大量基礎和臨床醫學研究表明，氫氣具有抗炎症抗氧化作用。老年認知障礙是高齡人群容易發生的普遍問題，目前缺乏有效的預防手段。老年認知障礙可能和大腦缺氧和炎症等導致的氧化損傷有關。基於這一認識，有學者探索了氫氣吸入對老年認知障礙的作用。本研究的重點是對相對更健康的社區人群，採用小劑量氫氣吸入，就是每天吸入30分鐘2%的氫氣，連續30天。對這些老人的認知障礙行為學改變和相關生化指標都有一定改善作用。根據這個研究，考慮到氫氣對人的安全性，作者認為，氫氣吸入可作為預防老年人認知障礙的理想方法。
本研究討論了氫氣作為一種多功能治療劑的應用。報告指出，吸入氫氣是安全的，並且對一系列疾病有積極的影響，包括阿爾茨海默病（AD）。研究人員對不同年齡段的社區居住成年人進行了為期4周的每天30分鐘2%氫氣吸入治療，並評估了治療後總白細胞計數和差異白細胞計數與AD風險之間的關係。結果顯示，氫氣吸入對總白細胞計數和差異白細胞計數沒有不良影響，表明它是安全的並且具有良好的耐受性。此外，研究人員還評估了氧化應激標誌物（如活性氧物種和一氧化氮）以及與痴呆相關的生物標誌物（如β位點APP切割酶1（BACE-1）、澱粉樣β蛋白（Aβ）、腦源性神經營養因子（BDNF）、血管內皮生長因子A（VEGF-A）、T-tau、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）和炎症細胞因子（白細胞介素-6）等。
結果顯示，大多數情況下，經過治療後，參與者的認知狀況明顯改善。總之，這些結果表明，氫氣吸入可能是改善社區居住的不同年齡成年人認知功能障礙的一種有效方法。（2%的氫氣吸入30分鐘，時間短，濃度小，沒有燃燒風險，非常安全。持續4周時間比較短，但效果還是很不錯的！如果延長吸入時間，增加濃度，延長吸入總時程到1年以上，效果可能會更好。這非常值得開展大規模臨床試驗）
該論文作者來自韓國延世大學。
Rahman MH, Bajgai J, Sharma S, Jeong ES, Goh SH, Jang YG, Kim CS, Lee KJ. Effects of Hydrogen Gas Inhalation on Community-Dwelling Adults of Various Ages: A Single-Arm, Open-Label, Prospective Clinical Trial. Antioxidants (Basel). 2023 Jun 8;12(6):1241.
臨床試驗入選標準的關鍵組成部分是使用生物標誌物，這些標誌物可以可靠地識別阿爾茨海默病（AD）在個體一生中的病理過程。AD的發病率在65歲時為3%，每5-6年翻一番[1]。預計到2025年，韓國將成為一個超老齡社會，距離成為老年社會僅有8年時間。到2045年，老年人口比例預計將增加37%[2]。全球約有5000萬人患有痴呆症，每年新診斷出近1000萬例[1]。據預測，到2020年，韓國65歲以上人群中痴呆症的患病率將為10.25%，即約83萬人。然而，預計到2050年，這一比例將增加約15.91%，新增患者將達到302萬人[2]。因此，需要有效的治療和預防策略來應對這一全球性問題。據報道，與痴呆症相關的最常見的神經病理性腦變化最早可能在症狀出現前20年開始；可以通過潛在的生物標誌物進一步評估這些變化，以確定治療措施[3]。生物系統中的正常代謝涉及活性氧物質（ROS）的產生。自由基是非常活躍的物質，可以引發一系列損害細胞的反應。然而，即使在理想情況下，細胞也會自然產生自由基，這些自由基通常被內源性酶細胞抗氧化過程所中和[4]。在AD患者中，由蛋白質、脂質和DNA氧化引起的氧化應激和細胞損傷似乎先於認知衰退的發展[5]。因此，通過包括生物標誌物測試、快速認知評估和確認性神經認知測試在內的全面評估，在社區中識別這類患者非常重要。由於血液基線生物標誌物侵入性較小、風險較低且總體準確性可與更為成熟的腦脊液（CSF）生物標誌物相媲美，因此近期已成為研究的焦點。因為其在大腦中引起氧化應激，澱粉樣β蛋白（Aβ）在AD患者的神經退行性變中起著主要作用[6,7]。Aβ異常產生和聚集是病症發生前數十年就開始的病理生理標誌，導致突觸喪失、神經元死亡和臨床痴呆。Aβ是研究最多的血液生物標誌物（無論是血漿還是血清）。