氫氣在皮膚病治療中的研究進(jìn)展

胡瑞瑋 王飛

·綜述·

氫氣在皮膚病治療中的研究進(jìn)展

胡瑞瑋 王飛

氫氣獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使氫氣可以很好地?cái)U(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器以及細(xì)胞核發(fā)揮作用，在很多實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出對(duì)機(jī)體可能有保護(hù)作用，雖然具體的作用機(jī)制尚未得到充分的闡明，但傾向于氫氣有選擇性抗氧化、調(diào)控機(jī)體免疫網(wǎng)絡(luò)、干預(yù)細(xì)胞因子表達(dá)的作用。不同于一般抗氧化劑，氫氣可有效選擇性清除羥自由基和過氧化硝酸陰離子，而不影響其他有重要生理功能的活性氧類物質(zhì)。在對(duì)氫氣的探索過程中，如何安全、有效、方便地給予氫成為諸多科學(xué)家考慮的問題。

皮膚疾?。粴?；氣體；抗氧化劑；皮膚保護(hù)

氫氣一直以來被視為惰性氣體，難以在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮作用，直到1975年，Dole等首次證實(shí)高壓氫氣對(duì)小鼠鱗狀皮膚癌有治療作用。2007年，Ohsawa等［1］證明小鼠腦缺血再灌注模型呼吸2%氫氣具有明顯抗損傷作用，并結(jié)合體外測(cè)試，提出了氫氣是通過選擇性抗氧化發(fā)揮強(qiáng)大的生理功能，這一理論的提出，引起了全球的研究熱潮。

1 氫氣與濕疹皮炎類疾病

Ignacio等［2］應(yīng)用NC/Nga小鼠模型研究口服富氫水對(duì)特應(yīng)性皮炎的療效。實(shí)驗(yàn)以塵螨抗原粗提取物誘導(dǎo)小鼠特應(yīng)性皮炎樣改變。同時(shí)將富氫水［濃度 0.250± 0.010 μmol/L，pH 7.30± 0.02，氧化還原電位（-510±）6 mV］喂給實(shí)驗(yàn)組小鼠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富氫水可顯著降低小鼠血清內(nèi)白細(xì)胞介素（IL）10、IL-12p70等細(xì)胞因子的水平。作者認(rèn)為，富氫水通過調(diào)控Th1和Th2反應(yīng)通路以發(fā)揮作用，并提出富氫水可作為特應(yīng)性皮炎的補(bǔ)充治療手段。該實(shí)驗(yàn)為探索特應(yīng)性皮炎發(fā)病相關(guān)的細(xì)胞因子提供了新視角。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，Yoon等［3］在臨床癥狀、系統(tǒng)表現(xiàn)、氧化還原平衡以及IgE水平方面進(jìn)行了研究。該實(shí)驗(yàn)以1%的2，4-二硝基氯苯溶液誘導(dǎo)小鼠特應(yīng)性皮炎樣改變，皮炎嚴(yán)重程度通過宏觀皮膚評(píng)分、搔抓頻率及皮膚測(cè)試進(jìn)行評(píng)定。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組小鼠臨床癥狀顯著改善，搔抓頻率顯著降低。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的活性氧類物質(zhì)（ROS）水平顯著降低，谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）活性增強(qiáng)。此外，實(shí)驗(yàn)組的炎癥介質(zhì)也顯著減少。作者認(rèn)為，富氫水通過氧化還原平衡和免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮作用。

作者單位：210009南京，東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院皮膚科（胡瑞瑋、王飛）；東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院（胡瑞瑋）

2 氫氣與皮膚創(chuàng)面恢復(fù)

