王群光醫師的中道自然醫學

關於部落格
一位終身研究中道自然醫學、提倡環保醫學,分享多年醫學 的心得
  • 51053

    累積人氣

  • 7

    今日人氣

    0

    訂閱人氣

【氫分子生物學】氫分子生物學領域的經典文獻

 

第一節  氫分子生物學領域的經典文獻


一、高壓氧治療惡性腫瘤

這是目前發現最早關於氫氣抗氧化的文獻報導。更令人稱奇的是,這一研究早在1975年發表在國際著名雜誌《科學》上,研究內容竟然是利用高壓氫氣的抗氧化 作用來治療皮膚鱗狀細胞癌。這一文獻發表後就被埋沒,主要原因是採用的研究技術需要使用潛水醫學設備,而且具有非常大的操作難度。其實關於把高壓氫氣作為 一種治療疾病的手段,到目前仍沒有太多證據。因此,這一研究項目顯然具有非常強的前瞻性。在腫瘤治療面臨許多困難的現在仍具有參考價值和深入研究的必要。 當然對氫分子生物學來說,目前大家都把眼光放在容易實現的小劑量-效應機制在應用的研究上。

Dole M, Wilson F R,Fife W P.Hyperbaric hydrogen therapy:a possible treatment for cancel[J].Science,1975,190(4210):152-154.



二、氫氣選擇性抗氧化

本文屬於氫分子生物學領域的開山文獻,從事該方向的學者必須全文反覆閱讀該文獻。2007年7月,日本醫科大學學者在《自然醫學》報導,動物呼吸2%的氫 氣就可有效清除自由基,顯著改善腦缺血再灌注損傷,他們採用化學反應、細胞學等手段證明,氫氣溶解在液體中可選擇中和羥自由基和亞硝酸陰離子,而後兩者是 氧化損傷的最重要介質,目前體內尚未找到內源性特異性清除途徑。因此研究者認為,氫氣治療腦缺血再灌注損傷的基礎是選擇性抗氧化作用。日本學者的研究迅速 引起廣泛關注(已被引用300餘次)並引起了研究氫氣治療疾病的熱潮(目前國際上已發表290篇相關研究論著),日本醫科大學老年病研究所在日本著名氫氣 水製造藍水星公司資助下,專門建立了氫分子生物學研究室。隨後,該研究組又用肝和心肌缺血動物模型,證明呼吸2%的氫氣可治療肝和心肌缺血再灌注損傷。採 用飲用飽和氫氣水通過消化道吸收氫氣的方法,也發現可治療應激引起的神經損傷、人類2型糖尿病、小鼠基因缺陷慢性氧化應激損傷和化療藥順鉑引起的腎損傷。 美國匹斯堡大學國際著名的器官移植中心的研究證明,呼吸2%的氫氣可治療小腸移植引起的炎症損傷,對小腸缺血和心臟移植後損傷同樣具有保護作用。我們課題 組也證明,呼吸2%的氫氣可治療新生兒腦缺血缺氧損傷。而通過注射氫氣生理鹽水的方法,我們和國內多家單位合作,先後證明氫氣對阿爾茨海默病、急性胰線 炎,膽管阻塞後肝損傷、動脈硬化、糖尿病、視網膜病變、心臟體外保存、腦和脊髓創傷等多種損傷和疾病中的治療作用。這些研究說明,作為一種選擇性抗氧化物 質,氫氣對很多疾病具有治療作用,具有十分廣泛的應用前景,也徹底推翻了氫氣屬於生理性惰性氣體的觀點。

該論文有許多研究內容並沒有在正文中呈現,但這些研究內容仍非常有價值。因此為全面了解該文獻的價值和意義,對附件的內容也應該全面閱讀。關於該文獻,需要注意一些問題。

首先是細胞學研究,作者採用螢光方法研究超氧陰離子和過氧化氫的水平,結果發現都出現了一定程度的下降,雖然沒有統計學意義,但是需要注意的是,氫氣可能 引起這些物質的改變,沒有統計學差異可能是因為檢測手段不夠精確。如果可以進行活體連續檢測,結果就可能完全不同。當細胞受到損傷時,損傷本身也會影響檢 測結果,因為細胞損傷後自由基也出現改變,而這種因為損傷導致的改變需要認真分析,到底是如何影響,程度如何。利用幾個細胞來檢測,可能存在靈敏度不足問 題。自由基測定如果有細胞內空間分布的檢測方法,可能可獲得更重要的信息,也將更有意義。關於自由基的信號問題,本人認為,以鈣離子的情況來分析,是否自 由基也存在這樣的可能,正常自由基的水平也是一種動態的改變,存在振蕩波,如果能把這個紀錄下來,將是一個非常有意思的現象。氫氣雖然不能影響其振蕩頻 率,可能會影響振蕩幅度,會影響高峰時刻引起的損傷性改變。

其次,氫氣對正常動物生理功能的影響,少數動物某些生理指標出現改變,這需要引起關注。最後,為證明氫氣在體內被應用,本研究採用動靜脈血液氫氣水平檢 測,這個方法並不準確,即使氫氣不被組織消耗,也會出現文章中同樣結果。因為氫氣具有單向擴散的可能,當氫氣經過組織擴散到淋巴或者直接經過頭皮擴散到空 氣都是會發生的。證明氫氣可以被組織利用的方法應是比較缺血與非缺血兩種情況,看是否存在不同改變。如果氫氣的消耗是因為中和自由基,缺血組動物靜脈血氫 氣的濃度下降將更明顯。

Obsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxiz oxygen radicals [J]. Nat Med,2007,13(6):688-694.



