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背景:继发于感染的脓毒症是一种全身性炎症反应综合征,当发生器官功能障碍和组织的低灌注反应时,尤为严重。先前的研究论证了,脓毒症可以引起急性的意识改变,且影响患者的生存率。脓毒症相关的中枢神经系统病变直到近二十年才被人们所了解,但还未引起广泛的关注[1,2]。研究表明,其与致残率的增加,以及住院时间的相对增长也有着一定的相关性,为了保证脓毒症患者的治疗与长期预后效果,减少脓毒症相关中枢神经系统损害势在必行。氢气是一种新型的治疗性气体,近年研究发现,氢气对如脑、心脏、肺、肾等多器官具有保护作用,且其具有一定的抗氧化和抗炎性作用,而本实验组前期研究证明,氢气与Nrf2/HO-1信号通路有一定关系,且通过此通路对肺肠等起作用[3]。本实验旨在前期研究的基石上,对氢气、血脑屏障、Nrf2/HO-1三者关系进行相关探讨,并明确机制。第一部分:氢通过Nrf2对脓毒症相关性脑病小鼠相关指标表达产生影响目的:探讨氢气对脓毒症相关性脑病相关指标的影响,以及这些影响是否与Nrf2因子的存在有关。方法:野生型（WT）和nrf2敲除型（Nrf2-KO）成年雄性ICR小鼠各184只,6-8周龄,重20-25g,两型小鼠按照随机数字表法分别分至假手术组（WT/KO-Sham组）,假手术+氢组（WT/KO-Sham+H组）,脓毒症脑病组（WT/KO-SAE组）,脓毒症脑病+氢组（WT/KO-SAE+H组）分别四组共八组。采用盲肠末端结扎穿孔术（CLP）,构筑脓毒症脑病模型,诱导小鼠产生脑损伤。氢气治疗处理组在假手术或CLP建模处理后1h和6h分别予2%氢气吸入,对照组予以空气吸入。八组小鼠经过造模和处理后的一周内,观察小鼠的生存率。于术后4-10d进行Morris水迷宫实验检测小鼠空间学习能力。在建模后1h和6h氢气吸入后分别测定小鼠脑组织氢气浓度。对小鼠脑组织进行HE染色观察病理学改变。于术后24h处死小鼠,取脑组织,测定炎症因子和氧化应激指标。结果:WT-SAE+H组小鼠7d生存率大于WT-SAE组,KO-小鼠两组生存率没显著区别（P>0.05）,氢气可显著提高野生型脓毒症小鼠生存率（P<0.05）。隐蔽站台实验中,野生型小鼠潜伏期可因吸入氢气明显减少（P<0.05）,但敲除型小鼠未见效果。空间探索实验中,氢气吸入可提高野生型脓毒症脑病组小鼠穿越原平台次数（P<0.05）,但对于敲除型小鼠脓毒症脑病组未见改变。对于氢气浓度的测定,在术后1h或6h氢气吸入期间,WT/KO-SAE+H组和WT/KO-Sham+H组脑氢气水平均高于SAE组（P<0.05）;术后1h停止吸入后,野生型与敲除型小鼠WT/KO-SAE+H组与Sham+H组氢气水平无显著差异,术后6h停止吸入后,WT-SAE+H组氢气水平低于WT-Sham+H组（P<0.05）,KO-SAE+H组与KO-Sham+H组氢气水平无显著差异。WT-Sham组和WT-Sham+H组小鼠CA1区椎体神经元排列有序,结构清晰;WT-SAE组见大量核固缩的神经细胞,结构排列紊乱;WT-SAE+H组神经元排列尚规则,多数神经元形态正常,少量神经元损伤。KO-SAE与KO-SAE+H组未见明显区别。所有小鼠于术后24 h时,与Sham组相比,SAE组和SAE+H组脑匀浆中肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白介素6/10（IL-6/10）和高迁移率族蛋白B1（HMGB1）水平增高,SOD和CAT的活力降低,MDA和8-iso-PGF2α水平均增高。WT-SAE+H组与WT-SAE组相比,TNF-α、IL-6和HMGB1水平降低,IL-10水平增高,SOD和CAT的活力提高,MDA和8-iso-PGF2α水平降低（P<0.05）;KO-SAE组与KO-SAE+H组各因子表达无明显差异。小结:氢气对小鼠脓毒症相关性脑病具有保护作用,且这一作用与Nrf2因子有关。第二部分:氢通过上调Nrf2/HO-1通路发挥对血脑屏障保护作用目的:探究氢气对脓毒症脑病小鼠血脑屏障的作用,以及Nrf2/HO-1通路在其中起到的作用方法:野生型和Nrf2敲除型小鼠各48只,分组方式同前。于术后24h,用伊文氏蓝法和脑水含量测定检测小鼠血脑屏障通透性。通过免疫荧光检测血脑屏障完整性和通透性。通过western blot检测血脑屏障相关蛋白（β-catenin、VE-cadherin以及ZO-1）和Nrf2以及HO-1表达情况。通过实时荧光定量聚合酶链式反应（qPCR）法测定小鼠VE-cadherin mRNA、ZO-1 mRNA、Nrf2mRNA以及HO-1mRNA的表达情况。结果:术后24h测量,与WT-sham组相比,WT-SAE组、WT-SAE+H组EB含量和脑组织含水量增多（P<0.05）;脑血管荧光素表达量增加;VE-cadherin和ZO-1蛋白及mRNA均表达下降,β-catenin蛋白表达升高,HO-1、Nrf2蛋白及mRNA表达均提升（P<0.05）。与KO-sham组相比,KO-SAE组、KO-SAE+H组EB含量和脑组织含水量增多,脑血管荧光素表达量增加;VE-cadherin和ZO-1蛋白及mRNA均表达下降,β-catenin表达升高（P<0.05）但HO-1、Nrf2蛋白及mRNA表达无明显差异（P>0.05）。与WT-SAE组相比,WT-SAE+H组小鼠,EB含量和脑组织含水量减少,脑血管表达量减少,VE-cadherin和ZO-1蛋白及mRNA表达提高,β-catenin蛋白表达下降（P<0.05）,HO-1、Nrf2蛋白及mRNA表达均提升（P<0.05）。KO-SAE+H组与KO-SAE组相比各项指标均无明显差异（P>0.05）。结论:氢气可通过Nrf2/HO-1通路减轻小鼠炎症反应和氧化应激水平,并能通过保护血脑屏障完整性对脓毒症小鼠起到脑保护作用。