2024 · Chen — Wasserstoffreiches Wasser lindert Verstopfung durch Abschwächung des oxidativen Stresses über den Sirtuin1/Nuclear-Factor-Erythroid-2-related-Factor-2/Häm-Oxygenase-1-Signalweg.
Kurzfassung
Bei verstopften Ratten verbesserte wasserstoffreiches Wasser (HRW) den Stuhlgang, die Darmmotilität und die Darmmikrobiota-Zusammensetzung durch Reduktion von oxidativem Stress über einen spezifischen Schutz-Signalweg. Die Studie identifizierte auch zwei Metaboliten (β-Leucin und Traumatinsäure), die den Nutzen durch Aktivierung eines wichtigen antioxidativen Regulators vermitteln könnten. (World Journal of Gastroenterology, 2024.)
Kommentar
Diese Tierstudie etablierte ein loperamid-induziertes Verstopfungsmodell in Sprague-Dawley-Ratten und ließ sie HRW frei trinken. Die HRW-Gruppe zeigte verbessertes Stuhlgewicht, Stuhlwassergehalt, Kohlepartikel-Transitrate und Darmschleimhautdicke sowie bessere Erhaltung von Darmneuronen und Expression des c-kit-Rezeptors (wichtig für die Darmmotilität). Darmmikrobiom-Analyse und Serum-Metabolomik zeigten, dass HRW die mikrobielle Zusammensetzung modulierte und die Spiegel von zwei ungewöhnlichen Metaboliten erhöhte — β-Leucin (β-Leu) und Traumatinsäure — die in NCM460-Darmzellen SIRT1 hochregulierten und dadurch oxidativen Stress über den SIRT1/Nrf2/HO-1-Weg reduzierten. Ein SIRT1-Inhibitor (EX527) hob die Verstopfungslinderung auf und lieferte mechanistische Unterstützung. Die Studie ist methodisch gründlich, aber alle Daten stammen aus einem Rattenmodell. Menschliche Verstopfung ist in ihren Ursachen sehr heterogen, und die metabolomischen Befunde im Rattenserum lassen sich möglicherweise nicht auf den Menschen übertragen.
Wichtige Zitate
- „HRW linderte Verstopfungssymptome durch Verbesserung der Gesamtstuhlmenge über 24 Stunden, des Stuhlwassergehalts, der Kohlepartikel-Transitrate, der Dicke der Darmschleimhautschicht, der c-kit-Expression und der Anzahl der Darmneuronen.“ Original (EN): „HRW alleviated constipation symptoms by improving the total amount of stool over 24 h, fecal water content, charcoal propulsion rate, thickness of the intestinal mucus layer, c-kit expression, and the number of intestinal neurons.“ — die Verbesserung bei mehreren Verstopfungsmarkern bei Ratten
- „HRW konnte auch den intestinalen oxidativen Stress über den SIRT1/Nrf2/HO-1-Signalweg reduzieren.“ Original (EN): „HRW could also reduce intestinal oxidative stress through the SIRT1/Nrf2/HO-1 signaling pathway.“ — der vorgeschlagene Anti-Verstopfungs-Mechanismus: antioxidative Signalisierung über SIRT1
- „β-Leu und Traumatinsäure sind potenzielle Metaboliten, die die SIRT1-Expression hochregulieren und oxidativen Stress reduzieren.“ Original (EN): „β-Leu and traumatic acid are potential metabolites that upregulate SIRT1 expression and reduce oxidative stress.“ — die Metabolomik-Entdeckung: zwei spezifische Metaboliten könnten die aktiven Mediatoren sein
Unsere Einordnung
Dies ist eine Tierstudie (Rattenmodell für Verstopfung). Die mechanistischen Belege — einschließlich des SIRT1-Inhibitor-Rettungsexperiments — sind methodisch solide und der Signalweg ist plausibel. Die Ergebnisse aus loperamid-induzierter Verstopfung bei Ratten können jedoch nicht direkt auf menschliche Verstopfung übertragen werden, die vielfältige Ursachen hat (Ernährung, neurologisch, medikamentenbedingt usw.). Die identifizierten Metaboliten (β-Leucin, Traumatinsäure) sind interessant, aber ihre Relevanz in der menschlichen Darmphysiologie ist unbekannt. Keine Humandaten für diese spezifische Intervention liegen vor. Die Studie ist eine gut konzipierte präklinische Untersuchung, die weitere Forschung unterstützt, keine klinische Empfehlung.
Studiendesign
- Typ: Tierstudie (Ratte) · Modell: loperamid-induzierte Verstopfung, Sprague-Dawley-Ratten · H₂-Gabe: ad libitum wasserstoffreiches Wasser (HRW) + intravenöse Kochsalzlösung (Rettungsarm: SIRT1-Inhibitor EX527 i.p.)
