富氢培养基处理:

将金属镁棒放入DMEM/F12培养基(最终氢浓度为0.55-0.65Mm)中制成富氢培养基。使用针式氢电极(UnisenseA/S,丹麦奥胡斯)监测氢浓度。

核磁共振成像:

核磁共振成像研究使用布鲁克高场小动物核磁共振成像系统进行。在2Lmin-1氧气中用2%异氟烷麻醉荷瘤大鼠,并维持在正常体温。在肿瘤移植后的第17天和第26天,使用常规自旋回波序列采集每只大鼠的T2加权磁共振图像,参数如下:TR=3140ms,TE=37ms,带宽=130Hz,翻转角=180°,FOV=4cm×4cm,切片厚度=1mm。

组织学和免疫组化:

用石蜡包埋胶质瘤组织,然后切成8μm厚的切片。切片用3%过氧化氢处理10分钟以灭活内源性过氧化物酶,然后用10%正常山羊血清孵育。去除阻断血清后,切片与一抗(包括抗-CD34、抗-Ki67、抗-CD133和抗-Nestin在4°C下孵育过夜。使用HRP结合的二抗进行检测,然后使用DAB试剂盒进行比色检测。所有数据均由双盲研究人员进行评估。

免疫荧光:

将细胞播种在盖玻片上,用4%多聚甲醛固定10分钟,用0.1%TritonX-100in PBS进行通透,并用1%BSA封闭1小时。细胞核用Hoechst染色,并用倒置显微镜获得荧光图像。

流式细胞术:

用流式细胞术分析培养细胞中CD133的表达。简言之,在4℃下用10%马血清在PBS中孵育细胞10分钟,然后在4℃下用一抗CD133孵育30分钟。离心后,收集的细胞与FITC结合的二抗孵育20分钟。染色后,使用流式细胞仪对细胞进行流式细胞术分析。

球形成试验:

收集并洗涤细胞以去除血清,然后以2.0×103/mL的密度悬浮于无血清DMEM或MEM/EBSS培养基中。每孔计数500个细胞,并将其播种到超低附着力六孔板上进行球形成试验。细胞在正常无血清培养基或含B27补充剂、20纳克/毫升表皮生长因子(EGF)和20纳克/毫升碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的富氢无血清培养基中培养。培养基每3天更换一次。细胞培养10天,计数直径大于50μm的小球。

细胞迁移试验:

采用伤口愈合试验检测细胞迁移能力。简单地说,将细胞以1.0×106个/孔的浓度接种到六孔培养板中,培养24小时后,用塑料吸管尖在每个培养板的细胞表面划一条线。用PBS冲洗剩余细胞三次,去除漂浮的细胞和碎片,然后在普通完全培养基或富氢培养基中培养48小时。分别在伤口愈合后和愈合后24小时的时间点拍摄伤口愈合过程的数字图像。伤口愈合试验分三个独立实验进行。

细胞侵袭试验:

细胞侵袭能力的测定采用BDmatrigel侵袭室,按照生产商的方案进行。简而言之,在带有聚碳酸酯过滤器(孔径为8μm)的上腔涂上50μL Matrigel(0.8μg/μL,37°C,2h)。将100μL无血清培养基中的1×105个细胞接种到上腔,然后在下腔加入650μL含氢或不含氢的普通完全培养基。然后用棉签将上表面的细胞完全清除。下表面的细胞在固定后用0.1%(w/v)结晶紫染色,并从每个插入物中随机抽取5个视野,在×100倍放大镜下计数。侵袭试验在三重独立实验中进行。

菌落形成检测:

每孔计数一千个细胞并将其播种在六孔板中。在含氢或不含氢的普通完全培养基中培养14天,然后用4%多聚甲醛固定细胞,并用0.1%结晶紫染色。只有当菌落至少包括15个细胞时才进行计数。进行三重独立实验,所有可见菌落均以人工方式计算。

统计分析:

采用双尾学生t检验比较细胞培养和体内实验的各组数据,结果以均数±SEM表示。所有统计分析均使用GraphPadPrism6.01进行。P<0.05的值被认为具有显著性。

结果:

1.吸入氢气可抑制体内胶质瘤的生长

图1:氢气吸入还能抑制U87皮下小鼠模型的肿瘤生长(d),肿瘤重量(e)和肿瘤体积(f)均有所下降。CTRL:对照组;HI:氢气吸入组

图1:氢气吸入可抑制体内胶质瘤细胞的生长。在大鼠C6脑胶质瘤模型中,通过磁共振成像评估胶质瘤的生长情况。拍摄了具有代表性的图像(a)并对其进行了量化(b)。氢气吸入可延长中位生存期(c)。氢气吸入也抑制了U87皮下小鼠模型中的肿瘤生长

分子氢对胶质瘤细胞肿瘤生长的影响首先在大鼠C6胶质瘤模型中进行了评估。磁共振成像结果显示,在植入C6细胞后的第17天,氢化组(54.76±6.07)与对照组(51.23±9.11)的肿瘤大小无明显差异。但在第26天,HI组的肿瘤体积比对照组明显缩小(223.3±33.83mm3vs.363.3±34.80mm3,p=0.045)(图1a、b)。此外,吸入氢气还能延长中位生存期(28.00天对31.00天,p=0.0012)(图1c)。

为了证实分子氢对胶质瘤生长的影响,我们使用了小鼠U87皮下模型。如图1d-f所示,与对照组相比,吸入氢气可显著减少肿瘤重量(0.34±0.11gvs.0.79±0.11g,p=0.0078)和体积(181.30±48.02mm3vs.504.20±61.71mm3,p=0.0003)。