氢水作用

氢水治疗老年性黄斑变性的研究

来自锦州医科大学基础医学院李丽华教授课题组的研究,证明氢水对预防动物老年性黄斑变性有明显的效果,这一研究2019年2月发表在《自由基生物医学》杂志上。

视网膜的主要功能为感受并传导视觉。视网膜的中央有一直径约2mm的区域称为黄斑,是由于该区富含叶黄素而得名。其中央有一小凹为黄斑中心凹,是视网膜上视觉最敏锐的部分,此处视网膜最薄,接受和分辨光线信息最为准确。

老年性黄斑变性又称年龄相关性黄斑变性(AMD),为黄斑区结构的衰老性改变。主要表现为视网膜色素上皮细胞对视细胞外节盘膜吞噬消化能力下降,结果使未被完全消化的盘膜残余小体潴留于基底部细胞原浆中,并向细胞外排出,沉积于Bruch膜,形成玻璃膜疣。由于新生血管壁的结构异常,导致血管的渗漏和出血,进而引发一系列的继发性病理改变。

老年性黄斑变性大多发生于45岁以上,其患病率随年龄增长而增高,是当前老年人致盲的重要疾病。是发展中国家老年人失明的重要原因,这种疾病给老年人生活质量带来严重影响。美国FDA批准的药物只对其中10-15%的湿性黄斑病变有效,对大部分干性黄斑病变患者没有特异性治疗方法。因此非常需要寻找能治疗该疾病的方法。

导致老年性黄斑变性的原因很多,这种疾病的病理生理过程也比较复杂。正常生理情况下,黄斑的视锥细胞和色素上皮细胞配合很默契,每天视细胞脱落的外节盘膜,都由色素上皮细胞吞噬、消化和排泄,维持细胞内外的代谢平衡。各种能导致视网膜组织氧化损伤的因素都能引起黄斑病变。如光线中紫外线和蓝光与血液中的氧气发生反应或高血糖、高血脂、过氧运动增加等其它原因引起视网膜和血管的自由基增加,体内的谷胱甘肽酶和超氧化歧化酶不能完全彻底的消除过量的自由基,此时,氧自由基会氧化损伤视锥细胞和脱落的外节盘膜,致使视锥细胞死亡,以及外节盘膜变性。大量研究表明,衰老本身是导致黄斑病变的重要因素。细胞衰老和氧化应激关系密切。氧化应激导致基因表达被抑制,修复细胞损伤DNA的基本生理功能无法进行,导致细胞老化和组织损伤。Sirt3属于乙酰化酶sirtuins家族成员,研究表明,Sirt3具有多种生物功能,参与调节氧化应激、能量代谢和保护线粒体功能,参与多种慢性老年相关疾病如糖尿病、癌症和黄斑变性的发生发展过程。Sirt3在视网膜内表达丰富,是视节细胞层内核层和外核层内重要的细胞信号。虽然过去报道视网膜高表达Sirt3,但这种蛋白在视网膜内的功能没有充分研究。

氢气曾经被认为是生理惰性气体,但最近几年被证明具有选择性抗氧化作用。氢气能选择性中和强毒性自由基,不影响具有生理功能的活性氧。饮用氢水是一种可行的给氢气方法。使用这种方法给氢气能产生抗炎症、抗氧化、抗细胞凋亡等作用,动物模型和临床研究都证明氢水饮用可对多种疾病具有治疗效果。在眼科疾病中也有一定研究,例如发现氢水对视网膜血管增生、糖尿病视网膜病变、视网膜缺血再灌注损伤、视网膜光损伤、角膜化学烧伤等都有一定治疗效果。考虑到老年和氧化应激的关系,本研究主要探讨氢气作为一种抗衰老分子对保护视网膜年龄相关蛋白质Sirt3表达和氧化应激水平的影响。

研究使用NaIO3这种广泛应用的老年性黄斑变性模型。本研究发现,氢气能减少NaIO3导致的小鼠视网膜各层典型病理改变。同时氢水能降低视网膜活性氧水平和氧化应激典型改变。这些结果表明氢气能降低NaIO3诱导的动物视网膜氧化应激,研究还用另外一种抗氧化剂ALCAR对氢气的效应进行了验证。机制分析发现氢气能显著逆转Sirt3表达和活性抑制。氢气也能降低p53、p21和p16等的表达。研究还发现氢气能降低DNA损伤相关蛋白ATM、细胞周期蛋白cyclinD1和炎症调节蛋白NF-κ B,但能提高DNA修复相关蛋白HMGB1,提示氢气能抑制NaIO3导致的小鼠视网膜细胞衰老改变。光学相干断层扫描(OCT)结果发现氢气能抑制视网膜高反射形成,保护视网膜变薄。ERG分析结果也发现氢气能能保护NaIO3诱导的a和b波幅下降。

研究摘要图

研究结果说明氢气确实能抑制视网膜老化各类典型改变,包括Sirt3表达下调和氧化应激反应增强。考虑到氢气非常容易获得,对人体没有毒性作用,用于眼科疾病也具有使用方法多样等优点,氢气对老年视网膜黄斑变性的潜在治疗价值值得临床眼科学领域的高度重视。这方面的研究会给老年失明患者带来新希望。

R. Li, Y. Liu, J. Xie, X. Huang, L. Zhang, H. Liu, L. Li, Sirt3 mediates the

protective effect of hydrogen in inhibiting ROS-induced retinal senescence, Free Radical Biology and Medicine (2019),

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