富氫水對(duì)腦卒中的治療作用及其機(jī)制研究進(jìn)展

平玉坤，張 鋒，宋景貴

(新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院河南省生物精神病學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 新鄉(xiāng) 453003)

腦卒中是臨床上常見(jiàn)的急性腦血管疾病,主要由大腦局部血液循環(huán)障礙所致,是第二大常見(jiàn)死亡原因和首位致殘?jiān)?其發(fā)病突然,預(yù)后較差,致殘致死率高[1]。腦卒中可分為缺血性腦卒中和出血性腦卒中,缺血性腦卒中約占腦卒中的85%[2]。近年來(lái),氫分子作為一種新型的治療手段日益受到重視。有研究顯示,大鼠吸入體積分?jǐn)?shù)2%氫可有效清除自由基和過(guò)氧亞硝基陰離子,從而顯著改善腦缺血再灌注損傷[3]。LEE等[4]研究表明,飲用富氫水可以顯著減輕缺血再灌注損傷小鼠氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)及抑制細(xì)胞凋亡。本文就富氫水對(duì)腦卒中的治療作用及機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 氫分子的給入方式及治療作用

氫作為一種化學(xué)元素廣泛存在,因其具有抗氧化性而受到人們廣泛關(guān)注[5]。氫分子有良好的分布性,能在細(xì)胞和組織中迅速擴(kuò)散,并可以穿過(guò)血腦屏障,這是許多抗氧化劑所不能達(dá)到的[6]。氫分子在人體中安全性很高。在體內(nèi)沒(méi)有催化劑的情況下,氫分子不與任何化合物反應(yīng)[7]。由于氫分子制作簡(jiǎn)單,無(wú)毒副作用,安全性高,可用于臨床中治療多種疾病。氫分子的給入方式主要包括吸氫[3,8]、注射氫鹽水、擴(kuò)散法滲入氫分子、飲用和注射富氫水。

1.1 吸氫

吸氫是通過(guò)特定的儀器吸入氫氣,使氫氣擴(kuò)散到肺泡,并通過(guò)血液在全身運(yùn)輸。吸入氫氣可減輕氧化應(yīng)激所致的腦損傷,且不會(huì)影響血壓[3]。但氫氣在臨床應(yīng)用時(shí)需要特殊的設(shè)備,操作復(fù)雜,難以在臨床廣泛推廣。此外,氫氣作為一種可燃?xì)怏w具有一定的危險(xiǎn)性,在制作以及保存或者運(yùn)輸過(guò)程中,若操作不當(dāng),可能會(huì)引起爆炸而產(chǎn)生嚴(yán)重的危害[9-10]。

1.2 注射氫鹽水

注射氫鹽水可以達(dá)到更高的生物利用度,減少吸收氫分子時(shí)的擴(kuò)散[11]。有研究發(fā)現(xiàn),注射氫鹽水可用于治療急性缺血性卒中患者,且安全性高[12]。另有研究發(fā)現(xiàn),腹腔注射氫鹽水可降低創(chuàng)傷性腦損傷大鼠海馬組織中丙二醛水平,提高腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子介導(dǎo)的突觸可塑性相關(guān)分子的水平,改善大鼠認(rèn)知能力[13],表明氫鹽水可減輕創(chuàng)傷性腦損傷對(duì)突觸可塑性和認(rèn)知的影響。

1.3 擴(kuò)散法滲入氫分子

擴(kuò)散法滲入氫分子是指氫分子通過(guò)體表深入人體,包括眼部滴入富氫液、富氫水沐浴等。有研究發(fā)現(xiàn),小鼠角膜用氫氧化鈉燒傷后,立即于眼表滴入氫鹽水沖洗角膜,可顯著減少炎癥因子引起的血管過(guò)度生成,有利于角膜恢復(fù)[14]。另有研究發(fā)現(xiàn),氫分子可抑制大鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞線(xiàn)粒體膜電位的喪失和細(xì)胞凋亡,同時(shí),氫分子可通過(guò)清除亞硝酸鹽減輕大鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞中的氧化應(yīng)激損傷,從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[15]。

1.4 飲用和注射富氫水

飲用富氫水比吸氫更安全、方便[3]。制備富氫水的方法包括:高壓下向水中注入氫氣、電解水、金屬鎂或其氫化物與水反應(yīng)[16]。通過(guò)電解或加壓等方法制備富氫水以及采用納米泡沫等方法防止氫氣逸散的技術(shù)已相當(dāng)成熟,可以實(shí)現(xiàn)富氫水中氫氣的含量長(zhǎng)期保存[17]。富氫水具有許多治療作用,富氫水可以改善運(yùn)動(dòng)所致的氧化應(yīng)激,降低血乳酸以及改善疲勞[18-20];可降低血清天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平,從而作為非酒精性脂肪性肝病的輔助治療方案[21];具有抗氧化和抗衰老作用[22]。有研究發(fā)現(xiàn),帕金森病模型小鼠飲用富氫水后中樞神經(jīng)系統(tǒng)的高反應(yīng)性活性氧顯著低于傳統(tǒng)氫氣吸入[23],表明飲用富氫水相對(duì)于吸氫來(lái)說(shuō)可能在減輕氧化應(yīng)激方面更有效果。

2 富氫水在腦卒中中的作用及機(jī)制

腦卒中的進(jìn)展涉及到多種機(jī)制,如炎癥因子的級(jí)聯(lián)反應(yīng)、抗氧化劑與活性氧等氧化物的失衡[24-25]、促凋亡信號(hào)通路的激活等[26]。研究發(fā)現(xiàn),富氫水具有減輕炎癥反應(yīng)[27-29]、抑制細(xì)胞凋亡[30-31]、減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)[32-34]等生物學(xué)作用,對(duì)腦卒中具有一定治療作用。

