分子氢对神经生物医学效应学习笔记之三

丁文京北美医学教育基金会

分子氢对神经生物医学效应学习笔记之三
氢气降低急性高血糖，增强局灶性缺血大鼠模型的出血转化。实验性暴露于患有创伤性脑损伤的大鼠，在损伤后5分钟至5小时吸入2%氢气体（或治疗损伤的手术），导致氧化应激生物标记物和脑水肿显著减少，血脑屏障破坏和神经功能障碍。控制性皮质撞击诱发的创伤性脑损伤小鼠也给予富含氢的水。富氢水可逆转约一半的脑水肿，阻断tau表达，减弱炎性细胞因子的表达，恢复基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-9的表达和活性。此外，ATP水平恢复，表明富氢水可以作为预防剂，避免与急性创伤性脑损伤相关的神经退行性改变。
富氢盐水通过减少氧化应激对大鼠创伤性脑损伤模型的保护作用。氢气已被认为是一种新型抗氧化剂，可选择性地减少有毒活性氧物种，如羟基自由基（•OH），而不影响其他信号活性氧。研究表明，吸入氢通过减少氧化应激有利于创伤性脑损伤。与氢相比，富氢盐水可能更适合临床应用。富氢水通过减少大鼠氧化应激而对创伤性脑损伤具有保护作用。测量了所有动物的脑水肿、血脑屏障破坏、神经功能障碍和损伤体积。还检测了脑组织中的氧化产物和抗氧化酶。
创伤性脑损伤其各种形式已成为现代社会的一个重大问题。急性创伤性脑损伤可能通过诱导氧化应激和神经炎症转化为慢性疾病，并成为神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）的风险因素。饮用水中的抗氧化剂分子氢（分子氢水；mHW）改变由受控皮层撞击引起的急性变化的能力，受控皮层撞击是一种常用的创伤性脑损伤实验模型……我们发现mHW保持或增加了ATP水平，并提出了mHW的一种新机制，即通过Jagendorf反应产生ATP。这些结果表明，饮用水中的分子氢可以逆转受控皮层撞击的许多后遗症，并表明它可能是一种易于管理、高效的创伤性脑损伤治疗方法。”
在大鼠创伤性脑损伤模型中观察到类似的有益作用，在空气中吸入2%的氢气治疗后。在创伤性脑损伤后5分钟至5小时内给予氢，显著减轻创伤性脑损伤引起的血脑屏障通透性增加、脑水肿、病变体积和神经功能障碍。这些效应被认为是通过内源性抗氧化酶活性的增加而发生的。当氢添加到饮用水中（>1.6 mM）时，也记录了脑水肿的减轻和与创伤性脑损伤相关的神经退行性改变的保护，从创伤性脑损伤前24小时开始。特别是，与氧化、神经炎症和碳水化合物代谢相关的基因表达被氢水有效逆转。
关于氢对大鼠脑损伤的影响，已有相互矛盾的观察结果。一些研究人员报告了氢治疗对新生儿HI大鼠模型的有益作用，而其他研究人员则认为氢无效。这些相反的发现可能是由于不同的实验条件，例如不同程度的缺血损伤、幼鼠年龄、氢浓度和氢暴露时间。
2007年首次报道，吸入氢气具有抗氧化和抗凋亡特性，可保护大脑免受I/R损伤和中风。在一项体外研究中，研究人员证明氢是·OH的清除剂。然后，在新生儿缺氧-缺血大鼠模型中，我们发现2%氢气或富氢盐水治疗可减少细胞凋亡。然而，另一组报告称，2.9%氢气治疗不能改善新生缺氧-缺血大鼠模型中的中重度缺血性损伤，尽管他们确实发现氢气减少了大脑中动脉闭塞大鼠模型的梗死和出血，并改善了神经功能。
Brenner等人发现，环境毒素会破坏固有的黑色素，黑色素会将水分子分解为氢和氧，这表明缺乏内源性氢可能会加速帕金森病的进程。
致病蛋白的朊病毒样诱导和传播的概念包括tau、α-突触核蛋白、亨廷顿蛋白、超氧化物歧化酶-1和TDP-43的聚集体，这些聚集体是额颞叶变性、帕金森/路易体病、亨廷顿氏病和肌萎缩侧索硬化等人类神经退行性疾病的特征（Jucker and Walker. 2011.）。