原文信息

原文题目：Hydrogen gas represses the progression of lung cancer via down-regulating CD47 (氢气通过下调CD47抑制肺癌进展)

发表年份：2020年

文献来源：Bioscience Reports《生物科学报告》

作者单位：河北医科大学第三医院风湿免疫科、河北医科大学第三医院呼吸科

背景介绍

肺癌是全球最常见且致死率最高的恶性肿瘤之一。非小细胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌类型的约85%，其IV期患者的5年生存率不足1%。许多NSCLC患者在确诊时已发生转移，错失最佳手术时机，因此迫切需要寻找新的有效干预策略。
氢气（H₂）作为一种内源性气体，不仅是一种能量来源，还具有抗炎、抗氧化和抗凋亡等生理调节作用。早在1975年就有研究提出氢气可能具有抗癌能力。本研究团队前期工作发现氢气能显著抑制肺癌细胞增殖、迁移和侵袭，并诱导细胞凋亡，但其分子机制尚不明确。
CD47是一种广泛表达的跨膜糖蛋白，通过抑制巨噬细胞吞噬作用介导“别吃我”信号。CD47在多种癌症（包括NSCLC）中高表达，被认为是癌症干预的潜在靶点。前期测序发现氢气能降低肺癌A549细胞中CD47的表达，本研究旨在探索CD47在氢气介导的肺癌抑制中的作用。

    

研究方法

1. 细胞实验： 使用人肺癌细胞系A549和H1975。

2. 氢气处理：

使用上海纳诺巴伯纳米科技有限公司研发生产的氢气发生器，让细胞在含20%、40%、60% H₂的环境中培养不同时间（通常48小时），以5% CO₂环境作为对照。

3. 分子机制研究：

  • 基因操作：使用质粒过表达CD47 (OE-CD47) 或使用小干扰RNA敲低CD47 (si-CD47)，并设置相应的阴性对照 (OE-NC, si-NC)。

  • 分子检测：使用Western blotting和实时荧光定量PCR (RT-PCR) 分别检测蛋白质和mRNA的表达水平。
4. 细胞功能检测： 

  • 细胞增殖：使用细胞计数试剂盒-8 (CCK-8) 检测。

  • 细胞侵袭：使用Transwell小室（包被Matrigel）检测。
  • 细胞迁移：使用伤口愈合实验检测。
  • 细胞凋亡：使用流式细胞术（Annexin V-FITC/PI染色）检测。

5. 动物实验：

将A549细胞注射到BALB/c裸鼠体内建立移植瘤模型。将荷瘤小鼠分为三组：氢气组（每天吸入60% H₂ 2小时）、顺铂组（腹腔注射顺铂）、对照组（吸入空气或注射生理盐水）。干预持续4周后处死小鼠，收集肿瘤组织。

6. 巨噬细胞吞噬实验： 

体外评估氢气处理对巨噬细胞吞噬肺癌细胞能力的影响。 

7. 组织学分析： 

对小鼠肿瘤组织进行苏木精-伊红（HE）染色评估病理变化，并进行免疫组化（IHC）染色检测CD47和CDC42蛋白表达。

【纳诺氢科研】文献速递⑤ |氢气通过下调CD47抑制肺癌的进展

主要发现

1. 氢气抑制肺癌细胞恶性行为：

60% H₂处理显著抑制了A549和H1975细胞的增殖、侵袭和迁移能力（图1A-E），并诱导了细胞凋亡（图1F）；伴随凋亡相关蛋白的变化：抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低，促凋亡蛋白cleaved caspase3/caspase3和cleaved PARP/PARP比值升高（图1G）。

 

2. 氢气下调CD47和CDC42表达： 

H₂处理显著降低了A549和H1975细胞中CD47的mRNA和蛋白水平（图2A,B）。并且，H₂处理以剂量依赖的方式降低了CD47及其下游分子细胞分裂控制蛋白42（CDC42）的蛋白表达（图2C,D）。

 

3. 敲低CD47增强氢气抑癌效果：

敲低CD47 (si-CD47) 本身就能抑制细胞增殖、侵袭和迁移，并促进凋亡。更重要的是，敲低CD47与H₂处理联合应用，在抑制肺癌细胞恶性表型和诱导凋亡方面表现出比单独处理更强的协同效应（图3B-H）。分子水平上，联合处理导致Bcl-2和CDC42表达进一步降低，cleaved caspase3/caspase3和cleaved PARP/PARP比值进一步升高（图3H）。

 

4. 过表达CD47削弱氢气抑癌效果：

过表达CD47 (OE-CD47) 本身促进了细胞增殖、侵袭和迁移，并抑制了凋亡。更重要的是，过表达CD47显著削弱了H₂处理在抑制细胞生长、迁移、侵袭以及诱导凋亡方面的作用（图4B-H）。分子水平上，过表达CD47逆转了H₂处理引起的凋亡相关蛋白变化（图4H）。

  

5. 氢气抑制体内肿瘤进展并下调CD47/CDC42：
在荷瘤小鼠模型中，吸入H₂或注射顺铂均能显著减轻肿瘤组织的病理损伤（细胞密度和异型性降低）（图5A）。与对照组相比，H₂组和顺铂组肿瘤组织中CD47和CDC42的表达均显著降低（图5B）。此外，H₂处理显著增强了巨噬细胞对肺癌细胞的吞噬作用（图5C）。

 

结论

本研究揭示了氢气抑制肺癌进展的关键分子机制：氢气通过下调跨膜蛋白CD47的表达发挥抗肿瘤作用。CD47的下调不仅直接抑制了肺癌细胞的增殖、侵袭、迁移并促进其凋亡，还通过解除CD47对巨噬细胞吞噬作用的抑制，增强了机体免疫系统对肿瘤细胞的清除能力（巨噬细胞吞噬作用增强）。CDC42作为CD47的下游效应分子，其表达也受到氢气的抑制。

这些发现为氢气作为一种潜在、安全（本身毒性低）的肺癌干预策略提供了重要的实验依据。随着氢气疗法在临床试验中受到越来越多的关注，本研究支持将其作为一种有前景的癌症干预方法进行探索。

免责声明：本研究为基础科研论文，其发现与临床应用尚有距离。氢气疗法在人体中的安全性和有效性需通过严格的临床试验验证。氢气本身不是药物，不能替代药物治疗疾病。