5.1. Cerebro

El cerebro es uno de los órganos afectados durante la sepsis temprana. Está fuertemente asociado con una mayor mortalidad y una menor calidad de vida.

Los cambios morfológicos se pueden detectar mediante un examen patológico. Las secciones del cerebro se tiñeron con H&E (tinción con hematoxilina-eosina). En condiciones normales, la región del hipocampo CA1 muestra cuerpos de células nerviosas fuertemente organizados con estructuras claras; El citoplasma en las células es abundante. Sin embargo, los experimentos con animales encontraron que la mayoría de las neuronas en los ratones con CLP fueron reducidas y teñidas de oscuro; El espacio intracelular se amplió. Con la inyección de HRS, las células con eumorfismo se conservaron significativamente. El recuento total de células normales en el grupo simulado fue de 295.50 ± 12.91, mientras que el número en el grupo CLP disminuyó significativamente. En comparación con el grupo CLP, el número de células normales fue mucho mayor en el grupo de tratamiento de HRS. Estos datos revelaron la relación dosis-respuesta del tratamiento con HRS [ 7 ]. La inhalación de hidrógeno molecular H2 declaró consecuencias similares con el tratamiento con HRS. En el estudio de Liu et al., Las neuronas piramidales en la región del hipocampo CA1 se organizaron en desorden en el grupo CLP, que contiene los cuerpos disueltos de Nissl. Este trastorno fue más leve en el grupo de inhalación de hidrógeno molecular H2. Se encontró una masa de células apoptóticas en la región del hipocampo CA1 en el grupo CLP, y se encontraron menos células apoptóticas en el grupo de inhalación de hidrógeno molecular H2 [ 8 ]. El estudio de Zhou et al. También confirmó el resultado [ 7 ].

Tanto la tinción inmunohistoquímica de Caspase-3 escindida como la transferencia western de la expresión de Caspase-3 escindida en el hipocampo indican un gran aumento en el grupo CLP. Con la terapia HRS, Caspase-3 se redujo drásticamente después del evento CLP. El número de células segmentadas Caspase-3 positivas fue 223.62 ± 25.71 en el grupo CLP, que fue significativamente mayor que el grupo simulado. Sin embargo, los números en el grupo de tratamiento de 2.5 mg / kg y 10 mg / kg HRS fueron 142.26 ± 9.89 y 84.13 ± 12.48, respectivamente. Se encontraron diferencias significativas en esos grupos [ 7 ].

El tratamiento con hidrógeno molecular H2 puede atenuar la alteración de la barrera hematoencefálica. El azul de Evans (EB) es un tinte que se une a la albúmina sérica, que rara vez puede atravesar la barrera hematoencefálica (BBB). Pero en el grupo CLP, se observó un aumento obvio de la cuantificación de EB en comparación con el grupo simulado; El grupo de tratamiento con hidrógeno molecular H2 mostró menos cuantificación de EB en comparación con el grupo CLP ( p <0,001). El tratamiento con hidrógeno molecular H2 también puede reducir el contenido de agua en el cerebro. El contenido de agua cerebral fue de 74.85 ± 0.75 en el grupo simulado, que aumentó a 78.34 ± 0.82 (%) en el grupo CLP ( p <0.001) y a 76.57 ± 0.87 (%) en el grupo de tratamiento con hidrógeno molecular H2 [ 8 ].

El tratamiento con HRS y el tratamiento con hidrógeno molecular H2 evitó los cambios anormales de oxidación y antioxidación. Los ratones sépticos tenían niveles más bajos de SOD y niveles más altos de ROS y MDA (Malondialdehído); tanto el tratamiento con HRS como el tratamiento con hidrógeno molecular H2 pueden prevenir esos cambios. También hubo una relación dosis-respuesta mostrada en los estudios [ 7 ]. Además, las actividades de las enzimas antioxidantes (SOD y CAT) tanto en suero como en hipocampo disminuyeron significativamente en el grupo CLP. Por el contrario, los niveles de productos oxidativos (MDA y 8-iso-PGF2 α ) aumentaron notablemente. El tratamiento con hidrógeno molecular H2 podría aumentar la expresión de Nrf2, que es un importante factor de transcripción del estrés antioxidante para aligerar esos cambios anormales. Este hallazgo puede explicar los efectos antioxidantes de la terapia de hidrógeno molecular [ 8 , 9 ].