三、氫氣抗炎症作用

日本的論文發表後,肯定引起了研究者所在實驗室的關注。巧合的是,另一課題組負責人也是一個日本學者Nakao,在國際上率先發表了氫氣治療器官移植的研 究論文。美國匹斯堡大學器官移植中心在國際上最著名的是關於各類器官移植的試驗和應用研究。該實驗室過去一直是用呼吸一氧化碳研究其抗氧化的,當看到氫氣 的研究,自然很容易開展這樣的工作。因為他們不僅有思路上的延續性,而且具備技術條件。該研究證明,呼吸2%的氫氣可治療小腸移植引起的炎症損傷。這也正 是該研究最重要的發現,就是首次清楚證明了氫氣具有抗炎症的效應。當然,抗氧化和抗炎症本身存在緊密聯繫,甚至有人認為活性氧就是一類炎性因子,抗活性氧 本身就可以抗炎症。儘管如此,從實驗證據角度,這是首先獲得氫氣具有抗炎症的證據。

Buchholz B M, Kaczorowski D J, Sugimoto R, et al. Hydrogen inhalation ameliorates oxidative stress in transplantation induced intesinal graft injury[J]. Am J Transplant,2008,8(10):2015-2024.



四、氫氣通過誘導肝臟成纖維細胞生長因子(FGF)21促進能量代謝治療肥胖

這個文獻屬於經典文獻的原因有三個,一是來自首先發現氫分子生物學效應的日本醫科大學;二是首先發現肝臟FGF21可以受到氫氣的影響;三是發現氫氣具有減肥效果。

日本醫科大學太田成男教授小組2007年在國際上首先證明氫氣通過選擇性抗氧化治療腦卒中,所在實驗室是日本醫科大學老年病研究所,過去主要從事線粒體與 氧化損傷方面的研究,研究的疾病主要包括腦血管疾病、代謝性疾病、神經退行性疾病如阿爾茨海默病、帕金森病等。最近幾年他們圍繞氫氣對上述疾病的治療,開 展了大量非常深入的系統研究。

本研究發現氫氣具有減肥作用,是非常吸引人的研究課題,2年前他們發現這個效應後,就已經申請了氫氣具有減肥作用的國際專利。

本研究發表在國際著名《肥胖》雜誌上,研究內容非常豐富。首先他們研究發現氫氣水可以促進肝臟糖原的聚集,初步可以解釋為什麼短時間給氫氣對許多疾病具有 很強的治療效果。然後用缺乏瘦素受體的db/db小鼠,證明氫氣可以治療2型糖尿病,對正常高脂飲食引起動物脂肪肝也具有顯著治療效果。長期飲用氫氣水可 以在不減少飲食飲水量的條件下降低動物體質量,減少體脂肪,也就是說具有減肥作用。同時動物的血糖、胰島素和三酰甘油都顯著下降,這些效果與限制飲食的效 果類似。為了研究氫氣為什麼具有這些令人驚奇的減肥效果,他們採用PCR技術,發現氫氣能提高肝臟的一種重要激素──FGF21的表達水平。FGF21的 作用是促進脂肪酸和葡萄糖的利用,他們採用氧消耗對氫氣促進代謝的效應進行了驗證。研究提示,氫氣可能對治療糖尿病、代謝綜合症和肥胖具有潛在的價值。這 個研究也再次深化了氫分子生物學效應的分子機制,對解釋為什麼氫氣能治療動脈硬化、腦卒中和神經退行性疾病有重要參考價值。

文章中有一個非常意外的研究結果,他們用水、糖原和葡萄糖溶液分別制備含氫氣溶液,結果發現,氫氣在這三種溶液中的穩定性不一樣,釋放特別緩慢的是糖原溶 液,他們的結論是:“Thus,it is concluded that H2 can be accumulated and reserved in the liver with glycogen,suggesting thatexpenditure of glycogen should accompany the release of H2.”這個推論近乎荒唐,實際上氫氣在各類大分子溶液中的釋放速度都必然降低,而且任何氣體都符合這個規律,用這個非常明確的物理學規律去解釋病理生理 學校應,不知道是如何被審稿專家放行的。

Kamimura N, Nishimaki K, Ohsawa I, et al. Molecular hydrogen improves obesity and diabetes by inducing hepatic FGF21 and stimulating energy metabolism in db/db mice[J]. Obesity,2011,19(7):1396-1403.