Guo 等［4］應(yīng)用 C57BL/6 大鼠模型，發(fā)現(xiàn)腹膜內(nèi)注射富氫水可在形態(tài)學(xué)及分子層面緩解急性光損傷。作者認(rèn)為，氫氣通過減輕炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，保護(hù)由中波紫外線（UVB）引起的皮損。在該實(shí)驗(yàn)中還設(shè)置了富氮氯化鈉生理溶液組，氮?dú)獠⑽幢憩F(xiàn)出這種作用。Ignacio等［5］應(yīng)用SKH-1無(wú)毛小鼠模型，首次研究富氫水沐浴對(duì)光損傷的影響。實(shí)驗(yàn)組小鼠在富氫水［低濃度富氫水：pH 7.33±0.53，氧化還原電位（-83.3±44.8）mV；高濃度富氫水pH 7.32±0.34，氧化還原電位（-481±41.4）mV］中沐浴，每天2次，每次50min，在沐浴15 min前和30 min后接受UVB照射，4次，累計(jì)照射劑量360～540 mJ/cm2。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富氫水可改善皮損情況，降低IL-1β、IL-6等細(xì)胞因子水平，增強(qiáng)GPx活性，增加淋巴細(xì)胞數(shù)目，降低嗜堿性粒細(xì)胞數(shù)目，減少掃描電鏡下的角質(zhì)形成細(xì)胞缺陷和超微結(jié)構(gòu)改變。實(shí)驗(yàn)組分別設(shè)置了高、低濃度組，再一次證實(shí)氫氣在高濃度下的安全性。Watanabe 等［6］用 Sprague-Dawley（SD）大鼠模型研究氫氣吸入對(duì)放射損傷及再損傷后修復(fù)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與照射后吸入氫氣及不吸入氫氣相比，照射前吸入氫氣可顯著改善光損傷，作者將此歸因于照射前氫氣吸入對(duì)羥自由基（OH·）的清除作用。X線照射后，在小鼠X線照射區(qū)域內(nèi)造成皮膚全層傷口，發(fā)現(xiàn)X線照射可顯著增加傷口愈合時(shí)間，而與照射后吸入氫氣及不吸入氫氣相比，照射前吸入氫氣可顯著提高傷口的愈合率，傷口愈合率在照射后吸入組與不吸入組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Zhao等［7］用SD大鼠模型研究富氫水對(duì)皮瓣缺血再灌注損傷修復(fù)的影響。誘導(dǎo)大鼠腹部皮瓣缺血3 h，于再灌注前10 min腹膜內(nèi)注射富氫水。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富氫水可顯著改善缺血再灌注后皮瓣的存活情況以及血流灌注，減輕白細(xì)胞浸潤(rùn)，減輕脂質(zhì)過氧化物（MDA）、炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生。在該實(shí)驗(yàn)中，分別設(shè)置了高、低劑量實(shí)驗(yàn)組，一組給予5 ml/kg的富氫水，另一組給予10 ml/kg，濃度＞0.6 mmol/L。

Li等［8］通過人體和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)來探討富氫水對(duì)于壓瘡的影響。在人體試驗(yàn)中，22例患有壓瘡的日本老年住院患者在常規(guī)護(hù)理的同時(shí)管飼富氫水600 ml/d［濃度0.40～0.65 μmol/L，氧化還原電位（-592.5±9.5）mV，pH 7.40］治療，根據(jù)截止點(diǎn)（出院或死亡日）患者的住院天數(shù)、創(chuàng)面縮小程度、壓瘡狀態(tài)評(píng)價(jià)及分類量表評(píng)分，回顧性地將患者分為高效組和低效組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與低效組對(duì)比，高效組住院天數(shù)明顯縮短，截止點(diǎn)的評(píng)分比起始點(diǎn)（住院日）時(shí)明顯降低，高、低效組創(chuàng)面均顯著縮小，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。試驗(yàn)中，將壓瘡患者分為Ⅱ、Ⅲ級(jí)，高效組包含6例Ⅱ級(jí)、10例Ⅲ級(jí)患者，而低效組包含4例Ⅱ級(jí)、8例Ⅲ級(jí)患者。由于該研究并非隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，因此該試驗(yàn)論證強(qiáng)度較低。

3 氫氣與急性紅斑性皮膚病

Ono等［9］通過臨床觀察研究富氫水對(duì)于急性紅斑性皮膚病的療效。4例罹患不同的基礎(chǔ)病，如單純皰疹病毒感染、腦部血管瘤等，原發(fā)或在治療過程中繼發(fā)性出現(xiàn)皮疹及與之相關(guān)的癥狀，如發(fā)熱、疼痛等，且均伴有基礎(chǔ)疾病，在常規(guī)治療失敗后，靜脈滴注富氫水（濃度0.8 mmol/L）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富氫水顯著改善4例患者的紅斑及相關(guān)癥狀，且沒有復(fù)發(fā)。作者提出，該研究的局限性在于樣本量過小，且未對(duì)皮損進(jìn)行組織病理檢查。

4 氫氣與皮膚老化

皺紋形成與光損傷所致膠原纖維減少有一定關(guān)系，在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，富氫水對(duì)長(zhǎng)波紫外線（UVA）照射所致細(xì)胞損傷有影響。在臨床觀察中，6例健康志愿者（女5例，男1例）每日富氫水沐浴5 min以上［濃度 0.095 ～ 0.205 μmol/L，氧化還原電位（-225±75）mV］，持續(xù)90 d。通過軟件分析頸背部皮膚的硅樹脂復(fù)制物在斜照光下的投影面積以評(píng)估皮膚老化程度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第90天時(shí)4例女性志愿者頸背部皺紋較治療前顯著減少［10］。

