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原文題目：Hydrogen gas represses the progression of lung cancer via down-regulating CD47 (氫氣通過下調CD47抑制肺癌進展)

發表年份：2020年

文獻來源：Bioscience Reports《生物科學報告》

作者單位：河北醫科大學第三醫院風濕免疫科、河北醫科大學第三醫院呼吸科

背景介紹

肺癌是全球最常見且致死率最高的惡性腫瘤之一。非小細胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌類型的約85%，其IV期患者的5年生存率不足1%。許多NSCLC患者在確診時已發生轉移，錯失最佳手術時機，因此迫切需要尋找新的有效干預策略。

氫氣（H?）作為一種內源性氣體，不僅是一種能量來源，還具有抗炎、抗氧化和抗凋亡等生理調節作用。早在1975年就有研究提出氫氣可能具有抗癌能力。本研究團隊前期工作發現氫氣能顯著抑制肺癌細胞增殖、遷移和侵襲，并誘導細胞凋亡，但其分子機制尚不明確。

CD47是一種廣泛表達的跨膜糖蛋白，通過抑制巨噬細胞吞噬作用介導“別吃我”信號。CD47在多種癌癥（包括NSCLC）中高表達，被認為是癌癥干預的潛在靶點。前期測序發現氫氣能降低肺癌A549細胞中CD47的表達，本研究旨在探索CD47在氫氣介導的肺癌抑制中的作用。

研究方法

1. 細胞實驗： 使用人肺癌細胞系A549和H1975。

2. 氫氣處理：

使用上海納諾巴伯納米科技有限公司研發生產的氫氣發生器，讓細胞在含20%、40%、60% H?的環境中培養不同時間（通常48小時），以5% CO?環境作為對照。

3. 分子機制研究：

• 基因操作：使用質粒過表達CD47 (OE-CD47) 或使用小干擾RNA敲低CD47 (si-CD47)，并設置相應的陰性對照 (OE-NC, si-NC)。

• 分子檢測：使用Western blotting和實時熒光定量PCR (RT-PCR) 分別檢測蛋白質和mRNA的表達水平。

4. 細胞功能檢測：

• 細胞增殖：使用細胞計數試劑盒-8 (CCK-8) 檢測。

• 細胞侵襲：使用Transwell小室（包被Matrigel）檢測。

• 細胞遷移：使用傷口愈合實驗檢測。

• 細胞凋亡：使用流式細胞術（Annexin V-FITC/PI染色）檢測。

5. 動物實驗：

將A549細胞注射到BALB/c裸鼠體內建立移植瘤模型。將荷瘤小鼠分為三組：氫氣組（每天吸入60% H? 2小時）、順鉑組（腹腔注射順鉑）、對照組（吸入空氣或注射生理鹽水）。干預持續4周后處死小鼠，收集腫瘤組織。

6. 巨噬細胞吞噬實驗：

體外評估氫氣處理對巨噬細胞吞噬肺癌細胞能力的影響。

7. 組織學分析：

對小鼠腫瘤組織進行蘇木精-伊紅（HE）染色評估病理變化，并進行免疫組化（IHC）染色檢測CD47和CDC42蛋白表達。

主要發現

1. 氫氣抑制肺癌細胞惡性行為：

60% H?處理顯著抑制了A549和H1975細胞的增殖、侵襲和遷移能力（圖1A-E），并誘導了細胞凋亡（圖1F）；伴隨凋亡相關蛋白的變化：抗凋亡蛋白Bcl-2表達降低，促凋亡蛋白cleaved caspase3/caspase3和cleaved PARP/PARP比值升高（圖1G）。

2. 氫氣下調CD47和CDC42表達：

H?處理顯著降低了A549和H1975細胞中CD47的mRNA和蛋白水平（圖2A,B）。并且，H?處理以劑量依賴的方式降低了CD47及其下游分子細胞分裂控制蛋白42（CDC42）的蛋白表達（圖2C,D）。

3. 敲低CD47增強氫氣抑癌效果：

敲低CD47 (si-CD47) 本身就能抑制細胞增殖、侵襲和遷移，并促進凋亡。更重要的是，敲低CD47與H?處理聯合應用，在抑制肺癌細胞惡性表型和誘導凋亡方面表現出比單獨處理更強的協同效應（圖3B-H）。分子水平上，聯合處理導致Bcl-2和CDC42表達進一步降低，cleaved caspase3/caspase3和cleaved PARP/PARP比值進一步升高（圖3H）。

4. 過表達CD47削弱氫氣抑癌效果：

過表達CD47 (OE-CD47) 本身促進了細胞增殖、侵襲和遷移，并抑制了凋亡。更重要的是，過表達CD47顯著削弱了H?處理在抑制細胞生長、遷移、侵襲以及誘導凋亡方面的作用（圖4B-H）。分子水平上，過表達CD47逆轉了H?處理引起的凋亡相關蛋白變化（圖4H）。

5. 氫氣抑制體內腫瘤進展并下調CD47/CDC42：

在荷瘤小鼠模型中，吸入H?或注射順鉑均能顯著減輕腫瘤組織的病理損傷（細胞密度和異型性降低）（圖5A）。與對照組相比，H?組和順鉑組腫瘤組織中CD47和CDC42的表達均顯著降低（圖5B）。此外，H?處理顯著增強了巨噬細胞對肺癌細胞的吞噬作用（圖5C）。

結論

本研究揭示了氫氣抑制肺癌進展的關鍵分子機制：氫氣通過下調跨膜蛋白CD47的表達發揮抗腫瘤作用。CD47的下調不僅直接抑制了肺癌細胞的增殖、侵襲、遷移并促進其凋亡，還通過解除CD47對巨噬細胞吞噬作用的抑制，增強了機體免疫系統對腫瘤細胞的清除能力（巨噬細胞吞噬作用增強）。CDC42作為CD47的下游效應分子，其表達也受到氫氣的抑制。

這些發現為氫氣作為一種潛在、安全（本身毒性低）的肺癌干預策略提供了重要的實驗依據。隨著氫氣療法在臨床試驗中受到越來越多的關注，本研究支持將其作為一種有前景的癌癥干預方法進行探索。

免責聲明：本研究為基礎科研論文，其發現與臨床應用尚有距離。氫氣療法在人體中的安全性和有效性需通過嚴格的臨床試驗驗證。氫氣本身不是藥物，不能替代藥物治療疾病。