背景： 氢具有抗炎和抗氧化作用，对多个器官有益。然而，其对烧伤诱导的肺泡巨噬细胞焦亡的影响尚不清楚。本研究的目的是研究氢气对烧伤引起的肺损伤的可能积极影响，以及氢气对烧伤引起的急性肺损伤（急性肺损伤）期间巨噬细胞焦亡的影响。方法： 本研究采用显微CT评估大鼠肺体内组织学变化，苏木精和伊红（HE）染色评估孤立肺的组织学变化。采用蛋白质印迹法分析含有蛋白3（NLRP3）、半胱天冬酶-1和加斯皮明-D（GSDMD）的富含亮氨酸重复序列（LRR）和pyrin结构域（PYD）的表达。通过免疫荧光测量GSDMD的表达，以评估肺部炎症和焦亡的水平。通过酶联免疫吸附测定（ELISA）评估炎症水平。通过透射电子显微镜观察焦亡。结果： 我们观察到严重烧伤导致IL-1β和IL-18增加，NLRP3和半胱天冬酶-1蛋白的过表达以及大鼠肺组织中的焦亡，如GSDMD过表达和巨噬细胞s的电子显微镜检查所证明的那样。我们还观察到氢治疗部分逆转了肺组织密度的增加并减少了肺部炎症。此外，氢降低了严重烧伤大鼠肺组织中的HE病理损伤评分。与烧伤组相比，氢处理显著降低了肺组织中IL-1β和IL-18的含量，降低了NLRP3、半胱天冬酶-1和GSDMD蛋白的表达。透射电镜结果还显示，氢处理组巨噬细胞膜孔数明显减少。
图1.氢部分逆转了肺组织密度的增加并减少了肺部炎症。结论： 本研究结果表明，氢可以通过NLRP3抑制巨噬细胞的焦亡来预防烧伤引起的急性肺损伤。过去的20年中，烧伤已成为一个重要的公共卫生问题，每年有超过250万人死于烧伤。大面积烧伤区域伴有强烈的炎症反应，这最常导致全身炎症反应综合征（SIRS）。SIRS通常伴有多器官功能障碍综合征（MODS）。肺是烧伤所致MODS的前哨器官，急性肺损伤或急性呼吸窘迫综合征可危及生命。因此，急性肺损伤的早期干预和治疗对于改善烧伤患者的预后非常重要。肺泡巨噬细胞参与急性肺损伤期间的免疫应答。在炎症条件下，BALF中的巨噬细胞s占细胞总数的90%[4]，表明巨噬细胞s在急性肺损伤的发生和发展中起着重要作用。炎症体是一种多蛋白复合物，在先天免疫中起关键作用。除了外源性病原体相关分子模式外，它还可以识别内源性、非感染性和损伤相关分子模式。NLRP3是研究最充分的炎症小体，也是唯一一种识别烧伤后释放的D巨噬细胞Ps的炎症小体，并且已被证明与急性肺损伤有关。当NLRP3被病原体或无菌组织损伤或被代谢应激激活时，会分泌半胱天冬酶-1和细胞因子IL-1β和IL18，从而导致持续的炎症反应和焦亡。焦亡是炎性细胞死亡的过程。焦亡的主要功能是引起强烈的炎症反应，保护宿主免受微生物感染。然而，过度焦亡可导致脓毒症、自身免疫性疾病和其他炎症性疾病。焦亡可能是典型的或非典型的。在典型途径中，GSDMD被半胱天冬酶-1切割成N末端和C末端，GSDMD的N末端形成跨膜孔。它可以释放IL-1β，IL-18和其他细胞因子。此外，它会干扰离子和水的调整，导致强烈的炎症和焦亡。巨噬细胞焦亡加重肺部炎症。氢气具有许多生物学作用，如抗炎、抗氧化、抗细胞凋亡、抗休克和自噬调节。氢盐水和氢水降低促炎细胞因子的水平以抑制炎症。由于其强大的功效和新颖性，H2在预防和治疗许多疾病方面具有巨大潜力。此外，氢的保护作用在许多疾病中都有报道，包括心肌、脑、肺、肝、肾和肠道疾病。中国国家卫生健康委员会发布的第七版《中国COVID-19肺炎诊疗临床指南》建议吸入氢氧混合气，该建议承认氢在治疗呼吸系统疾病方面的功效。一项纳入41例NCP患者的研究表明，氢能下调炎症因子的水平，包括IL-2、IL-7、IL-10和TNF-α NE。综上所述，我们提出氢对烧伤诱导的急性肺损伤具有保护作用，其机制可能与其抑制NLRP3信号通路有关。因此，我们旨在在烧伤诱导的大鼠急性肺损伤模型中证实这一假设，并首次发现氢通过抑制NLRP3/半胱天冬酶-1/GSDMD信号通路来改善烧伤诱导急性肺损伤的发展，这可能为烧伤诱导急性肺损伤的治疗提供新的方向。烧伤是一个重要的全球医学问题。即使没有吸入性损伤和感染，重度烧伤患者也容易发生急性肺损伤。急性肺损伤是一种危及生命的疾病，会增加烧伤相关死亡率。然而，急性肺损伤仍然缺乏有效的治疗药物。氢气的治疗效果越来越得到认可。Tong等人观察到，氢通过减少氧化应激和破坏内质网应激（ERS）和细胞凋亡，对小鼠后肢缺血再灌注损伤具有保护作用。在脓毒症模型中，氢气已被证明具有多种肺保护作用。烧伤会引起强烈的炎症，过度的炎症会对身体造成重大损害。我们小组先前的研究表明，吸入氢气可以显着减少严重烧伤小鼠的肺部炎症细胞浸润并改善肺部病理损伤。因此，本研究探讨了氢气对烧伤所致急性肺损伤的保护作用，为急性肺损伤的治疗提供了新的思路。在这项研究中，我们为氢气对烧伤大鼠肺部的保护作用提供了基础。研究表明，氢气可以通过NLRP3/半胱天冬酶-1/GSDMD途径改善烧伤引起的肺部组织学改变，减少肺部的炎症反应，减少巨噬细胞焦亡。我们推测氢可以通过减少巨噬细胞焦亡来缓解急性肺损伤。我们通过CT扫描更直观地识别烧伤大鼠肺组织的病理变化，并通过分析肺组织密度评估烧伤引起的肺组织损伤。对于单纯烧伤，烧伤引起的过度炎症可立即引起循环中内源性巨噬细胞s和中性粒细胞的激活，从而增加肺密度。急性肺损伤的主要病理特征是肺微血管内皮和肺泡上皮的损伤，肺微血管通透性的增加和肺泡腔中富含蛋白质的液体渗出，导致肺水肿。因此，烧伤引起的急性肺损伤的肺组织密度会增加。Yang等观察到烧伤大鼠肺组织密度增加，证实CT扫描密度分析可作为评估烧伤-爆炸损伤所致肺损伤的方法。本研究观察到烧伤组肺密度在烧伤后12和24 h显著增加，24 h密度高于12 h。氢疗可显著改善烧伤大鼠肺组织密度的增加，表明氢能抑制烧伤引起的炎症反应。综合多种研究结果，本研究发现，氢能抑制烧伤诱导的急性肺损伤诱导的巨噬细胞焦亡，氢气通过NLRP3/半胱天冬酶-1/GSDMD通路保护肺损伤。
