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分子氢一一医学气体研究的新视角

日期:2020-04-14 15:04:46 / 人气:

王新宝 ,崔红*

( 首都医科大学  附属北京友谊医院 儿科 ,北京100050)


摘要:医学气体在临床中有着广泛的应用 ,以往被认为是生理性惰性气体的氢气( H2 ) ,最近研究表明它不仅具有 抗氧化作用 ,同时具有**和抗细胞凋亡作用 ,在缺血再灌注损伤 、动脉粥样硬化 、代谢综合征等多种系统性疾病 中发挥保护作用,其生物学意义值得深入研究,并可能启动了一种新的生物医学研究领域     。

关键词 :氢气;缺血再灌注损伤;动脉粥样硬化

中图分类号:R 363        文献标志码:A


Molecular hydrogen- a novel perspective  of medical gas research


WANG Xin-Bao ,  CUI Hong *

( Dept.  of Pediatrics,  Beijing Friendship Hospital,  Capital Medical University,  Beijing 100050, China)


Abstract : Medical gas has been widely used in clinical practice. Previously considered to be a physiological inert gas , hydrogen , not only has anti-oxidation effect , but also has anti-inflammatory and anti-apoptotic effect , and alle­ viates ischemia-reperlusion inju巧 ,atherosclerosis , metabolic syndrome and other systemic diseases. The biological effect of hydrogen gas is worth to be further investigated , and is a potential novel field of biomedical research.

Key words : hydrogen gas ; ischemic reperfusion ; atherosclerosis


医学气体在临床中有着广泛的应用 ,如氧疗 、高 压氧用于**低氧血症 、心脏呼吸骤停 、缺血性脑损 伤等疾病。氢气(H2 ) 是一种无色 、无昧 、具有还原 性的双原子气体,被认为是一种生理性惰性气体 ,但 近年来研究发现,氢不仅具有抗氧化作用 ,同时具有 抗感染和抗细胞凋亡作用 。分子氢可能启动了一种 新的生物医学研究领域,可能是另外一种具有** 作用的医学气体[ I] 。


1 H2 的产生及代谢


在人体细胞中由于不存在氢化酶 ,所以氢不能 内源性产生。但是,在大肠内厌氧菌通过降解碳水化合物来获得能量 ,主要是植物细胞的多糖或淀粉 , 通过氢化酶产生 吨。氢一旦进人血液循环,肺是唯 一的排出途径 ,另外氢也可通过排气或结肠内的微 生物代谢,转化为 H2S 、甲:皖和乙酸排出[ 2 ] 。


2 H2 生物学效应及机制

是自由基和过氧化亚硝酸离子具 有非常强的氧 化性,可使核酸裂解 、脂类过氧化和蛋白活性丧失 。 氢能选择性减少起自由基和过氧化亚硝酸离子 ,另 外氢保护细胞的作用可能与增强抗氧化酶的活性如过氧化氢酶 、超氧化物歧化酶和加氧酶 1 的作用有 关[3 叫。H2 可通过抑制 caspase-3 的活性具有抗凋亡作用。氢在各种损伤模型中具有**性反应作 用,在氧化应激诱导的炎性反应中  ,氢下调炎性反应 因子 IL-1 (3 , IL-6 ,趋化因子和TNF α 水平[5 ] 。


3 氢的病理生理学意义

研究表明,氢具有调节脂质代谢 ,抑制过敏反 应,减轻缺血再灌注 、放射线和感染性疾病造成的损 伤,同时可减轻化疗药物在**肿瘤过程中的副反 应 ,具有重要的病理生理学意义 。

3.1  缺血再灌注损伤 氢对器官缺血再灌注损伤具有广泛的保护作用,研究表明 ,氢对心脏 、肝 、小肠 、脑及视网膜动脉 等器官缺血再灌注损伤均具有保护作用 。

吸人 H2 ( 0. 5% 2%    )   可减少大鼠缺血再灌注 损伤后心肌梗死面积  ,减轻心肌重塑  ,改善左室发展 压 ,改善心脏功能[ 5 ]  。吸人(1% 4% ) 的 H2  可减 轻小鼠肝脏缺血再灌注损伤   ,抑制肝细胞凋亡  ,使血 清中谷丙转氨酶和肝中丙二醒水平降低[ 6]      。大鼠 小肠缺血再灌注模型中     ,给予静脉注射饱和氢盐水