5 氫氣抗皮膚氧化應(yīng)激損傷的可能機(jī)制

Yu等［11］通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究富氫水對(duì)高葡萄糖或甘露醇所致氧化損傷的影響。糖尿病患者可發(fā)生多種并發(fā)癥，其中包括皮膚損傷。甘露醇和高葡萄糖都會(huì)導(dǎo)致人皮膚成纖維細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激。該研究通過用富含氫氣（濃度＞0.6 mmol/L）的葡萄糖或甘露醇培養(yǎng)液培養(yǎng)人皮膚成纖維細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)受抑制程度和細(xì)胞內(nèi)O2-的水平顯著降低，細(xì)胞內(nèi)線粒體膜電位更為穩(wěn)定，MDA等氧化產(chǎn)物的水平降低，超氧化物歧化酶、谷胱甘肽活性增高。作者認(rèn)為，氫氣通過減少細(xì)胞內(nèi)O2-的水平并加強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化能力而發(fā)揮作用，并提出氫氣可能是治療糖尿病所致的氧化應(yīng)激和皮損的新方法。

Kato等［10］在 UVA 照射前用富氫水（濃度0.565 μmol/L，氧化還原電位 -741mV，溫度 41.0 ℃）培養(yǎng)正常人皮膚成纖維細(xì)胞OUMS-36和正常人上皮來源細(xì)胞株HaCaT細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，OUMS-36細(xì)胞可合成更多Ⅰ型膠原蛋白，HaCaT細(xì)胞的活性明顯升高，染色體濃縮和核皺縮減少，細(xì)胞凋亡的比例降低，兩種細(xì)胞內(nèi)的ROS均顯著降低。同樣用富氫水培育經(jīng)過UVA照射的OUMS-36和HaCaT細(xì)胞，并得到類似結(jié)果［8］。作者認(rèn)為，富氫水可通過清除ROS和促進(jìn)Ⅰ型膠原蛋白合成，抑制UVA所致的皮膚損傷。邢衛(wèi)斌等［12］通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)富氫水可緩解UVB所致的人成纖維細(xì)胞的損傷。實(shí)驗(yàn)組分為富氫培養(yǎng)液后處理組和富氫培養(yǎng)液預(yù)處理組，均能減輕UVB所致的損傷，而且預(yù)處理組的保護(hù)作用比后處理組更佳，作者推測(cè)這可能是由于損傷前氫氣預(yù)處理增強(qiáng)了細(xì)胞的免疫屏障。

6 結(jié)語(yǔ)

氫氣在很多實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出對(duì)機(jī)體可能的保護(hù)作用，氫氣獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使氫氣可以很好地?cái)U(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器以及細(xì)胞核發(fā)揮作用。目前尚未見氫氣對(duì)機(jī)體有負(fù)面作用的報(bào)道。氫氣在選擇性抗氧化、調(diào)控機(jī)體免疫網(wǎng)絡(luò)、干預(yù)細(xì)胞因子表達(dá)等方面的確切作用機(jī)制及信號(hào)通路值得進(jìn)一步探討。以氣體形式存在的氫氣有爆炸的危險(xiǎn)，而將氫氣溶于液體則容易彌散，難以保存并維持穩(wěn)定濃度，且氫氣在液體中的飽和濃度較低，這些因素使如何有效提高氫氣濃度成為有待解決的問題。

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Hydrogen in the treatment of skin diseases

Hu Ruiwei,Wang Fei*.*Department of Dermatology,Zhongda Hospital Southeast University,Nanjing 210009,China

The unique molecular structure of hydrogen allows it to easily diffuse into the cytoplasm,organelles and cell nuclei to work.Many researches have suggested possible protective effects of hydrogen on the body,but underlying mechanisms are unclear.It is generally considered that hydrogen can selectively counteract oxidation,regulate immune systems and interfere with cytokine expressions.Unlike common antioxidants,hydrogen can effectively and selectively scavenging hydroxyl radicals and peroxynitrite anion without affecting reactive oxygen species.How to apply it safely,efficiently and conveniently remains a challenge for scientists.

Skin diseases;Hydrogen;Gases;Antioxidants;Skin care

Wang Fei,Email:ffwangfei@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.04.004

王飛，Email:ffwangfei@163.com

本文主要縮寫：IL：白細(xì)胞介素，ROS：活性氧類物質(zhì)，IgE：免疫球蛋白E，GPx：谷胱甘肽過氧化物酶，MDA：脂質(zhì)過氧化物，UVB：中波紫外線，UVA：長(zhǎng)波紫外線

2015-06-15）