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氫分子在神經保護方面的研究或應用

腦部斷層掃描研究
示意圖:腦部斷層掃描研究

我們閱讀了2017年發表於《Current Neuropharmacology》《當前神經藥理學》期刊,標題為:Molecular Hydrogen as a Neuroprotective Agent"氫分子作為神經保護劑"這篇綜述性文章,探討了氫分子在神經保護方面的應用,特別是在與粒線體相關的神經疾病中的應用,如帕金森氏症阿茲海默症中風等。瞭解有關氫分子在神經保護方面的最新研究進展和應用前景的綜述,為氫分子在神經疾病治療中的應用提供了理論基礎。氫分子是一種具有神經保護作用的元素,可以通過多種方式被人體吸收。首先,氫氣可以通過吸入進入人體,這是一種直接且迅速的吸收方式。由於氫氣具有易燃性,因此在使用時必須控制其在空氣中的濃度安全。其次,飲用溶解了氫的水也是一個安全且便利的方法,可以在日常生活中輕鬆地透過這種方式攝取氫分子。最後,對於需要迅速治療的急性病症,可以選擇通過注射溶解氫的生理鹽水的方式來快速提供氫分子,這種方法的作用更為直接。


Iketani M, Ohsawa I. Molecular Hydrogen as a Neuroprotective Agent. Curr Neuropharmacol. 2017;15(2):324-331. doi: 10.2174/1570159x14666160607205417. PMID: 27281176; PMCID: PMC5412697.

文章的主要內容提及,氫分子的特性和生物學效應,氫分子是最輕的元素,可以通過簡單的物理或化學方法產生,可以穿透細胞膜和細胞核,並與細胞內的氧化還原系統進行反應,減輕細胞內氧化壓力和炎症反應,進而發揮神經保護作用。並且在神經疾病中的應用,帕金森病、阿茲海默症、中風、腦損傷和神經炎症等神經疾病中發揮保護作用。氫分子減輕神經元死亡、改善神經功能、減少炎症反應、修復粒線體損傷。其保護機制是氫分子神經保護機制,包括減輕氧化壓力和炎症反應、調節神經元凋亡和細胞存活、修復粒線體功能和結構等。氫分子已經在動物模型和人體臨床實驗中得到了應用,並且顯示出相對良好的神經保護效果。如果你想了解氫分子,可以參考這篇日本的研究「🔗氫分子是一種新型的抗氧化劑」,發現氫氣作為新型抗氧化劑,爆發了全球氫氣在醫療領域的應用之路。


由於這篇文章是一篇綜述性文章,並非一篇原始研究,因此沒有具體的研究方法和統計分析。反之,這篇文章通過對已發表的研究進行系統性綜述和分析,來總結氫分子在神經保護方面的應用現狀和未來發展方向。文章採用了系統性文獻查詢的方法,包括檢索已發表的文獻庫,如PubMed、Web of Science...等,以收集與氫分子在神經保護方面的應用相關的文章。然後,通過篩選和評估這些文章,從中選出了與主題相關的高品質研究,並對其進行了綜述和分析。


作者使用了系統性文獻回顧的方法來提取和綜合有關氫分子在神經保護方面的資料和資訊,包括氫分子對神經元存活和功能的影響、氫分子對炎症反應的調節作用、氫分子對粒線體功能和結構的影響等。


作者對於氫分子作為神經保護劑的研究,使用動物模型來模擬人類神經系統疾病,或在特定的神經疾病模型中,如透過藥物或外科手術誘發疾病狀態。然後給與吸入氫氣、飲用含氫水或注射含氫溶液。再利用生物標記物的測定,測量氧化壓力相關指標,如氧化損傷的DNA和蛋白質。評估炎症反應,通過檢測炎症相關細胞因子(如TNF-α和IL-6)的水平。並且功能性評估和神經行為評估,對於認知和運動功能的影響。使用影像技術(如MRI)和組織學分析來評估大腦結構和功能的變化。最後對實驗數據進行統計分析,確定氫治療的效果是否具有統計學意義。利用這些方法合進行全面的評估框架。


氫分子對神經保護具有正面積極的結果


  • 氧化壓力與炎症反應減少: 氫治療顯著降低了氧化壓力標記物的水平,並減少了炎症細胞因子的表達。

  • 神經保護作用: 實驗中觀察到,氫氣處理改善了由腦缺血再灌注損傷引起的神經損傷。特別是在使用氫氣吸入和氫溶解生理鹽水注射的治療方法後,動物的神經功能有顯著改善。

  • 行為與功能恢復: 氫治療後,受試動物在各種學習和記憶任務中的表現得到了改善,表明氫具有潛在的神經功能恢復作用。


研究指出,儘管目前許多神經系統疾病仍無法治癒,但氫分子的應用顯示出在預防、治療和緩解這些疾病方面的潛力。特別是氫分子的抗氧化和抗炎屬性,為其在神經保護領域的應用提供了科學依據。文中還強調了進一步研究氫分子的靶向性和作用機制的必要性,以便更好地利用這一新興的醫學資源。


