氧化損傷是大多數(shù)疾病的共同病理生理基礎(chǔ),氫氣作為一種新型的抗氧化物質(zhì),可選擇性中和毒性最強(qiáng)的活性氧-羥基自由基,這可能會成為預(yù)防和治療疾病的重要手段。目前,關(guān)于氫氣的醫(yī)學(xué)研究逐漸升溫,氫氣可治療的疾病類型已達(dá)到近百種,在研究對象上有細(xì)胞學(xué)研究、器官水平的研究和整體動物研究,并已初步涉及到臨床研究。盡管如此,有關(guān)氫氣效應(yīng)的基礎(chǔ)生物學(xué)機(jī)制仍有待深入探索�，F(xiàn)結(jié)合最新研究進(jìn)展,對氫氣生物學(xué)效應(yīng)、分子機(jī)制、攝入方式以及臨床應(yīng)用等方面做簡要概述。
過去生物學(xué)領(lǐng)域一直認(rèn)為氫氣屬于生理學(xué)惰性氣體，還原性是其最重要的化學(xué)性質(zhì)。但近年來越來越多的研究揭示氫氣分子具有多種生理作用，尤其是在氧化應(yīng)激方面，人們先后進(jìn)行了大量的動物實驗和臨床評價。2007年Ohsawa等首先報道了氫氣的選擇性抗氧化作用，這迅速引起了國內(nèi)外學(xué)者的高度重視�；跉錃獾目寡趸饔醚芯咳藛T還發(fā)現(xiàn)氫氣具有抗炎、抗凋亡、抗過敏等效應(yīng)。此外，有研究表明氫氣是細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮重要作用的信號分子，其作用方式與一氧化氮、一氧化碳和硫化氫相似。作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)參與者，氫氣還可能調(diào)控相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)或某些信號蛋白質(zhì)的磷酸化。隨著科研人員對氫氣作用機(jī)制的不斷深入，加之尚未有研究發(fā)現(xiàn)氫氣對機(jī)體的毒副作用，氫氣在臨床應(yīng)用方面具有廣闊的前景。
1氫氣的生物學(xué)效應(yīng)
1．1抗氧化作用
在以往臨床研究的抗氧化實驗以及質(zhì)量評價中，人們常常利用強(qiáng)還原劑如一胡蘿卜素、維生素A、維生素E、維生素C和硒等，來對抗過量的氧化劑或有毒性的活性氧，但這些研究并未證明上述抗氧化劑能有效降低氧化應(yīng)激所造成的疾病死亡率，甚至在有些研究中有增加死亡率的可能性。究其原因，一方面是這些強(qiáng)還原劑沒有選擇性抗氧化作用，可能會將具有重要信號作用的活性氧清除，導(dǎo)致體內(nèi)氧化還原狀態(tài)失衡；另一方面是這些還原劑可能根本沒有到達(dá)它們應(yīng)該到達(dá)的地方一細(xì)胞中負(fù)責(zé)生產(chǎn)潘『生氧的線粒體附近。
氫氣作為一種具有還原性的氣體，其在抗氧化方面呈現(xiàn)出十分明顯的優(yōu)勢。首先，氫氣能快速擴(kuò)散到達(dá)危險區(qū)域，選擇性地結(jié)合并清除毒性羥基自由基和亞硝酸陰離子；其次，它并不影響生物活性的自由基如過氧化氫等。Ohsawa等研究發(fā)現(xiàn)，讓腦缺血的大鼠呼吸2％的氫氣，可顯著改善腦缺血再灌注損傷，其治療的基礎(chǔ)正是氫氣選擇性清除活性氧，進(jìn)而發(fā)揮抗氧化作用。此后，相繼有研究報道了氫氣在心、眼、腎、腸、肺等缺血再灌注損傷上的保護(hù)作用。近期，Hyspler等用氫同位素結(jié)合體外研究，確認(rèn)了氫氣對機(jī)體無損害，并且可產(chǎn)生非常明顯的抗氧化作用，這為相應(yīng)的氫氣學(xué)研究和產(chǎn)品市場帶來了關(guān)鍵影響。
1．2抗炎作用
早在2001年，Charib。卅就首次證明氫氣具有抗炎作用，呼吸0．7MPa氫氣兩周，可治療被寄生蟲感染所引起的肝炎，但由于高壓氫氣難以應(yīng)用于臨床治療，所以并未引起廣泛關(guān)注。近年來相關(guān)研究表明，在常壓下氫氣可同樣減緩動物模型中刀豆球蛋白和硫酸葡聚糖、脂多糖、酵母多糖所誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，并取得了良好的效果。
