火箭军特色医学中心研究团队最近在国际著名学术期刊《生物材料研究》发表论文，证明氢化镁口服能预防辐射导致雄性精子损伤，这种保护作用发生在精子发育的各个阶段，其作用和氢化镁释放氢气被吸收后中和组织羟基自由基，减少氧化损伤和炎症反应细胞死亡，且这种保护作用的同时体现在间质细胞分泌睾酮水平上。氢思语认为，考虑到氢化镁作为氢气补充工具，具有携带和使用方便，能在各种食品补充剂中添加等优势，这种工具在特殊辐射环境条件下发挥辐射防护作用有非常强的应用优势和潜力。这一研究再次证明了氢气辐射防护效应之强大，也对于氢化镁的应用价值提供了更新的证据。祝贺研究团队的精彩工作，期望开展相关人体试验，将氢气在特殊环境下的应用做出贡献。

 该研究分别对5 Gy辐射照射后的小鼠在氢化镁处理和不处理下的生育能力和功能进行了评估。氢化镁具有清除照射睾丸组织中羟基自由基和抑制MDA产生的作用。此外，氢化镁可参与精子发生，并在支持细胞(Sox-9+)、精原细胞(Stra8+)和圆精细胞(Crem+)的产生三个阶段均发挥保护精子的发育。此外，氢化镁还能缓解照射后间质细胞分泌睾酮的减少。此外，氢化镁通过介导辐射诱导的活性氧抑制细胞凋亡、焦亡和炎症反应，缓解细胞周期阻滞。

Ma J, Dong S, Lu H, Chen Z, Yu H, Sun X, Peng R, Li W, Wang S, Jiang Q, Li F, Ma L. The hydrogen storage nanomaterial MgH2 improves irradiation-induced male fertility impairment by suppressing oxidative stress. Biomater Res. 2022 May 26;26(1):20.

背景介绍

在膀胱癌或前列腺癌放疗中，由于意外暴露或过度暴露的全身照射和腹部照射，会导致有害的照射在睾丸中积累。睾丸对辐射非常敏感。照射剂量低至0.5 Gy均可导致不育和生精功能障碍。在对666例接受盆腔放疗的膀胱癌患者的随访调查中，40%的男性表现为睾酮(T)水平低于正常，T水平低于10 nM可作为性腺功能减退[3]的标志。在一项对18名接受前列腺外照射的患者的分析中，该照射高达前列腺癌处方剂量的3%，在睾丸中测量到平均2.2 Gy(范围，1.2 Gy至5.4 Gy)。目前，全球约有15%的育龄夫妇患有不孕症。在一些发展中国家，不孕率甚至高达30%左右。超过50%的夫妇不孕是由于精子质量下降和精子功能缺陷引起的，而照射是这些缺陷的重要危险因素。在一项回顾性研究中，分析了67例癌症患者的生育能力，90%的患者接受了放疗，57%的患者在治疗后无精子。因此，降低与放射治疗相关的男性不育风险迫在眉睫。

辐射对男性生殖系统的损伤主要包括睾丸的精原上皮、附睾上皮、精原小管上皮的超微结构改变以及睾丸生精功能的功能障碍。精原细胞对辐照具有独特的敏感性，3 Gy[8]的辐照剂量可完全破坏精原细胞。辐照睾丸组织中ROS主要通过水解解离产生，可损伤哺乳动物中的所有生物分子，包括DNA、RNA、蛋白质和脂质。在男性生殖系统中，ROS会导致生精细胞突变或凋亡，导致精子数量和活力下降，增加精子畸形率。大量ROS的产生通过线粒体途径诱导细胞凋亡。此外，ROS还能引起细胞周期阻滞在G1/S和G2/M期，并能激活和介导细胞因子的分泌，引发的焦亡。

大多数保持男性生育能力的策略仍处于临床试验阶段，不能从根本上解决这个问题。因此，需要更有效的策略来治疗生育障碍。对辐射损伤的防护主要是基于自由基的清除。自由基清除剂可通过抑制自由基形成、清除自由基、增强DNA修复、减少辐射后炎症反应，甚至延缓细胞分裂，使细胞有更多时间自我修复，从而减轻ir诱导的氧化损伤。大多数自由基清除剂仍处于临床前研究阶段;只有WR-2721被FDA批准用于临床，用于保护头颈部癌症患者接受治疗的唾液腺，但在临床应用时，它会导致明显的毒性。据报道，氢气可以选择性清除[·OH]，并具有成为放射性防护剂的潜力。氢气可以抑制ir诱导的小鼠急性损伤，降低ROS水平，减轻小鼠肺的长期纤维化损伤。此外，在照射睾丸后，氢气处理被证明可以显著增加精子数量，促进精子发生。但富氢水溶液存在贮存运输不便、氢浓度低、抗氧化能力不足等缺点。因此，有必要开发更强的自由基清除剂来保护照射期间的男性生育能力。

近年来，先进的纳米材料被应用于辐射生物学中。由于其较大的比表面积，微纳米材料加速了其表面的生化反应。此外，纳米颗粒重量轻，质量密度高，无毒，易于储存。用于储氢和释氢的氢化镁纳米材料具有稳定性好、储氢容量高、释氢容量平稳等优点。

本研究结果发现，氢化镁材料呈不规则球形，粒径约为463.2 nm， Mg含量达71.46%。氢化镁对小鼠和细胞安全无毒。辐照后，氢化镁处理显著保护睾丸结构，增加精子密度，改善精子活力，减少畸形率，降低遗传毒性。特别是，精子活力与那些在MH小鼠和人类精液样本一致。氢化镁处理可维持睾丸激素分泌和精子发生，特别是支持细胞、精原细胞和圆形精子细胞的产生。在体外，氢化镁消除了[·OH]，抑制了辐照诱导的ROS生成增加，有效缓解了MDA含量的增加。此外，氢化镁能明显改善睾丸和细胞凋亡，逆转照射引起的G2/M期细胞周期阻滞。此外，氢化镁还能抑制辐射引起的炎症和焦变性的激活。

总之，本研究全面探索了具有优良分散性能的氢化镁微纳米材料的结构特征，证实了氢化镁对肝肾功能和细胞活力的生物安全性，验证了氢化镁通过释放氢气对男性生育能力的潜在辐射保护作用，揭示了氢化镁通过活性氧抑制减少照射引起的炎症、凋亡、焦亡和细胞周期阻滞的机制。研究为氢化镁用于人类辐射防护尤其是生殖防护提供了重要依据。