2.1 富氫水在缺血性腦卒中中的作用及機(jī)制

缺血性腦卒中是指各種腦血管病變所致的腦部血液供應(yīng)障礙,表現(xiàn)為局限性或彌散性腦功能缺損,常見(jiàn)的危險(xiǎn)因素有高齡、高血壓、高血脂等[35]。CUI等[36]對(duì)全腦缺血再灌注大鼠模型給予富氫水腹腔注射后發(fā)現(xiàn),富氫水可減輕大鼠腦組織損傷、線(xiàn)粒體腫脹程度和線(xiàn)粒體膜電位的喪失。HAN等[37]通過(guò)閉塞大腦中動(dòng)脈誘導(dǎo)大鼠局灶性腦缺血模型,并給予富氫水后發(fā)現(xiàn),富氫水治療能夠減少大鼠缺血性腦損傷后的腦梗死體積并改善大鼠神經(jīng)功能,這可能與富氫水降低海馬小白蛋白和海馬鈣素水平、抑制谷氨酸毒性誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平升高有關(guān),這提示富氫水能顯著減輕缺血性腦卒中后引起的神經(jīng)功能損傷。CHU等[38]對(duì)因圍產(chǎn)期缺氧缺血所致的腦損傷新生小鼠給予富氫水治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn),富氫水降低了小鼠大腦皮層中CD11b的表達(dá),恢復(fù)了小鼠缺血缺氧所致的行為缺陷,促進(jìn)了小膠質(zhì)細(xì)胞M2型的活化以及減輕了補(bǔ)體介導(dǎo)的突觸損失。LEE等[4]通過(guò)雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞建立小鼠腦缺血再灌注模型,與對(duì)照組(飲用雙蒸水)小鼠相比,實(shí)驗(yàn)組(飲用富氫水)小鼠海馬組織中B細(xì)胞淋巴瘤-2相關(guān)X蛋白、腫瘤壞死因子-α水平顯著降低,白細(xì)胞介素-10 水平顯著升高,提示富氫水可通過(guò)減少炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)發(fā)揮對(duì)腦卒中的治療作用。LI等[39]研究發(fā)現(xiàn),與未給予富氫水治療的缺血再灌注大鼠比較,給予缺血再灌注大鼠富氫水治療可顯著減少凋亡細(xì)胞數(shù)量以及p38絲裂原激活的蛋白激酶和caspase-3蛋白表達(dá);表明,富氫水可通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡作用發(fā)揮對(duì)缺血性腦卒中的治療作用。然而,富氫水對(duì)缺血性腦卒中的治療作用尚缺乏臨床應(yīng)用,且其作用機(jī)制仍不明確,尚需進(jìn)一步的研究。

2.2 富氫水在出血性腦卒中中的作用及機(jī)制

出血性腦卒中是指各種原因所致的腦血管破裂而引起的疾病,出血性卒中包括腦出血和蛛網(wǎng)膜下腔出血[40]。SHAO等[41]研究發(fā)現(xiàn),富氫水通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)減輕蛛網(wǎng)膜下腔出血誘導(dǎo)的大鼠早期腦損傷,其機(jī)制可能與核因子κB通路和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3炎癥小體的激活有關(guān)。HONG等[42]研究發(fā)現(xiàn),富氫生理鹽水能顯著降低大鼠蛛網(wǎng)膜下腔出血后24 h的神經(jīng)元凋亡,改善大鼠神經(jīng)功能,其機(jī)制可能與神經(jīng)元中磷酸化蛋白激酶和磷酸化糖原合成酶激酶3β表達(dá)水平顯著上調(diào)有關(guān)。JIANG等[43]研究發(fā)現(xiàn),富氫水通過(guò)抑制神經(jīng)自噬和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激改善蛛網(wǎng)膜下腔出血小鼠的神經(jīng)功能,并減少神經(jīng)元死亡。在蛛網(wǎng)膜下腔出血患者中,腦血管痙攣是常見(jiàn)的并發(fā)癥。HONG等[44]研究顯示,富氫水可顯著改善大鼠蛛網(wǎng)膜下腔出血后的神經(jīng)功能,并減輕基底動(dòng)脈的血管痙攣,其機(jī)制可能與基底動(dòng)脈中脂質(zhì)過(guò)氧化水平降低、抗氧化酶活性增加和促炎細(xì)胞因子水平降低有關(guān)。以上研究表明,富氫水可通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激反應(yīng)來(lái)減輕出血性卒中引起的損傷,改善疾病所致的相關(guān)神經(jīng)功能缺損。

3 結(jié)論

氫作為一種具有還原性的物質(zhì),其抗炎、抗氧化作用在許多疾病中已得到證實(shí),但其作用機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。盡管富氫水的應(yīng)用前景良好,但仍有許多挑戰(zhàn)。目前關(guān)于富氫水對(duì)腦卒中治療的研究很多,但大多數(shù)仍處于基礎(chǔ)研究階段,缺乏臨床試驗(yàn),且目前研究多為相關(guān)性研究,具體作用通路研究較少,這是未來(lái)可重點(diǎn)研究的方向。此外,研究氫在腦卒中發(fā)生發(fā)展中的作用,分析富氫水與腦卒中臨床病理特征及癥狀的關(guān)系,探討富氫水對(duì)腦卒中的預(yù)防及治療效果等,可以幫助臨床醫(yī)師制定更多的治療或輔助治療方案,對(duì)改善腦卒中患者預(yù)后具有重要意義。