類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是慢性炎癥疾病，以骨和軟骨的破壞為主要特征。Ishibashi等發(fā)現(xiàn)飲用富氫水(含有飽和氫氣的水)可降低炎性因子引起的氧化應(yīng)激，調(diào)節(jié)核因子KBnuclearfactor-KB，NFKB)和腫瘤壞死因子 (tumornecrosisfactor，TNF)的表達(dá)。明顯改善類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎癥。這些現(xiàn)象說明，氫氣治療某些疾病的基礎(chǔ)是存在間接分子作用的，可能是通過相關(guān)蛋白質(zhì)或酶活性調(diào)節(jié)，影響信號傳導(dǎo)通路的活性，從而發(fā)揮控制炎癥反應(yīng)的效應(yīng)。
1-3抗凋亡效應(yīng)
Caspase是執(zhí)行細(xì)胞凋亡的主要酶類。Sun等發(fā)現(xiàn)氫氣可以通過抑制caspase 3發(fā)揮抗凋亡特性。NFKB是普遍存在于細(xì)胞質(zhì)中的一種快反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子，主要涉及細(xì)胞分化和凋亡以及腫瘤生長抑制過程的信息傳遞。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，讓大鼠連續(xù)一周口服含飽和氫氣的生理鹽水，可有效緩解急性腹膜炎，其保護(hù)作用可能與降低NFKB活性進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激有關(guān)。阿爾茨海默病(Alzheimer disease，AD)是一種神經(jīng)退行性疾病，抗氧化防御酶功能喪失以及活性氧reactive oxygen species，ROS)和活性氮(reactive nitrogen species，RNS)的增加引起的氧化應(yīng)激在AD形成中具有重要作用。有研究報道稱，在口一淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的阿爾茨海默病的動物模型中，氫氣可以抑制cJun氨基末端激酶cJun Nterminal kinase，JNK)和NFKB等促凋亡分子，同時降低氧化應(yīng)激，從而發(fā)揮治療作用。
1．4促進(jìn)能量代謝
缺乏功能性瘦素受體的db/db肥胖小鼠是2型糖尿病小鼠模型，其野生型可通過高脂肪飲食誘導(dǎo)脂肪肝。Kamimura等嗵過研究發(fā)現(xiàn)飲用富氫水能顯著改善db/db小鼠脂肪肝，而且長期飲用可明顯控制脂肪和體重，降低血漿葡萄糖、胰島素和甘油三酯水平。成纖維細(xì)胞生長因子21(fibroblast growth factor21，FGF21)的功能是刺激脂肪酸和消耗葡萄糖，促進(jìn)能量代謝�；虮磉_(dá)譜顯示富氫水可增加FGF21的表達(dá)1241。Song等報道富氫水可通過降低病人的血清低密度脂蛋白膽固醇水平，以及改善高密度脂蛋白功能，預(yù)防代謝綜合征。
1．5抗過敏反應(yīng)
Itoh等發(fā)現(xiàn)口服富氫水可消除小鼠的急性過敏反應(yīng)。在小鼠RBL2H3肥大細(xì)胞模型中，研究人員觀察到飲用富氫水能抑制Lyn磷酸化及其下游分子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，隨后抑制NADPH氧化酶NADPH oxidase enzyme，NOX)的激活和ROS的產(chǎn)生，從而減緩皮膚過敏反應(yīng)。這表明在小鼠的急性過敏反應(yīng)中，氫氣是通過調(diào)節(jié)特定的信號途徑來發(fā)揮作用的，而不是通過清除自由基活性。
關(guān)于氫氣作用分子基礎(chǔ)，目前認(rèn)為是選擇性抗氧化，但是選擇性抗氧化本身仍然存在一些爭論。但是氫氣減少氧化損傷和炎癥反應(yīng)損傷的證據(jù)是確定的，只是引起這些保護(hù)效應(yīng)的具體分子過程不明確。因此氫氣作為一種抗炎癥抗氧化的工具是有明確效應(yīng)依據(jù)的。 |
