2022 · Li — Die lokale Behandlung mit wasserstoffreicher Kochsalzlösung fördert die Wundheilung in vivo durch Hemmung des oxidativen Stresses über den Nrf-2/HO-1-Signalweg
Kurzfassung
Die direkte Anwendung von wasserstoffreicher Kochsalzlösung auf Hautwunden bei Mäusen beschleunigte den Wundverschluss und reduzierte die Entzündung im Vergleich zu normaler Kochsalzlösung, wobei der antioxidative Nrf-2/HO-1-Signalweg als entscheidender Mechanismus identifiziert wurde. Zusätzliche Zellkulturexperimente bestätigten, dass wasserstoffreiches Medium oxidativen Stress in menschlichen Hautzellen reduziert. Dies ist eine Tier- und Zellstudie; Ergebnisse sind nicht direkt auf Menschen übertragbar. (Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2022.)
Kommentar
Die Wundheilung wird routinemäßig durch übermäßige reaktive Sauerstoffspezies (ROS) verzögert, die an Verletzungsstellen entstehen und chronische Entzündung und Zelltod fördern. Wasserstoffgas ist dafür bekannt, selektiv Hydroxylradikale (·OH) und Peroxynitrit — zwei besonders schädliche ROS — zu neutralisieren, ohne nützliche Signalgebungs-ROS zu beeinträchtigen. Diese Studie testet die lokale (topische) wasserstoffreiche Kochsalzlösung (HRS) in einem Mauswundmodell anstelle der systemischen Verabreichung, was ein wichtiger Unterschied ist. Wundverschlusszeit, Histologie, entzündliche Zytokine (proinflammatorische Marker wurden reduziert) und der Apoptoseindex verbesserten sich alle durch HRS-Behandlung. Der mechanistische Einblick konzentriert sich auf Nrf-2 (Kernfaktor Erythroid 2-verwandter Faktor 2), einen Hauptregulator der antioxidativen Genexpression, und sein nachgeschaltetes Ziel HO-1 (Hämoxygenase-1). Die HRS-Anwendung regulierte Nrf-2 und HO-1 hoch und liefert eine kohärente molekulare Erklärung. Die verwendete menschliche Zelllinie (HaCaT — immortalisierte nicht-tumorogene Keratinozyten) unterstützt die mechanistische Plausibilität, ist aber nicht dasselbe wie eine Wunde in einem lebenden Menschen.
Wichtige Zitate
- „Die lokale Behandlung mit wasserstoffreicher Kochsalzlösung verkürzte die Wundverschlusszeit und reduzierte den Spiegel proinflammatorischer Zytokine und Lipidperoxidation.“ Original (EN): „local treatment of hydrogen-rich saline shortened wound closure time and reduced the level of proinflammatory cytokines and lipid peroxidation.“ — primäres funktionelles Ergebnis im Mauswundmodell
- „Wasserstoffreiches Medium linderte den oxidativen Stress durch Aktivierung des Nrf-2/Hämoxygenase-1 (HO-1)-Signalwegs.“ Original (EN): „hydrogen-rich medium relieved the oxidative stress via the activation of the Nrf-2/heme oxygenase-1 (HO-1) pathway.“ — der vorgeschlagene antioxidative Mechanismus in der Zellkultur
- „Diese Studie könnte eine neue Strategie zur Förderung der Wundheilung und eine neue Perspektive zur Erläuterung des Mechanismus der Wundheilung bieten.“ Original (EN): „This study may offer a new strategy to promote wound healing and a new perspective to illustrate the mechanism of wound healing.“ — Ausblick der Autoren — ausdrücklich als präklinisch eingerahmt
Unsere Einordnung
Eine gut konzipierte Tier- und In-vitro-Studie mit einem plausiblen mechanistischen Signalweg (Nrf-2/HO-1). Die lokale Wasserstoffanwendung ist ein weniger erforschter Verabreichungsweg im Vergleich zu Inhalation oder Trinken, was sie methodisch interessant macht. Jedoch sind alle Ergebnisse präklinisch: Mäuse und kultivierte menschliche Zellen sind kein Ersatz für kontrollierte menschliche Wundheilungsstudien. Effektgröße und optimale Dosierung für Menschen bleiben unbekannt.