五、氫氣生理鹽水

2008年,我們剛開展氫氣治療疾病的研究時面臨著兩個問題,一是希望證明氫氣的生物學效應是否真的存在,另一個是給動物呼吸混合氣體的制備。由於我們沒 有相關設備,只能請上海標準氣體研究所協助,但由於呼吸混合氣需要消耗大量氣體,給實驗帶來了許多不便。當證明氫氣的生物學效應存在時,我們開始考慮如何 更簡便地給動物氫氣,經過多次討論,最終選擇制備飽和氫氣生理鹽水。由於經驗不足,剛開始我們制備的氫氣飽和生理鹽水效果只能保持一周時間。後來經過改 進,實現了可以長期保存氫氣溶液的技術,給後來的合作研究奠定了重要基礎。可以這麼說,這一研究的成功將氫分子生物學研究規模至少推動了30%。儘管研究 內容並不複雜,也沒有什麼重要的新發現,許多內容都是重複呼吸氫氣同樣的研究。但這一研究成功解決了氫氣生理鹽水的制備方面,可以作為這一領域的典型論 文。

Cai J, Kang Z, Liu K, et al. Neuroprotective effects of hydrogen saline in neonatal hypoxia-ischemia rat model[J]. Brain Res,2009,1256:129-137.



六、內源性氣的作用

關於內源性氫氣治療疾病比較充分的理由來自美國哈佛大學波士頓兒童醫院的研究。該研究主要是分析大腸內細菌產生的氫氣是否具有肝臟保護作用。研究者採用刀 豆素A誘導的肝臟損傷模型,刀豆素A是從刀豆種子中提取的一種外源性植物血凝集素,可結合吡喃葡萄糖苷、吡喃甘露糖苷和呋喃果糖苷。這些都是細胞膜糖蛋白 共有的成分,所以可結合糖蛋白。由於注射刀豆素A可以誘導肝臟組織炎症和細胞壞死,經常作為肝炎的化學誘導模型。研究包含三個方面的內容,首先是確定正常 大腸細菌是否具有保護肝臟損傷的作用。實驗動物年齡為8~10雄性(C57BL/6J)小鼠,首先讓動物連續3天隨意飲用含磺胺甲噁唑8 g/L和甲氧苄氨嘧啶1.6g/L兩種抗菌藥物的水,然後連續2天飲用無抗菌藥物的水,第6天腹腔注射刀豆素A誘導肝炎。氫氣檢測結果發現動物各類組織中 氫氣濃度均顯著下降,而肝功能在刀豆素A注射15mg/kg後2小時就開始出現明顯下降,而正常動物10小時後才出現明顯下降。這一研究結果提示,正常動 物大腸菌群產生的氫氣對肝臟具有保護作用。第二項研究首先讓動物連續3天隨意飲用含磺胺甲噁唑4g/L、甲氧苄氨嘧啶0.8g/L和氨苄西林0.1g/L 三種抗菌藥物的水,然後連續2天隨意飲用含氨苄西林0.1g/L的水,第6天刀豆素A 15mg/kg注射前12小時和注射後3小時分別給動物口服飽和氫氣水1ml罐胃。結果發現,口服飽和氫氣水可使動物肝臟組織炎症因子腫瘤壞死因子和干擾 素於刀豆素注射後2和6小時顯著下降,而肝臟功能在刀豆素注射後6小時比對照組顯著改善。研究結果表明,在阻斷內源性氫氣產生的條件下,外源性氫氣對刀豆 素A誘導的肝臟損傷後炎症反應和肝功能下降有明顯的治療作用。第三項研究是通過構建可以產生氫氣的細菌,觀察給動物補充產生氫氣大腸細菌是否可以對抗刀豆 素A誘導的肝臟損傷。研究者首先讓動物連續3天隨意飲用含磺胺甲噁唑4g/L、甲氧苄氨嘧啶0.8g/L和氨苄西林0.1g/L三種抗菌藥物的水,然後連 續2天隨意飲用含氨苄西林0.1g/L和基因工程改造可以產生氫氣或對照細菌的水。結果發現口服基因工程改造可以產生氫氣細菌的動物可以產生氫氣,並可以 對抗刀豆素A誘導的肝臟損傷,對照細菌沒有保護作用。結果表明,通過補充可產生氫氣的細菌可以重新恢復因抗菌藥物造成的內源性細菌產生氫氣的不足失去的肝 臟損傷保護效應。這一項研究非常全面地證明了來自大腸細菌產生氫氣的生物學效應。

Kajiya M, Sato K,Silva M J, et al. Hydrogen from intestinal bacteria is protective for Concanavalin A-induced hepatitis[J]. Biochem Biophys Res Commun,2009,386(2):316-321.

以上文章出自http://www.ckwang.com.tw/n-H2-901.html

相簿設定
標籤設定
相簿狀態