認識 COPD
進入實驗內容前，先讓鯉魚兒介紹一下究竟什麼是慢性肺阻塞(COPD)？
慢性肺阻塞是全球常見的肺與呼吸道疾病，主要包含慢性支氣管炎以及肺氣腫，前者會導致多痰與咳嗽，後者則會引發呼吸困難，因此COPD 的患者通常都會伴隨這些徵狀。
形成 COPD 的原因很多，舉凡日益嚴重的空氣汙染、天生的基因問題等，但最重要的危險因子還是吸菸。
根據研究統計，平均每 4 個吸菸者就會有 1 位罹患 COPD；而在已罹患 COPD 的人口中，以英國與美國為例，更有高達 80 ~ 95 % 的比例與吸菸或二手菸有關。
COPD 不僅會影響個人健康，更會阻止全球經濟發展，2010 年的研究報告指出，因 COPD 造成的經濟損失，高達了 21 美元。
既然 COPD 與慢性發炎息息相關，研究人員想探討「吸入氫氣」是否對於 COPD 有所幫助，因此建立小鼠動物模型進行研究。
香菸誘導的小鼠 COPD 模型
前面提到，吸菸是造成 COPD 最重要的危險因此，因此來自中國廣州的研究團隊，利用香菸誘導 C57BL/6J 雄性小鼠(6 ~ 8 周大)產生 COPD 進行動物實驗。
研究將小鼠分為三組，第一組為控制組，讓小鼠呼吸一般空氣(CTL)，第二組為 COPD 實驗組，讓小鼠暴露在香菸燃燒的環境(Cigarette Smoke, CS)的香菸實驗組，第三組氫氣組，則是同樣讓小鼠暴露在香菸燃燒環境後再吸入氫氣(CS + H2)。
香菸燃燒環境是以每小時九支菸來定量，讓小鼠待在香菸燃燒環境，每周 6 天， 1 天 2 次， 1 次 2 小時，連續 90 天。
氫氣組的小鼠，會在香菸環境模型中第 61 天開始呼吸氫氣，研究人員會將含有 42% 氫氣、21% 氧氣以及 37% 氮氣的空氣以每分鐘 3.7 公升的速率灌入香菸環境，並讓小鼠待 1 小時， 1 天 2 次，一直到第 90 天結束。
每支香菸含有 11 毫克的焦油、 1 毫克的尼古丁以及 13 毫克的一氧化碳。
研究人員利用肺功能檢測儀器，來比較不同組別的小鼠在經過 90 天實驗時間後，其肺功能之間的差異。
在各個關於肺功能指標中，用來判斷 COPD 嚴重程度的最重要指標為 FEV50/FVC，其中分母的 FVC 代表「努力肺活量」，代表深呼吸後，所能呼出的最大氣體量，而 FEV50 則代表小鼠在努力呼出最大氣量的過程中，前面 50 毫秒( 0.05 秒)，所呼出的量。
所以 FEV50/FVC 這個比值是在衡量整個呼吸過程的順暢程度，這個數值若不正常降低，代表呼吸過程不順暢，COPD 的問題可能越嚴重。
研究結果發現，控制組的小鼠(CTL)其 FEV50/FVC 略高於 0.8，而 COPD 實驗組小鼠其比值則顯著降低至 0.7 左右(p<0.05)，而氫氣組的小鼠，透過呼吸氫氣，其 FEV50/FVC 則又上升至 0.8 左右的水準，這樣的結果顯示，小鼠透過呼吸氫氣可以舒緩 COPD 症狀。
一般我們在做肺功能檢查時，也一定會評估這項指標，最常用的是 FEV1/FVC，其定義與上述 FEV50/FVC 一樣，只是 1 代表的是 1 秒。一般正常值可以超過 0.8，而一但低於 0.7 則代表有一定程度的阻塞。
研究除了比較 FEV50/FVC 外，也有其他常見的肺功能指標，如殘氣量(Functional residual capacity)、總肺容量(Total lung capacity) 等，透過這些指標，可以發現吸入氫氣的小鼠其數據皆顯著優於沒有吸氫氣的 COPD 小鼠。
吸入氫氣的小鼠主要的肺功能指標，明顯優於 COPD 組別的小鼠。
氫氣能抑制慢性發炎，減輕 COPD 症狀
除了檢視肺功能外，研究也利用支氣管肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid, BALF)分析，來比較不同組別間小鼠肺泡細胞的差異。透過顯微鏡觀察發現，COPD 組別的小鼠，其肺泡壁有明顯損傷，且肺部產生大泡(pulmonary bullae)，而氫氣組的小鼠儘管仍有傷害，但明顯減輕許多。
研究進一步進行分析，發現 COPD 小鼠在呼吸道組織與肺部皆有發炎，與白血球的增加有關，且 COPD 小鼠促進發炎的細胞激素如 IL-6 與 TNF-α 水平皆顯著提高；而氫氣組的小鼠，透過呼吸氫氣改善了這些促發炎細胞激素增加所產生的影響。若想了解更多氫氣對於 COPD 的幫助，也可以參考裡魚兒的另一篇文章：氫氣能預防抽菸引起的慢性阻塞性肺病(COPD)
結論
過此動物實驗的研究結果，我們可以發現呼吸氫氣對於香菸引起的 COPD 具有明顯且快速的效果。隨著空氣污染日益嚴重，看到空氣清淨機大賣就是最好的證明，但空氣清淨機只能幫助我們改善室內空氣品質，並不能完整保護我們免受空污傷害，或許氫氣可以扮演我們「體內空氣清淨機」，抑制體內的慢性發炎，進而預防舒緩如 COPD 等嚴重的疾病。
完整論文連結：Hydrogen gas inhalation protects against cigarette smoke-induced COPD development in mice
原始文章出處：鯉魚兒
原文出處：https://reurl.cc/Z1M5Ml