- Ergebnis: HRW verbesserte Stuhlmenge, Stuhlwassergehalt, Darmmotilität, Schleimhautschicht, c-kit und Neuronenzahl; SIRT1/Nrf2/HO-1-Signalweg-Aktivierung bestätigt; β-Leu und Traumatinsäure als potenzielle SIRT1-aktivierende Metaboliten identifiziert — nur Rattenmodell
Abstract (deutsche Übersetzung)
HINTERGRUND: Verstopfung, eine sehr verbreitete funktionelle Magen-Darm-Störung, verursacht eine erhebliche Belastung der Lebensqualität der Patienten und ist mit erheblichen Gesundheitsausgaben verbunden. Daher ist die Identifizierung effizienter therapeutischer Modalitäten für Verstopfung von größter Bedeutung. Oxidativer Stress ist ein entscheidender Beitrag zur Dysmotilität des Dickdarms und die zugrunde liegende Pathologie, die für Verstopfungssymptome verantwortlich ist. Folglich postulieren wir, dass Wasserstofftherapie, eine aufkommende und vielversprechende Intervention, als sichere und wirksame Behandlung für Verstopfung dienen kann. ZIEL: Zu bestimmen, ob wasserstoffreiches Wasser (HRW) Verstopfung lindert und seinen potenziellen Mechanismus. METHODEN: Verstopfungsmodelle wurden durch orale Gabe von Loperamid bei Sprague-Dawley-Ratten etabliert. Ratten tranken HRW frei und wurden täglich auf 24-h-Stuhlgewicht, Stuhlwassergehalt und Kohlepartikel-Transitrate aufgezeichnet. Stuhlproben wurden einer 16S-rDNA-Gensequenzierung unterzogen. Serum-ungerichtete Metabolomikanalyse, Malondialdehyd- und Superoxid-Dismutase-Spiegel wurden bestimmt. Colongewebe wurden mit HE, Alcian-Blau-PAS, ROS-Immunfluoreszenz und Immunhistochemie für c-kit, PGP 9.5, SIRT1, Nrf2 und HO-1 gefärbt. Quantitative Echtzeit-PCR und Western-Blot wurden durchgeführt. Ein Rettungsexperiment wurde durch intraperitoneale Injektion des SIRT1-Inhibitors EX527 bei verstopften Ratten durchgeführt. NCM460-Zellen wurden mit H₂O₂ induziert und mit Metaboliten behandelt. ERGEBNISSE: HRW linderte Verstopfungssymptome durch Verbesserung der Gesamtstuhlmenge, des Stuhlwassergehalts, der Kohlepartikel-Transitrate, der Darmschleimhautdicke, der c-kit-Expression und der Darmneuronenzahl. HRW modulierte das mikrobielle Ungleichgewicht im Darm und Anomalien im Serum-Metabolismus. HRW reduzierte auch den intestinalen oxidativen Stress über den SIRT1/Nrf2/HO-1-Signalweg. β-Leucin und Traumatinsäure wurden als potenzielle Metaboliten identifiziert. SCHLUSSFOLGERUNG: HRW abschwächt den verstopfungsassoziierten intestinalen oxidativen Stress über den SIRT1/Nrf2/HO-1-Signalweg, moduliert die Darmmikrobiota und Serum-Metaboliten. β-Leu und Traumatinsäure sind potenzielle Metaboliten, die die SIRT1-Expression hochregulieren und oxidativen Stress reduzieren.
Original-Abstract (englisch)
BACKGROUND: Constipation, a highly prevalent functional gastrointestinal disorder, induces a significant burden on the quality of patients' life and is associated with substantial healthcare expenditures. Therefore, identifying efficient therapeutic modalities for constipation is of paramount importance. Oxidative stress is a pivotal contributor to colonic dysmotility and is the underlying pathology responsible for constipation symptoms. Consequently, we postulate that hydrogen therapy, an emerging and promising intervention, can serve as a safe and efficacious treatment for constipation. AIM: To determine whether hydrogen-rich water (HRW) alleviates constipation and its potential mechanism. METHODS: Constipation models were established by orally loperamide to Sprague-Dawley rats. Rats freely consumed HRW, and were recorded their 24 h total stool weight, fecal water content, and charcoal propulsion rate. Fecal samples were subjected to 16S rDNA gene sequencing. Serum non-targeted metabolomic analysis, malondialdehyde, and superoxide dismutase levels were determined. Colonic tissues were stained with hematoxylin and eosin, Alcian blue-periodic acid-Schiff, reactive oxygen species (ROS) immunofluorescence, and immunohistochemistry for cell growth factor receptor kit (c-kit), PGP 9.5, sirtuin1 (SIRT1), nuclear factor-erythroid-2-related factor 2 (Nrf2), and heme oxygenase-1 (HO-1). Quantitative real-time PCR and western blot analysis were conducted to determine the expression level of SIRT1, Nrf2 and HO-1. A rescue experiment was conducted by intraperitoneally injecting the SIRT1 inhibitor, EX527, into constipated rats. NCM460 cells were induced with H2O2 and treated with the metabolites to evaluate ROS and SIRT1 expression. RESULTS: HRW alleviated constipation symptoms by improving the total amount of stool over 24 h, fecal water content, charcoal propulsion rate, thickness of the intestinal mucus layer, c-kit expression, and the number of intestinal neurons. HRW modulated intestinal microbiota imbalance and abnormalities in serum metabolism. HRW could also reduce intestinal oxidative stress through the SIRT1/Nrf2/HO-1 signaling pathway. This regulatory effect on oxidative stress was confirmed via an intraperitoneal injection of a SIRT1 inhibitor to constipated rats. The serum metabolites, β-leucine (β-Leu) and traumatic acid, were also found to attenuate H2O2-induced oxidative stress in NCM460 cells by up-regulating SIRT1. CONCLUSION: HRW attenuates constipation-associated intestinal oxidative stress via SIRT1/Nrf2/HO-1 signaling pathway, modulating gut microbiota and serum metabolites. β-Leu and traumatic acid are potential metabolites that upregulate SIRT1 expression and reduce oxidative stress.
Quelle & Links
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