( 5   ml/kg )  ,可减轻小肠再灌注损伤 ,具有明显的抗 感染和抗氧化作用[ 7 ]    。氢可通过清除是自由基有 效的减轻视网膜缺血再灌注损伤[ 8]     。腹腔注射氢 盐水( 1  ml/100   g )  ,可明显减少大鼠脑梗死面积和 水肿 ,降低缺血脑区 8   连基脱氧鸟背 、白细胞介素 1日,TNF  α ,抑制 casp副e-3   的活性[9 ]  。氢可能是一 种有效的减轻缺血再灌注损伤的有效**方式  。 

3.2    代谢综合征

氧化应激在代谢综合征的发病过程中发挥着重 要的作用 ,以;:??: 40 岁具有代谢障碍的人为研究对 象,饮用富氢水可使超氧化物歧化酶增高 399毛 ,使 高密度脂蛋白增高 8% ,而总胆固醇/高密度脂蛋白 降低 139毛 [川 ,以上研究表明 ,饮用氢水可能是一种 新的防治代谢综合征的方法 。

在 E 型糖尿病患者研究中发现 ,每天服用富氢 水(0. 55 0. 65 mmoVL ) ,持续 12 周,低密度脂蛋 白和尿中 8 异前列腺素水平明显降低 ,同时是氧化 低密度脂蛋白和游离脂肪酸水平降低 ,而脂联素和 超氧化物歧化酶水明增高[ 4 ] 。apoE ( -/ - ) 小鼠是 一种自发性动脉粥样硬化模型 ,饮用饱和氢水可使 粥样硬化斑块明显减小[ 11] ,说明氢对动脉粥样硬化 具有一定的防治作用。


3.3 急性放射病

在放疗前 ,人淋巴细胞 1 培养液中给予饱和氢 后 ,可明显抑制离子辐射诱 导的凋亡,具有增强细胞 活性的作用;腹腔注射饱和氢盐水 ,可保护胃肠道内 皮细胞避免辐射造成的损伤  ,减少血浆中丙二醒 ( malondialdeh )巾,MDA ) 生成和肠 8 起基脱氧鸟昔 的水平,增强血浆中内源性抗氧化酶水平[叫 ,具有 选择性清除起自由基的作用 ;同时临床研究表明饮 用富氢水可以改善接受放疗的肝癌患者的生活质 量 ,抑制放疗过程中自由基的过度产生[臼] 。

3. 4 器官移植

将路易鼠 的肾脏移植到挪威鼠体内后 ,每天饮 用含氢水 ,持续 150 d ,结果发现饮用含氢水的大鼠 移植后肾脏功能改善 ,抑制了移植后慢性肾病的发 生 ,氧化损伤和炎性介质 的产生降低[ 14 ] 。

3.5 过敏性反应

小鼠饮用富氢水( O. 8  mmoνL ) ,可明显减轻快 速过敏反应 ,抑制磷酸化 FcεRI-Lyn 和下游的信号 分子 ,进一步抑制氧化型 NADPH 的活性,减少了过 氧化氢的产生[I引。


4 氢与器官疾病

研究表明,氢对神经系统 、肝脏 、膜腺 、肺及耳具 有广泛的生物学作用 ,通过抑制炎性反应和过氧化 物的产**挥保护作用 。

4.1 神经系统

氢在神经退行性疾病中也具有**作用[叫 ,研 究表明 ,患帕金森病小鼠饮用富氢水 ,即便氢浓度在 0. 04 mmoνL ,也能显著减少多巳胶能神经元的丧 失 ,减少 DNA 损伤和脂质过氧化[叫 ,改善大鼠的认 知和记忆功能具有明显的改善作用[叫 ,其机制主要 通过抑制神经炎性反应和氧化应激作用 。在乳鼠的 脑出血模型中 ,研究发现吸人氢可明显降低鼠生长 发育后智力 衰退 和脑瘫的发生率 ,可改善脑萎缩[ 19] 。

