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【孙学军】氢气基础医学研究汇总

时间:2021-04-09人气: 作者: admin


以下文章观点内容来源于孙学军教授:

一、氢用于医疗的可能性的首次实验

氢能的医学功效最早是由大泽小组于2007年报告的。他们观察到,氢选择性地去除羟基自由基(•OH),但不会去除超氧自由基(•O2−)和过氧化氢(H2O2)。在活性氧(活性氧)中,•OH对细胞的破坏性最大,•O2 -和H2O2在较低浓度时作为细胞信号传导介质,因此清除•O2 -和H2O2可能会损害细胞的正常生理功能。因此,选择性去除•OH表明氢是一种非常理想的抗氧化剂。在同一实验中,他们还观察到,吸入2%的氢气可以显著抑制缺血再灌注(即产生活性氧的情况)造成的组织损伤和大脑功能损伤。

其他关于细胞、动物和人类中氢效应的实验

在日本小组2007年发表报告后,许多研究人员试图通过在细胞、动物和人类上的实验来证明氢的有效性。这些实验证实了氢在医疗上的潜在效用。

二、对氢气有效性的细胞学研究

细胞学研究一般是指用体外培养的细胞进行的研究,这种研究虽然容易获得单一细胞单一因素的研究结果,但并不能完全代替复杂的生物系统本身,因此其价值是需要谨慎判断的。

Ohsawa的2007年研究论文中也使用了PC12细胞(肾上腺髓质的癌细胞)。结果显示了氢清除活性氧的作用。在抗霉素A的作用下培养,PC12细胞因细胞膜脂质破坏而死亡。但同样的实验在含氢的培养基中进行,氢通过去除羟基自由基显著地减少了细胞的死亡。已知抗霉素A可以通过干扰线粒体电子传递链中的电子流来诱导线粒体中活性氧的产生。

听觉毛细胞也可被抗霉素a产生的活性氧损伤,但当在含氢的溶液中进行同样的实验时,损伤显著减少。有实验基于活性氧参与噪音听力损害的假设进行。含氢培养基中的淋巴细胞和小肠细胞也能受到辐照保护,避免细胞分裂和凋亡受损。人皮肤成纤维细胞在高浓度葡萄糖的培养基中会被破坏,因为新陈代谢增加会产生活性氧。但在使用含氢培养基的实验中,细胞损伤明显减少。一些研究人员认为,氢甚至可能有抗癌作用,因为他们观察到,当细胞被氢处理后,舌头癌细胞的生长速度比正常细胞慢。Itoh等10报道氢气抑制fc ε ri介导的信号转导,防止肥大细胞脱颗粒,提示氢气可能对过敏性疾病有效。

三、动物实验中氢的有效性研究

在实验诱导了各种与活性氧有关的疾病的动物或拥有此类遗传疾病的动物中,也观察到了氢的有效性。以下是动物实验的结果。

中枢神经系统疾病

1. 中风

中风是一种大脑血管阻塞或破裂的疾病,导致脑组织供血减少,这被称为缺血(导致缺氧)。如果持续缺血,缺血区域完全受损(称为脑梗死),严重时可导致患者死亡。为了挽救病人,应该及时恢复血液供应给缺血的区域。然而,具有讽刺意味的是,当血液反馈(再灌注)到缺血区域时,缺血区域产生活性氧,造成组织损伤。这被称为“缺血-再灌注产生活性氧”,清除此时产生的多余活性氧是治疗脑损伤的一个重要部分。

研究人员观察了氢对缺血再灌注诱导的小鼠或大鼠脑梗死的疗效。通常是动脉结扎一定时间后再释放引起缺血-再灌注。当通过吸入或腹腔注射氢给这些大鼠时,他们观察到治疗动物在体重、运动能力、体温和脑梗死面积上有显著改善。采用不同的方法诱导缺血,包括手术和脑低温。在这些方法引起的脑损伤中,氢治疗可减少损伤大小和恢复时间。

