениями до и после операции (p < 0.001) по two-way ANOVA. Цифры внутри столбиков обозначают количество животных.

Скачать (163KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».