4.2 肝脏

在刀豆蛋白 A 诱导的小鼠肝炎中 ,由小肠细菌 产生的 H2 对肝炎的炎性反应具有抑制作用 ,而且 体外实验表明 ,氢能够抑制刀豆蛋白 A 介导的 T 细 胞的激活 ,从而抑制具有组织破坏性的 TNF咀 和 IFN斗 的产生[却] 。富氢盐水可抑制CC14 诱导的小鼠肝纤维化和肝细胞增殖 ,抑制 JNK  和 caspase-3  的激活 [ 21 ] 。


4. 3   膜腺

在 L 精氨酸诱导的急性膜腺炎大鼠模型中 ,研 究发现通过尾静脉注射富氢盐水可以明显减轻 L精 氨酸诱导的急性膜腺炎,减轻血清中增高的淀粉酶 ,

抑制中性粒细胞浸润   、脂质过氧化和膜腺组织水 肿[ 22 ] 。

4. 4 肺

最近研究表明 ,在呼吸机所致的肺损伤小鼠 模 型中,吸人 2% H2 可以明显减轻肺损伤 ,减轻间质 水肿和肺泡隔的增 厚、减少炎性细胞的渗出 ,上述研 究表明,吸人 H2 可通过抗氧化 、**性反应和抑制 NF-KB 激活减轻呼吸机诱导的肺损伤[ 23 ] 。

4.5 耳 耳蜗内氧化应激所致的细胞损伤可致感音神经

性听觉丧失,抗霉素 a  通过原位氧化应激产生不良作用直接损伤培养的小鼠 耳蜗毛细胞 ,高浓度的氢可减少氧  自由基的生产,提高  了毛细胞的存活率[剧 。


5 展望


氢在基础研究中已证实具有广泛的生物学作 用,但仍有许多问题亟待解决  ,尚没有发现氢分子 的具体靶点 ,氢在体内发挥生物学作用 的信号途径 仍需深入研究。目前认为盹    对人体是相对安全 的,即使呼吸几十个大气压的 吨 也不会对身体造 成毒性效应 ,仅有一定麻醉作用 ,氢氮氧混合气作 为潜水的混合气体安全性得到证实[ 25 ] ,但氢在临 床应用中的剂量、时间及途径仍需深人研究,尽管 对氢的不良反应很少有报道 ,氢在临床应用过程中 的不良反应及毒性效应仍需深入研究。氢是一种极 具有潜在临床价值的医学气体 ,其生物学作用值得 深入研究。


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晚上经常醒来与阿尔茨海默病的 4时也有关

据美国 WebMD   医学新闻网( 2012-02-25 ) 报道 ,睡眠越差 ,越有可能罹患阿尔茨海默病。

华盛顿大学医学院的 Yo-El Ju 医生指出,如果你常在晚上醒来 l h超过 5 次的话 ,就比较可能有临床前阿 尔 茨海默病征 兆。,,岳床前阿尔茨海默病是指心智技能正常,但大脑有退化性疾病相关的变化 。

Ju 医生与同事评估了 100 名 45 -80 岁的人群,研究开始时所有的人都没有痴呆症 ,其中一半的人有阿尔茨海默病的家族 史。这些人穿着测量睡眠的装备14   d,他们要完成睡眠日记和调查问卷 。

研究人员分析了脊髓液 ,观察脑部扫描 ,寻找淀粉样蛋白斑的指标 ,那是阿 尔 茨海默病患者大脑中的沉淀物 。Ju  医生认 为 ,沉淀物可能在症状出现的 10 -15 年前开始形成 。

约有 25 ';)奇 的参与者具有临床前阿尔茨海默病的征兆 ,异常的反应淀粉样蛋白斑指标 ,l h醒来 5 次以上的人( 约有一半) 有异常生物标志物的概率较其他人高 。在床上确实入睡的时间不到85% 的人( 约有一半) 也较可能有临床前阿尔茨海默病 。

研究结果发表于美国神经学会的年会上 。


刘晓获  译

薛急文 编



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