Studiendesign
- Typ: Tierstudie (In-vivo) + Zellkultur (In-vitro) · Modell: Kunming-Maus-Wundmodell (4 Gruppen: Kontrolle, Kochsalzlösung, HRS lokal, HRS intraperitoneal) + HaCaT menschliche Hautzellen · H₂-Gabe: lokale topische Anwendung von wasserstoffreicher Kochsalzlösung (HRS) auf die Wundoberfläche
- Ergebnis: HRS-Lokalbehandlung verkürzte den Wundverschluss, reduzierte proinflammatorische Zytokine und Lipidperoxidation, verringerte den Apoptoseindex, regulierte Nrf-2-Expression hoch; Mechanismus über Nrf-2/HO-1-Signalwegaktivierung in HaCaT-Zellen bestätigt
Abstract (deutsche Übersetzung)
Die Wundheilung ist ein komplexer dynamischer Prozess, der eine große Anzahl biologischer Ereignisse umfasst. Übermäßiger oxidativer Stress ist ein Schlüsselfaktor, der die Wundheilung verzögert. Wasserstoff ist ein antioxidatives, entzündungshemmendes und antiapoptotisches medizinisches Gas mit Sicherheit, Wirksamkeit und Durchdringbarkeit. Die Auswirkungen der lokalen Behandlung mit Wasserstoff auf die Wundheilung und ihre möglichen Mechanismen bleiben jedoch unklar. In dieser Studie wurden Kunming (KM)-Mäuse verwendet, um ein Wundmodell aufzubauen. Alle Mäuse wurden zufällig in die Kontrollgruppe, die Gruppe mit lokaler Behandlung mit Kochsalzlösung, die Gruppe mit lokaler Behandlung mit wasserstoffreicher Kochsalzlösung und die Gruppe mit intraperitonealer Injektion der wasserstoffreichen Kochsalzlösung eingeteilt. Um die Auswirkung der wasserstoffreichen Kochsalzlösung auf die Wundheilung zu bewerten, beurteilten wir die Wundheilungsrate, die Wundverschlusszeit, die Histomorphologie, die oxidativen Stressindikatoren, die entzündlichen Zytokine, den Apoptoseindex und die Expression des nukleären Faktors Erythroid 2-verwandten Faktors 2 (Nrf-2). Ferner wurden die immortalisierten nicht-tumorogenen menschlichen epidermalen (HaCaT)-Zellen ausgewählt, um die therapeutischen Auswirkungen von wasserstoffreichem Medium auf oxidativen Stress und seine zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass die lokale Behandlung mit wasserstoffreicher Kochsalzlösung die Wundverschlusszeit verkürzte und den Spiegel proinflammatorischer Zytokine und Lipidperoxidation reduzierte. Gleichzeitig verringerte sie den Zell-Apoptoseindex und erhöhte die Nrf-2-Expression. Darüber hinaus linderte wasserstoffreiches Medium den oxidativen Stress über die Aktivierung des Nrf-2/Hämoxygenase-1 (HO-1)-Signalwegs. Zusammenfassend weist die lokale Behandlung mit wasserstoffreicher Kochsalzlösung eine heilungsfördernde Funktion durch antioxidative, entzündungshemmende und antiapoptotische Wirkungen auf. Wasserstoff lindert den oxidativen Stress in der Wundmikroumgebung über den Nrf-2/HO-1-Signalweg.
Original-Abstract (englisch)
Wound healing is a complex dynamic process involving a large number of biological events. Excessive oxidative stress is a key factor delaying wound healing. Hydrogen is an antioxidant, anti-inflammatory, and antiapoptotic medical gas with safety, effectiveness, and penetrability. However, the effects of local treatment of hydrogen on wound healing and its potential mechanisms remain unclear. In this study, Kunming (KM) mice were used to set up a wound model. All the mice were randomly divided into the control, the local treatment with saline group, the local treatment with the hydrogen-rich saline group, and the intraperitoneal injection of the hydrogen-rich saline group. To evaluate the impact of hydrogen-rich saline on wound healing, we assessed the wound healing rate, wound closure time, histomorphology, oxidative stress indicators, inflammatory cytokines, the apoptosis index, and the expression of the nuclear factor-erythroid-related factor 2(Nrf-2). Furthermore, the immortalized nontumorigenic human epidermal (HaCaT) cells were chosen to investigate the therapeutic effects of hydrogen-rich medium on oxidative stress and its underlying mechanisms. The results showed that local treatment of hydrogen-rich saline shortened wound closure time and reduced the level of proinflammatory cytokines and lipid peroxidation. Meanwhile, it decreased the cell apoptosis index and increased the Nrf-2 expression. Besides, hydrogen-rich medium relieved the oxidative stress via the activation of the Nrf-2/heme oxygenase-1 (HO-1) pathway. In conclusion, local treatment of hydrogen-rich saline exhibits the healing-promoting function through antioxidant, anti-inflammatory, and antiapoptotic effects. Hydrogen relieves the oxidative stress in the wound microenvironment via Nrf-2/HO-1 signaling pathway. This study may offer a new strategy to promote wound healing and a new perspective to illustrate the mechanism of wound healing.
Quelle & Links
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