2. 认知障碍和痴呆

其中一种严重的大脑疾病是认知障碍(学习能力差和记忆力下降),这是痴呆的典型症状。研究人员将幼鼠关在一个小笼子里,即给予身体限制,以实验性地诱导其认知障碍。在这种情况下,活性氧的产生会抑制负责认知功能区域的发育。然而,给身体限制的小鼠提供氢水(HW)可以防止学习障碍和记忆丧失。已知阿尔茨海默病是由脑细胞中淀粉样蛋白片段的积累引起的,这种淀粉样蛋白片段产生活性氧并损伤脑细胞。给予淀粉样蛋白片段的小鼠腹腔注射氢盐水(HS)也能减少氧化应激和炎症反应,并改善记忆损伤

3.帕金森病

帕金森病是一种由黑质多巴胺能神经元功能受损引起的运动障碍。众所周知,活性氧也参与了这些神经元的功能损害。测试氢效率在帕金森病的可能性,研究人员观察到的影响氢的破坏的黑质多巴胺能神经元和运动功能障碍引起的6羟基多巴注射或MPTP药物用于帕金森病动物模型产生活性氧。结果表明,氢对神经元破坏和运动功能障碍的进展有抑制作用。

4. 脊髓损伤

氢也被用于脊髓损伤。Chen等诱导脊髓挫伤并腹腔注射氢气盐水。他们发现,在氢处理过的动物中,炎症、凋亡和氧化应激降低了,而脑源性神经营养因子(BDNF)的产生增加了。上述结果表明,氢能促进脊髓损伤的恢复。

心血管疾病

1. 心肌梗死

在心脏病中,一种急性危及生命的疾病是心肌梗死,它是由于冠状动脉阻塞而导致心肌没有血液供应而引起的。它也是一种由缺血再灌注引起的疾病,就像中风一样,此时产生活性氧,破坏心肌。Hayashida等在心肌梗死诱导过程中,通过捆绑和松开进入左心室的冠状动脉,将氢吸入大鼠体内,发现与对照组相比,梗死区域活性氧的产生和梗死面积减少。

2. 动脉硬化

动脉硬化是累及活性氧的典型疾病。在这种疾病中,胆固醇、氧化脂质和白细胞等废物积聚在内皮细胞下,形成动脉粥样硬化。在动脉粥样硬化形成过程中,炎症反应发生,活性氧作为加速物质形成的因素。为了测试氢对动脉粥样硬化的影响,分别给有动脉粥样硬化基因倾向的小鼠喂食高脂肪饮食或高脂肪饮食加氢水,并比较其动脉粥样硬化发生的进展。结果显示,氢处理组动脉粥样硬化明显受到抑制。

肝脏疾病

与心脏一样,研究人员测试了吸入氢对缺血-再灌注引起的肝脏损伤的影响,并观察到肝脏损伤受到显著抑制。氢也显示了对刀豆蛋白a诱导的肝炎的保护作用。这种化学物质具有炎症诱导作用,刺激中性粒细胞产生活性氧。

肾脏疾病

抗癌药物顺铂是一种经常用于治疗各种实体肿瘤的抗肿瘤药物。然而,由于对肾脏的毒性,它的使用受到限制。肾脏的毒性是由活性氧产生引起的。基于这一事实,研究人员在小鼠体内测试了氢吸入对顺铂引起的肾毒性的影响,发现在不影响其抗癌活性的情况下,肾毒性得到了缓解。

肺部疾病

同时也检测了氢对活性氧引起的肺部疾病的有效性。肺移植过程中肺功能恶化和肺组织损伤是缺血-再灌注肺损伤的典型例子。因此,Saito等在移植前将离体肺置于氢化保存液中,观察移植后肺顺应性、氧合水平等肺功能的改善。经观察发现,注射饱和HS可减轻高压氧所致的肺损伤,氢对氧毒性也有保护作用。慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种由有害气体或颗粒引起的进行性肺部疾病。对大鼠同时给予氢气和香烟烟雾可以减缓copd样肺病的发展

肠道疾病

最痛苦的肠病是慢性溃疡性结肠炎。为了验证氢对这种结肠疾病的有效性,给小鼠注射葡聚糖硫酸钠诱发结肠炎,然后让它们喝氢化水。发现炎症反应受到抑制。结肠癌患者面临的困难之一是放疗后的副作用,如腹泻和出血。已知活性氧参与了这些副作用。当给予氢时,辐照对结肠的损伤明显受到抑制。氢气的使用可以作为一种有效的工具来减轻结肠癌患者接受放射治疗的副作用。

