电离辐射可产生多种自由基，这些自由基可破坏细胞的核酸、蛋白质、碳水化合物和脂类化合物，从而损害细胞的结构和功能大约60 - 70%的破坏作用是由羟基自由基引起的大脑对氧化损伤高度敏感，因为它的PUFAs含量高，而它含有相对较低水平的抗氧化酶。

据报道，辐射可以损害神经发生，促进脑细胞凋亡和引起神经退行性变化，从而影响未来的认知功能，如学习和记忆。辐射可导致长期认知障碍，特别是在儿童的神经系统发育。目前，WR-2721是美国FDA批准的唯一的放射性防护剂，其作用机制可以防止辐射引起的损伤。特别是羟自由基，但可引起头晕、呕吐等不良反应。因此，研制一种有效安全的辐射防护剂是十分必要的。

氢是一种安全、方便、无毒、副作用小、具有选择性抗氧化功能的生物活性气体。氢的清除能力已被证明对氧化应激诱导的损伤具有保护作用。氢可以通过血脑屏障，迅速穿过细胞膜，与有毒的活性氧(ROS)相互作用。由此可见，氢对新生儿脑损伤和认知功能障碍的预防、治疗和减轻是有效的，在脑缺血再灌注损伤中效果尤其好。因此，氢在许多神经系统疾病的临床治疗中具有巨大的潜力。此外，氢气对辐射引起的各种组织损伤的保护作用也有报道。例如，辐照后使用富氢溶液已被证明可以通过减少ROS减轻对免疫系统、造血系统、皮肤、小肠和心脏的损害。氢气对有害氧自由基的选择性中和作用在辐射防护领域引起了越来越多的关注。脑源性神经营养因子(BDNF)是体内含量最多的神经营养因子，。Barde等人最早从猪脑中分离纯化到这种BDNF。BDNF主要由神经元和星形胶质细胞以自分泌和旁分泌的方式分泌，能促进神经生长。BDNF通过与酪氨酸激酶 B（TrkB）的结合而发挥作用，当与TrkB结合时，一个调节Ca2þ水平的信号转导通路启动，进而影响钙(CaM)依赖性蛋白激酶II (CaMKII)，调节神经元的生长和发育。此外，BDNF-TrkB还参与学习和记忆活动中突触可塑性的调节。研究表明，照射后组蛋白H3乙酰化水平的降低持续抑制BDNF基因转录，导致海马神经原的长期损伤。因此，辐射损伤神经元和星形胶质细胞，通过减少BDNF分泌引起神经元凋亡或萎缩，导致认知功能受损。然而，据我们所知，还没有关于氢气对辐射引起的认知损伤的影响的研究。

这项工作的目的是确定富氢水(氢水)是否可以减轻辐射引起的大鼠认知功能障碍，并探讨其潜在机制。用6 Mev电子束对大鼠进行30 Gy的全脑照射。在照射前10分钟给纯净水或氢水，以及在连续照射30天后每天给药。Morris水迷宫被用来测试大鼠的空间记忆。测定大鼠大脑皮质中谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)、8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)浓度和超氧化物歧化酶(SOD)活性，以及血清中BDNF水平。免疫荧光染色检测增殖细胞。采用qRT-PCR和Western blot检测BDNF-TrkB通路相关基因和蛋白的表达。使用30gy剂量的电离辐射成功地建立了认知功能障碍模型。与放疗组比较，放疗氢水治疗组逃逸潜伏期明显降低，但增加了原平台象限的停留时间、游泳距离和站台交叉点数量。此外，放疗+氢水治疗组SOD、GSH和BDNF高于放疗组。而MDA和8-OHdG水平降低。此外，氢水治疗增加了放疗组BrdU+NeuN+细胞的数量。BDNF和TrkB的mRNA和蛋白水平氢水治疗组高于放疗组。综上所述，我们的研究表明氢水对辐射诱导的认知功能障碍具有保护作用，可能机制主要涉及抗氧化和抗炎反应，以及通过调控BDNF-TrkB信号通路对新生神经元的保护作用。

该论文来自太原中国辐射防护研究所放射与环境医学系秦秀军教授团队。

Liu M, Yuan H, Yin J, Wang R, Song J, Hu B, Li J, Qin X. Effect of Hydrogen-Rich Water on Radiation-Induced Cognitive Dysfunction in Rats. Radiat Res. 2020 Jan;193(1):16-23.