此外,研究提出了幾種不同的氫分子給予途徑(包括吸入、飲用溶解氫的水、注射溶解氫的鹽水),並討論了它們各自的優勢和潛在的臨床應用。儘管這些初步研究結果非常有希望,但作者提到,確定每種疾病的最佳氫氣給藥途徑和劑量還需要更多的臨床試驗和研究。


這篇文章引用了許多與氫分子在神經保護方面的應用相關的研究,以下列出其中一些比較重要的參考文獻,並摘錄了作者對於氫分子的研究或實驗結論:


作者使用了讓氫引起高度關注第一個代表性文章,Ohsa人在2007年發表的研究表明,氫氣可以通過選擇性地減少有害的氧自由基來作為一種治療性抗氧化劑。這種方式可以減少細胞損傷,有望用於治療多種與氧自由基相關的疾病。接下來利用抗氧化性觀察抗氧化對於身經的影響,Nagata等人在2009年的研究發現,攝入氫分子能夠預防小鼠在長期身體束縛引起的應激情況下出現的海馬依賴性學習能力損害。這篇研究暗示著氫分子在保護大腦神經元功能方面可能具有應用價值。次年2010年有關大腦發炎及發茲海默症的研究,Ji等人的研究指出,氫氣在大鼠創傷性腦損傷模型中具有減少氧化壓力、保護腦組織和減少炎症反應的作用。這意味著氫氣可能成為治療腦損傷和其他神經系統疾病的潛在方法。Li等人的研究表明,富含氫的生理鹽水通過減少氧化壓力,改善了大鼠阿爾茨海默病模型中的記憶功能。這一發現提示氫氣有可能成為治療阿爾茨海默病的新方法。回顧腦損傷的研究,Hayashida等人在2008年的研究中發現,吸入氫氣可以顯著減少大鼠心肌缺血再灌注損傷引起的梗塞面積,表明氫氣具有心肌保護作用。還有一項由Kajiya等人在2009年進行的研究表明,腸道菌群產生的氫氣可以減輕Concanavalin A誘導的肝炎症狀,減少肝臟損傷和細胞壞死率。這個保護作用可能是通過氫氣減少細胞氧化壓力造成的細胞損傷來實現的。這也指出驗證氫分子對於發炎有積極作用。最後,Dohi等人在2014年的研究指出,飲用含有氫分子的水能夠保護小鼠免受創傷性腦損傷引起的神經退行性變化。這進一步支持了氫分子作為一種神經保護劑的潛在應用價值。


作者研究的內容不僅止於上述內容,總體而言,這些研究一再的表明氫分子在減少氧化壓力和保護神經系統方面的積極作用及廣泛潛力,可以在治療各種神經退行性疾病中發揮重要作用。


氫分子具有神經保護作用


綜合上面的實驗成果,本研究作者指出,『氫分子具有神經保護作用,可以通過多種機制減輕神經損傷和炎症反應。』其中,氫分子可以減少自由基和過度啟動的氧化壓力反應,同時具有抗炎和抗凋亡等作用。作者建議進一步深入研究氫分子的神經保護作用,並探索其在臨床神經疾病治療中的應用潛力。這種獨特的抗氧化性質使氫氣成為治療各種與氧化壓力相關的疾病的一種有希望的選擇。

氫分子可以通過多種機制減輕神經損傷和炎症反應

作者對於氫分子作為神經保護劑的研究,不同給藥途徑分析的各自優勢如下:


吸入氫氣:

  • 直接性和快速性:氫氣通過呼吸直接進入肺部,能迅速通過血液傳輸到全身,包括大腦。

  • 適用性:特別適用於需要快速效果的情況,如急性神經損傷。

  • 有效性:由於氫氣能迅速到達目標區域,它可能在減少急性氧化應激時特別有效。


飲用溶解氫的水:

  • 安全性和便利性:這是一種非常安全且容易接受的方式,可以輕鬆地在家中或醫院使用。

  • 持續性:通過飲用可以提供持續的氫供應,有助於長期管理慢性病或維持健康。

  • 廣泛應用:可用於預防或治療與氧化壓力相關的多種慢性疾病。


注射溶解氫的生理鹽水:

  • 針對性強:可以直接將氫輸送到需要治療的特定部位,例如在腦損傷後直接作用於腦部。

  • 控制精準:通過注射可以精確控制氫的劑量和給藥時間,適合臨床上對劑量要求嚴格的情況。

  • 快速效果:注射途徑可以快速將氫引入血液循環,適用於需要迅速反應的急救情況。


這些不同的途徑使得氫分子能夠根據不同的醫療需求和疾病類型提供靈活和適宜的治療選項,從而最大化其作為神經保護劑的潛力。氫氣展示了對腦部功能的保護作用,特別是在慢性壓力和創傷性腦損傷模型中。例如,氫氣能夠保護大鼠免受海馬依賴性學習任務的損害,同時在創傷性腦損傷模型中,氫氣通過減輕氧化壓力來減少腦組織的損傷。這些發現暗示了氫氣在預防和治療神經退行性疾病以及腦損傷方面的潛力,氫氣作為一種新興的治療手段,其在緩解氧化壓力和保護細胞不受損害方面的能力,使其在未來的醫療應用中展現出巨大的希望和可能性。


