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氫氣改善神經系統疾病的研究進展

文章來源:孫學軍 氫思語發布日期:2021-04-27 11:49瀏覽次數:
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延世大學原州醫學院環境醫學生物學系Kyu-Jae Lee教授最新綜述,綜述了氫氣對神經系統疾病的研究,論文發表在Processes。
 

氧化應激和神經炎癥是許多神經系統疾病的重要病理生理學基礎。盡管氧化損傷在神經系統疾病中具有重要的臨床意義,但目前尚無有效、安全的神經疾病改善方法。氫氣醫學就是在這樣的背景下應運而生,氫氣作為一種優質抗氧化劑和抗炎劑,對多種氧化應激相關疾病具有改善作用。其中神經系統疾病不僅是最早被研究的疾病類型,也是最有希望進入臨床應用的目標。
 

氫氣作為改善氣體,可以有多種使用類型,氣體吸入和氣體溶液,溶液可以飲用也可以注射。這三種方式都可以作為神經系統疾病的改善工具。
 

本文綜述了近年來國內外研究的一些重要進展,氫氣用于神經退行性疾病包括阿爾茨海默病、帕金森病,也用于新生兒大腦缺血損傷和其他神經損傷疾病如視網膜缺血和創傷性腦損傷。盡管大多數神經系統問題目前無法治愈,但這些研究顯示了氫氣具有預防、改善和緩解潛力 。氫氣產生這些作用的可能基礎是作為信號分子和激素產生預防氧化應激和抗炎癥作用。
 

氫氣改善神經系統疾病的研究進展

神經退行性疾病是一組各種各樣的衰老疾病,通常導致神經元細胞的逐漸死亡和增加,導致患者的運動和記憶功能受損。神經退行性疾病發病的確切機制仍未明確。然而,越來越多的證據表明,氧化應激在阿爾茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、腦缺血和其他腦損傷等眾多腦相關疾病的發病機制中發揮著重要作用。維持中等水平的活性氧(活性氧)對我們的細胞執行正常的生物功能是至關重要的。然而,活性氧的大量產生是導致氧化損傷的原因,可能導致細胞凋亡。這種過度生產活性氧似乎可能導致細胞生物分子的結構和功能的修改,包括蛋白質、脫氧核糖核酸(DNA)和脂質。因此最終限制神經功能和生存和通常觀察到患者的大腦中神經退行性條件。中樞神經系統利用大量氧氣進行生理過程,從而產生大量的自由基。內源性抗氧化系統,如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)和谷胱甘肽等,通過刺激抗氧化防御機制來平衡活性氧,在拯救腦細胞脫離氧化應激、維持腦組織中正確的氧化還原平衡中發揮重要作用。這些酶抗氧化劑是可以清除自由基的斷鏈抗氧化劑。含錳的SOD降低線粒體基質電子傳遞鏈中產生的超氧自由基負離子,而CAT和/或GPx在將過氧化氫分解為水和氧中起關鍵作用。多種研究報道了PD等神經系統疾病中抗氧化酶活性(如CAT和SOD)水平的降低。有趣的是,一項研究表明,SOD活性受損可能導致PD和AD中氧化應激相關的發病機制。此外,研究表明,CAT活性的沉默導致細胞毒性升高和活性氧增加,這代表了CAT在維持氧化平衡中的重要作用。
 

新出現的證據清楚地強調并證實了氧化應激在神經退行性疾病發病機制中的作用。因此,近年來,研究人員對評估抗氧化劑在預防和減輕這些疾病中的作用很感興趣。天然抗氧化劑和抗氧化酶在降低細胞活性氧中起著關鍵作用。最近,氫分子作為一種安全有效的非功能性氣體,通過清除羥基自由基(•OH)和過氧亞硝酸鹽(ONOO-)來降低氧自由基,在醫學領域引起了極大的關注。各種研究都強調了氫氣通過減少氧化應激減少各種疾病的病理生理。氫氣改善有許多方便有效的途徑,如吸入、口服富氫水、注射富氫鹽水、直接摻入(浴液、滴眼液等)。氫氣已報道作為改善性氣體用于大鼠缺血再灌注腦損傷模型,并報道對腦白質模型視神經損傷有預防作用。此外,氫氣在黑質致密部多巴胺能神經元的抗氧化作用已在動物模型中進行研究。此外,有趣的是,另一項研究表明,喝氫氣溶解水和間歇水接觸預防PD神經毒性。Nagatani和他的同事進行的一項臨床試驗表明,靜脈注射氫水對急性腦梗死患者是安全的,包括那些用組織型纖溶酶原激活劑改善的患者。此外,一項研究表明吸入氫氣隱蔽性腦損傷致大鼠中腦閉塞,提高認知得分,減輕急性腦梗死患者的腦損傷。氫氣對輕度認知障礙的不同臨床及臨床前研究均發現有改善及能生作用。我們神經系統中的大多數腦損傷都會對神經炎癥產生反應,其特征是小膠質細胞和星形膠質細胞的表型變化,以及自由基、細胞因子和神經營養因子的過量產生。有證據表明,調節小膠質細胞氧化還原狀態在調節神經炎癥反應中起著重要作用。研究表明,定期攝入氫水可以降低急性行為結果的強度,并促進神經炎癥的恢復。氫氣在動物模型中,可降低促炎細胞因子、小膠質細胞、8-羥基-2-脫氧鳥苷(8-OHdG)的激活,以減少胎腦的氧化損傷和神經炎癥。此外,一項研究表明,氫氣通過降低血清神經元特異性烯醇化酶、白細胞介素-6 (IL-6)和腫瘤壞死因子-α (TNF-α)的水平,對新生兒缺氧缺血腦病有保護作用。因此,這篇綜述文章重點介紹氧化應激在神經退行性疾病中的參與以及氫氣在這些疾病的改善中。
 

參考

Rahman, M..H.; Bajgai, J.;Fadriquela, A.; Sharma, S.; Trinh Thi, T.; Akter, R.; Goh, S.H.; Kim, C.-S.;Lee, K.-J. Redox Effects of Molecular Hydrogen and Its Therapeutic Efficacy in the Treatment of Neurodegenerative Diseases. Processes 2021, 9, 308.