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目的:脓毒症是由感染所致的全身炎症反应综合征(SIRS),是临床常见的危重症。急性肺损伤(ALI)是其严重并发症,死亡率较高。氢气(H2)无色、无嗅、无味,是目前自然界中最小的分子,近年来发现其具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等特征,对多种疾病具有治疗作用。血红素氧合酶1(HO-1),也被称为热休克蛋白32(hsp32),是一种抗氧化酶,广泛分布于组织细胞中。本课题组前期研究表明,含氢培养液通过调节HO-1的表达,发挥对巨噬细胞过度炎症反应的作用。而其在氢气减轻脓毒症小鼠ALI中的作用,尚不十分清楚。本研究拟探讨氢气吸入对脓毒症小鼠肺组织HO-1表达的影响,为明确其治疗机制提供参考。方法:成年雄性ICR小鼠,体重20~25 g,6周龄,随机分为6组:假手术组(sham),假手术+H2吸入组(sham+H2),重度脓毒症组(severe sepsis),重度脓毒症+H2吸入组(severe sepsis+H2),重度脓毒症+ZnPPIX组(severe sepsis+ZnPPIX),重度脓毒症+H2吸入+ZnPPIX组(severe sepsis+H2+ZnPPIX)。采用盲肠结扎穿孔(CLP)的方法建立重度脓毒症小鼠模型。H2吸入方案为在假手术或CLP术后1 h和6 h分别给予2%H2吸入1 h,余下三组吸入气体为空气。severe sepsis+ZnPPIX组及severe sepsis+H2+ZnPPIX组在CLP术前1 h给予ZnPPIX腹腔注射,剂量为40mg/kg。第一部分:取120只小鼠,采用随机数字表法,将其分为上述6组(n=20)。观察各组小鼠不同时间点(1,2,3,5,7天)的生存率。另取108只小鼠随机分为上述6组(n=18)。于CLP术后6 h、12 h及24 h分别处死小鼠,测定各个时间点各组小鼠血清及肺组织匀浆中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)及白细胞介素10(IL-10)的水平。观察各组小鼠术后24 h肺组织病理学改变,肺湿/干(W/D)重比及氧合指数(PaO2/FiO2)的变化。第二部分:另取108只小鼠随机分为6组(n=18)。于CLP术后6 h、12 h及24 h分别处死小鼠,采用Western blot免疫印迹法观察各个时间点各组小鼠肺组织中HO-1、HMGB1以及Nrf2蛋白的表达;采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)法测定小鼠肺组织HO-l mRNA、HMGB1 mRNA以及Nrf2 mRNA的表达;采用胆红素生成法测定小鼠肺组织中HO-1的活性。最后,用免疫荧光的方法观察CLP术后24 h小鼠肺组织中HMGB1表达的变化。结果:第一部分:假手术组及假手术+H2吸入组小鼠生存率为100%。在重度脓毒症组小鼠中,小鼠生存率由24 h的85%降至48 h的40%;氢气吸入可提高重度脓毒症小鼠的7 d生存率(P<0.05);而使用ZnPPIX后,小鼠生存率降低(P<0.05)。与假手术组相比,重度脓毒症小鼠肺组织病理学评分、W/D比值增加,PaO2/FiO2降低(P<0.05),氢气吸入可明显缓解这些变化(P<0.05),使用ZnPPIX后,肺组织损伤加重(P<0.05);此外,氢气治疗可显著降低重度脓毒症小鼠血清和肺组织促炎因子TNF-α及HMGB1水平(P<0.05),提高抗炎因子IL-10水平;而使用ZnPPIX后,TNF-α及HMGB1水平升高,IL-10水平降低(P<0.05)。第二部分:与假手术组相比,术后6 h、12 h及24 h脓毒症组小鼠肺组织HO-1、Nrf2蛋白及mRNA表达上调(P<0.05),HO-1活性升高(P<0.05),吸入氢气后可以进一步上调脓毒症小鼠肺组织HO-1、Nrf2的表达(P<0.05)及HO-1的活性(P<0.05),且具有时间依赖性。与假手术组相比,HMGB1蛋白及mRNA表达仅在术后12 h及24 h显著升高(P<0.05),氢气治疗可下调HMGB1的表达(P<0.05),ZnPPIX抑制了HO-1的表达,上调了HMGB1的表达,同时也逆转了氢气对脓毒症小鼠的治疗作用(P<0.05),说明ZnPPIX通过抑制HO-1的表达从而进一步抑制氢气对脓毒症小鼠的保护性作用。结论:氢气通过Nrf2诱导HO-1的表达,减少促炎因子的释放,增加抗炎因子的释放,从而减轻脓毒症小鼠的肺损伤。