La inhalación molecular de hidrógeno H2 puede disminuir significativamente los niveles de citocinas proinflamatorias (TNF- α , IL-1 β y HMGB1) y aumentar el nivel de citocinas antiinflamatorias (IL-10) ( p <0.001), tanto en suero como en hipocampo [ 8 ].

Los investigadores midieron la función cognitiva de los ratones con CLP con varios métodos. En la prueba del laberinto Y y la prueba de acondicionamiento del miedo, el grupo de hidrógeno molecular H2 mostró una función cognitiva más alta en los días 3 a 14 después de la operación CLP [ 8 ]. La prueba del laberinto de agua de Morris produce deterioro cognitivo en el grupo CLP; La inyección de HRS podría aliviar el deterioro cognitivo. Cuando la dosis de HRS aumenta a 10 ml / kg, no se encontraron diferencias significativas entre el grupo simulado y el grupo de tratamiento HRS. Curiosamente, la disfunción cognitiva se recuperó 10 días después del evento CLP. Indicó que el ejercicio forzado puede influir en el aprendizaje y la memoria.

En conclusión, la sepsis puede destruir la estructura del cerebro, especialmente la región CA1 del hipocampo a través de la reacción estimulante del estrés oxidativo y la respuesta inflamatoria, lo que conduce a un deterioro de la cognición. Sin embargo, se demostró que la terapia de hidrógeno molecular atenúa la interrupción.

5.2. Pulmón

El síndrome de lesión pulmonar aguda / dificultad respiratoria aguda (ALI / ARDS) son síndromes comunes en la sepsis. Cuando ocurre ALI, el índice de oxigenación, la actividad de MPO pulmonar, la relación peso / peso pulmonar, BAL (lavado broncoalveolar) y proteína total, histología pulmonar, actividad enzimática antioxidante y citocinas inflamatorias son diferentes de las condiciones normales.

La estructura pulmonar normal no tiene hiperemia, infiltración de neutrófilos. Pero en la sepsis, se pueden encontrar estructuras alveolares desordenadas, colapso de los alvéolos, pared alveolar incompleta, infiltración severa de neutrófilos, congestión capilar alveolar y pared alveolar engrosada por edema. La reanimación solo puede reducir la acumulación de neutrófilos y el exudado alveolar-capilar, pero no puede aliviar el edema alveolar. Cuando se combina con la inhalación molecular de hidrógeno H2, la terapia disminuyó significativamente en el daño alveolar y el edema alveolar también [ 6 ]. Además, la administración de HRS individualmente también podría disminuir la infiltración de neutrófilos, edema intersticial y atelectasia [ 11 ]. Se confirma que la inhalación molecular de hidrógeno H2 también es efectiva para atenuar la lesión pulmonar inducida por sepsis en ratones. El 2% de hidrógeno molecular H2 tratamiento resultó en la reducción de la infiltración de células inflamatorias y la mejora en la estructura pulmonar [ 5 , 12 ].

Además, se investigaron los efectos del tratamiento con hidrógeno molecular H2 en la apoptosis de las células pulmonares. Numerosas células pulmonares fueron positivas para la tinción de TUNEL (tdT-mediado dUTP Nick-End Labeling) que identificó células apoptóticas en el grupo LPS. En las muestras del grupo de tratamiento de hidrógeno molecular H2, se observaron algunas células positivas. La detección de caspasa-3 mostró la misma tendencia en esos grupos. Esos datos revelaron que la apoptosis de las células pulmonares estimuladas sépticamente inducida por LPS y la terapia de hidrógeno molecular H2 evitarían este proceso [ 12 ].