如果您有興趣閱讀對於氫分子腦神經相關的研究,有一篇日本對于中風患者的臨床研究可以參考「吸入氫氣的方與腦中風患者的臨床研究」,該篇研究結果及結論揭示了,吸入氫分子對與中風患者神經影響及生活有著積極及顯著的效果。


參考文獻

Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med. 2007;13(6):688-94. 「氫氣通過選擇性地減少細胞毒性氧自由基作用作為治療性抗氧化劑」日本(Nature Medicine 自然醫學)。結論:氫氣可以作為一種治療性抗氧化劑,通過有選擇性地減少細胞毒性氧自由基的產生,減少由此引起的細胞損傷,有望用於治療與氧自由基有關的多種疾病。
Nagata K, Nakashima-Kamimura N, Mikami T, et al. Consumption of molecular hydrogen prevents the stress-induced impairments in hippocampus-dependent learning tasks during chronic physical restraint in mice. Neuropsychopharmacology. 2009;34(2):501-8. 「攝入氫分子可以預防慢性身體束縛對小鼠海馬依賴性學習任務的影響」日本(Neuropsychopharmacology 神經精神藥理學)。結論:氫分子的攝取可以預防長期身體束縛引起的應激對小鼠海馬依賴型學習能力的損害,暗示氫分子對於保護大腦神經元功能可能具有潛在的應用價值。
Ji X, Liu W, Xie K, et al. Beneficial effects of hydrogen gas in a rat model of traumatic brain injury via reducing oxidative stress. Brain Res. 2010;1354:196-205. 「氫氣在減少氧化壓力方面對創傷性腦損傷大鼠模型有益效應」中國(Brain Research 大腦研究)。結論:氫氣可以透過減少氧化壓力來對創傷性腦損傷進行保護,減少腦組織損傷和炎症反應,這表明氫氣可能成為治療腦損傷和其他神經系統疾病的潛在治療方式。
Li J, Wang C, Zhang JH, et al. Hydrogen-rich saline improves memory function in a rat model of amyloid-beta-induced Alzheimer's disease by reduction of oxidative stress. Brain Res. 2010;1328:152-61. 「富含氫的生理鹽水通過減少氧化壓力,改善β-澱粉樣蛋白誘導的阿茲海默病大鼠模型的記憶功能」中國(Brain Research 大腦研究)。研究表明:在腹腔注射含氫豐富鹽水的老鼠中,可以減輕β-淀粉樣蛋白(Aβ)所引起的認知功能障礙。該研究表明氫氣可以通過減少氧化壓力來改善認知功能,因此氫氣可能是一種治療阿爾茨海默病的潛在方法。
Hayashida K, Sano M, Ohsawa I, et al. Inhalation of hydrogen gas reduces infarct size in the rat model of myocardial ischemia-reperfusion injury. Biochem Biophys Res Commun. 2008;373(1):30-5. 「吸入氫氣可減少心肌缺血再灌注損傷大鼠模型中的梗死面積」日本(Biochemical and Biophysical Research Communications 生物化學和生物物理研究)。研究表明:吸入氫氣能夠顯著減少大鼠心肌缺血再灌注損傷引起的梗塞面積,氫氣具有心肌保護作用。
Kajiya M, Sato K, Silva MJ, et al. Hydrogen from intestinal bacteria is protective for Concanavalin A-induced hepatitis. Biochem Biophys Res Commun. 2009;386(2):316-21. 「腸道菌群產生的氫可以預防ConA誘導的肝炎」美國、日本(Biochemical and Biophysical Research Communications 生物化學和生物物理研究)。結論:是腸道細菌產生的氫氣可以減輕Concanavalin A誘導的肝炎症狀,並且降低肝臟受損程度和細胞壞死率。這個保護作用可能是通過氫氣減少細胞氧化壓力造成的細胞損傷而達到的。
Dohi K, Kraemer BC, Erickson MA, et al. Molecular hydrogen in drinking water protects against neurodegenerative changes induced by traumatic brain injury. PLoS One. 2014;9(9):e108034. 「飲用含有氫分子的水可以保護創傷性腦損傷誘導的神經退行性變化」美國(PLoS One 公共科學圖書館)。研究表明:氫分子神經元可能具有保護作用,並可能成為治療創傷性腦損傷和其他神經系統疾病的潛在方法。

本文為文獻分享,氫氣尚未成為醫療用氣體,臨床應用還需更多投入,請向您的醫師及相關的專業人員諮詢。


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