胰腺疾病

在许多炎症疾病中,胰腺炎也是一种非常痛苦的情况。实验上,胰腺炎用2种方法诱导,用高压休克或给药氨基酸l -精氨酸。前一种实验是腹腔注射氢气生理盐水,后一种实验是静脉注射氢气生理盐水。氢已被发现可以抑制胰腺炎的进展。

眼科疾病

青光眼是一种引起视力丧失的疼痛性严重眼病。晶状体和角膜之间的空隙(前房)充满了水(房水),水可以进入这个空隙。填满后,水通过一根细管离开这个空间,进入静脉。如果这种水的持续循环出现异常,则可能导致眼压升高,造成视力障碍。这种情况被称为青光眼。如果压力升高严重,会对视网膜造成压迫,影响视网膜内的水循环。然后,视网膜就会出现产生活性氧的缺血-再灌注情况。基于这一理论,Oharazawa等观察了缺血再灌注损伤视网膜后滴入氢气盐水对视网膜的影响,结果明确显示活性氧产生减少,视网膜细胞死亡减少。

移植

器官移植是缺血再灌注现象的典型表现。如果器官从供者身上移除,在那一刻它就会变成缺血的,如果它被移植到受体身上,受体的血液就会进入,进入再灌注状态。因此,在移植器官中产生活性氧,然后被破坏。因此,用氢化水处理移植器官有望极大地帮助移植器官存活。为了证明这一点,Cardinal等在给受者注射氢水的同时进行了肾脏移植,发现移植肾的炎症反应、细胞死亡和组织损伤减少。氢的作用也在小肠、肝、心、肺移植中被观察到。从这些报道中,氢被强烈推荐用于器官移植。

老化

活性氧也被认为参与了衰老过程。因此,可以预期氢可能是抑制衰老的。验证氢对衰老有效性的确切方法是在人体上测试氢。但这实际上研究氢气抗衰老是不太可能实现的,因为一方面有太多的衰老标记,而且需要很长研究时间。因此,衰老研究经常使用寿命较短的昆虫或衰老的动物模型。后者的典型例子是衰老加速小鼠(SAM);早衰小鼠(正常老鼠的寿命是12至18个月,早衰动物是9个月)由于过早衰老过程没有任何特定疾病和报告有一个缺陷在防御活性氧。顾等报道了氢水能缓解早衰动物认知功能退化。

全身性炎症和败血症

涉及活性氧的典型疾病是炎症。因此,研究人员试图检查氢在全身性炎症中的有效性。为了测试氢对全局性炎症的影响,Xie等52向小鼠注射一种酵母菌(一种刺激白细胞产生活性氧以引发炎症反应的物质)来诱导全局性炎症,并吸入氢。他们发现吸入氢可以抑制炎症细胞因子的产生和器官损伤,并增加抗氧化活性。

最危险的全身炎症是败血症。细菌通过血液传播,从而进入所有器官,导致所有器官的功能退化,称为多器官衰竭。由于无特效治疗,病死率接近100%。Xie等通过穿孔盲肠诱导小鼠脓毒症,使肠道细菌进入腹腔,将氢吸入脓毒症小鼠。他们发现,器官损伤和促炎细胞因子的产生减少,存活率增加,这些都是明确治疗效果的迹象。

代谢综合征和糖尿病

肥胖会引起代谢紊乱和糖尿病。由肥胖引起的糖尿病称为2型糖尿病。肥胖导致糖尿病的原因尚不清楚,但最有可能的解释是由于胰岛素无法发挥作用而形成一种胰岛素抵抗状态。肥胖的脂肪组织据说会发炎,促炎介质增加,抗炎介质减少。炎症介质干扰胰岛素的作用,从而导致胰岛素抵抗状态。基于活性氧参与胰岛素抵抗的影响,王等观察氢水对遗传性肥胖大鼠的影响,最终迅速陷入肥胖和糖尿病,发现氧化状态,降低体重,和减少血液中的糖和中性脂肪。在另一个实验中,发现氢气对高脂肪饮食仓鼠可降低血浆低密度脂蛋白胆固醇含量,提高高密度脂蛋白功能观察。这些结果表明,使用氢有望对肥胖或糖尿病有益。

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