La relación peso / peso pulmonar es un indicador de la magnitud del edema pulmonar. El pulmón séptico mostró una mayor relación W / D en todos los estudios. El grupo de reanimación + hidrógeno molecular H2 mostró una disminución significativa en el valor W / D del pulmón en comparación con el grupo de reanimación, lo que indica que la inhalación de H2 fue beneficiosa para aliviar el edema [ 6 ]. La administración de HRS también disminuyó la relación peso / peso pulmonar [ 11 ]. la inhalación molecular de hidrógeno H2 solo disminuyó la relación W / D también [ 5 , 12 ].

El examen de los recuentos celulares y la concentración de proteínas en BALF es una técnica particular para evaluar el derrame pulmonar y su carácter. Los estudios en animales mencionaron que CLP o LPS aumentaron los recuentos celulares y las proteínas en BALF, lo que podría remitirse con la inhalación de H2 [ 5 , 10 ]. Xie y col. demostró que la inhalación de hidrógeno molecular H2 y la inyección de HRS fueron efectivas para reducir los recuentos celulares, los PMN (polimorfonucleares) y el aumento de proteínas totales por LPS [ 12 ].

La actividad enzimática antioxidante en el pulmón (SOD y CAT) se suprimió y el nivel de productos oxidativos (MDA y 8-iso-PGF2 α ) aumentó en la sepsis. La inhalación molecular de hidrógeno H2 y la inyección de HRS podrían contener el estrés oxidativo [ 5 , 6 , 10 , 11 ]. Algunos estudios presentaron que el aumento de MPO en el pulmón de los ratones sépticos podría aligerarse con la terapia de hidrógeno molecular [ 5 , 6 , 10 , 12 ], pero otros presentaron que la inyección de HRS no tuvo el efecto de disminuir el nivel de MPO [ 11 ].

Las citocinas inflamatorias (TNF- α , HMGB1, IL-1 β , IL-6 e IL-8) aumentaron mientras que las citocinas antiinflamatorias (IL-10) disminuyeron, en suero y pulmón en pacientes con sepsis. La terapia de hidrógeno molecular podría reducir el nivel de citocinas inflamatorias [ 5 , 6 , 10 ] y aumentar el nivel de citocinas antiinflamatorias [ 10 ] en ratones sépticos. También hay algunos investigadores que consideraron que la terapia de hidrógeno molecular no tuvo un efecto significativo sobre el nivel de TNF- α e IL-10 [ 11 , 12 ].

Liu y col. [ 16 ] combinó la terapia de H2 con la terapia de NO en ratones con LPS y descubrió que la terapia de combinación tuvo una interacción significativa entre los dos y tuvo un efecto más beneficioso que la inhalación de H2 sola.

En términos generales, la estructura pulmonar fue dañada por la sepsis. Se encontraron mayores proporciones W / D de pulmón, recuentos celulares y concentración de proteínas en BALF, nivel de productos oxidativos y citocinas inflamatorias, mientras que disminuyeron la actividad enzimática antioxidante y las citocinas antiinflamatorias. Aunque todavía hubo controversias [ 11 , 12 ], la mayoría de los investigadores consideraron la terapia de hidrógeno molecular como una técnica válida para aliviar todos esos cambios patológicos.

5.3. Hígado

El hígado es uno de los órganos más importantes, pero también uno de los primeros órganos afectados durante la sepsis. Excepto por el grado de reacción de estrés oxidativo y reacción inflamatoria, ALT y AST (aspartato aminotransferasa) también pueden revelar la función hepática.

Los cambios histopatológicos en el hígado se mostraron en sepsis. El estudio en animales muestra que las puntuaciones histológicas hepáticas aumentaron significativamente en el grupo CLP; El grupo de inhalación de O ₂ y el grupo de inhalación de hidrógeno molecular H2 mostraron puntuaciones mucho más bajas, que incluso no tuvieron diferencias con el grupo simulado [ 5 , 10 ].

Además, los ratones CLP desarrollaron una lesión hepática significativa, que se evaluó mediante el aumento de ALT y AST. La inhalación de H2 y la inyección de HRS podrían atenuar estos cambios anormales [ 5 , 10 , 11 ]. Especialmente en el estudio de Xie et al., El grupo de inhalación de hidrógeno molecular H2 no tuvo diferencias significativas con el grupo simulado, lo que indica el efecto dramático de la terapia de hidrógeno molecular H2 [ 5 ].

La reacción de estrés oxidativo y la reacción inflamatoria del hígado fueron similares a las del pulmón. Las citocinas inflamatorias como TNF- α y HMGB1 aumentaron, mientras que las citocinas antiinflamatorias como IL-10 disminuyeron en la sepsis. Las actividades enzimáticas antioxidantes (SOD y CAT) disminuyeron y los productos oxidativos (8-iso-PGF2 α ) aumentaron. La inhalación molecular de hidrógeno H2 alivió esos cambios [ 5 , 10 ].

Los estudios sobre daño hepático y función hepática en sepsis con terapia de hidrógeno molecular fueron en un pequeño número. Aun así, estos resultados revelaron un efecto dramático de la terapia de hidrógeno molecular. Puede indicar que la terapia de hidrógeno molecular es mucho más eficaz en la protección del hígado. Mas investigación es necesaria en esta area.

5.4. Riñón

La lesión renal aguda (IRA) es una enfermedad común en pacientes sépticos y puede agravar la condición de los pacientes con shock séptico, lo que resulta en una mayor mortalidad. Excepto por el grado de reacción de estrés oxidativo y reacción inflamatoria, el nitrógeno ureico en sangre (BUN) y la creatinina (Cr) también pueden revelar la función hepática.

La tinción H&E de los tejidos renales mostró edema en el epitelio tubular renal, borde del cepillo dañado y edema intersticial con hemorragia en ratones sépticos. El daño de las células epiteliales tubulares se mejoró en el grupo de inhalación de hidrógeno molecular H2. El resultado similar mostró en el análisis microscópico electrónico de transmisión de la membrana de filtración glomerular [ 13 ]. Los puntajes histológicos renales aumentaron significativamente en el grupo CLP; se alivia maravillosamente en el grupo de inhalación de hidrógeno molecular H2 que incluso no tuvo diferencias con el grupo simulado [ 5 , 10 ].

Suero BUN y Cr fueron mucho mayores en el grupo LPS o CLP que en el grupo simulado. El grupo de inhalación de H2 tuvo reducciones significativas de BUN y Cr en suero [ 5 , 10 , 11 , 13 ]. Pero un estudio reveló que no había una diferencia significativa de la relación BUN / Cr en todos los grupos. Como la relación BUN / Cr se usa para analizar si existe azotemia prerrenal o isquemia tubular en AKI, la terapia de hidrógeno molecular puede no ser tan efectiva como pensamos [ 13 ].

La reacción de estrés oxidativo y la reacción inflamatoria del riñón fueron similares con el pulmón y el hígado. Las citocinas inflamatorias (TNF- α , IL-6 y HMGB1) aumentaron, mientras que las citocinas antiinflamatorias (IL-10) disminuyeron en la sepsis. Las actividades enzimáticas antioxidantes (SOD y CAT) disminuyeron y los productos oxidativos (MDA y 8-iso-PGF2 α ) aumentaron. La inhalación de H2 alivió esos cambios [ 5 , 10 , 13 ]. Sin embargo, en el estudio de Liu et al., El nivel de IL-10 no tuvo cambios entre todos los grupos [ 13 ].

A pesar de algunas disputas, la terapia de hidrógeno molecular se consideró como un método útil para aliviar el daño estructural del riñón, proteger la función renal y resistir la reacción inflamatoria y la reacción oxidativa.