因此，監測無症狀個體中的澱粉樣過程可能有助於識別那些在早期階段發展為AD的人[8]。此外，還發現了其他潛在的AD病理早期檢測生物標誌物，如血漿蛋白、脂質、Aβ-40、Aβ-42及其比值、tau和β分泌酶1（BACE-1）[9,10]。神經營養因子，如腦源性神經營養因子（BDNF），也可能參與AD發病機制[11]。此外，反應性星形膠質細胞與患者大腦中幾種促炎和有毒介質的主動產生有關，這可能導致突觸功能障礙[12,13]。白細胞介素-6（IL-6）和其他炎症分子也與AD有關[14]。AD的病理改變與幾種趨化因子的上調有關，包括單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）[15]。年齡已與日本社區中較高的MCP-1水平有關，這可能是受老齡化人口影響[15]。血管內皮生長因子（VEGFs）在血管和神經細胞的發育和維護中起作用[16]。在AD患者的大腦中，血腦屏障（BBB）通透性增加、周細胞丟失和嚴重纏結病變已與VEGF水平升高有關[17,18]。
在臨床環境中解決年齡相關記憶障礙的方法有很多。其中一種方法是使用氫氣進行治療。氫氣是一種新穎的天然抗氧化劑，與大多數生物分子反應性低且具有優良的治療特性[19]。氫氣能選擇性地中和羥基（•OH）和過氧亞硝酸根（ONOO−）等自由基[19]。最近的一項研究發現，向健康的老年人施用氫氣能積極影響幾種與年齡相關的特徵，如延長平均端粒長度和增加DNA甲基化的傾向[20]。據報告，每天攝入1000毫升氫水連續48周可以降低帕金森病的嚴重程度[21]。由於吸入1-4%的氫氣已在醫療應用中顯示出很好的效果，因此認為在這種低濃度下使用氫氣是可行且安全的[22]。此外，洪和他的同事們報告說，氫水的給藥減輕了疾病的嚴重程度，尤其是在情緒和認知領域[23]。另一項研究報告稱，吸入氫氣改善了老年女性的認知功能，表明氫氣對於患有年齡相關認知缺陷的患者是有益的[24]。儘管有越來越多的證據表明氫氣有益，但評估氫氣作為健康老化人群血液基線生物標誌物的有效性的研究仍然有限。因此，我們旨在調查4周氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人的認知性能和血液基線AD生物標誌物的影響。
2材料和方法
2.1. 倫理審批 在進行涉及人類參與者的醫學研究時，我們遵循了人體研究的倫理指南。臨床研究的參與者是通過研究者發布的招募通知招募的。該研究已獲得元淑大學原州世福蘭斯基督教醫院的研究審查委員會的批准（編號：CR323002），並在ClinicalTrials.gov網站上註冊，註冊編號為NCT05891938。只有獲得簽署的同意書的患者才能參加。參與者可以隨時退出實驗。同意書中的問卷並未對參與者進行批評。本調查的所有發現都保持私密和保密。
在獲得元淑大學原州世福蘭斯基督教醫院的機構審查委員會批准後，研究對象簽署了許可表格。選擇符合預定標準的男性和女性參與者。願意參與的人員被分配了篩查號碼。記錄了每個患者的體檢數據（身高和體重）、人口統計資料（性別和年齡）、病史和生命體徵（體溫、血壓和脈搏）。最終，從該研究中選擇了符合入選標準51名參與者，如圖1所示。記錄了入選參與者的基本特徵、生命體徵、伴隨症狀、心理問題和近期生活方式的變化。
氫氣由氫氣發生器公司設計和提供（GOOTZ Co., Ltd., Yangju-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea）。本研究使用鼻導管進行了2%氫氣+98%過濾空氣吸入（每天30分鐘），為期4周。入選和排除標準如下表1所示。此外，在本研究中還記錄了性別、教育程度、收縮壓和舒張壓，以獲取基線數據，如表2所示。
2.2. 白細胞分類計數分析 將眼眶後神經叢血液採集並置於塗有乙二胺四乙酸（EDTA）的試管中。使用自動血細胞分析儀（HEMAVET HV950 FS；美國德魯科學公司，達拉斯，德克薩斯州）測量總白細胞（WBC）和不同類型白細胞（包括淋巴細胞、單核細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和嗜鹼性粒細胞）的計數。
2.3. 總ROS估計 使用2–4-二氯二氫螢光素二乙酸酯（DCFH-DA）（美國劍橋市Abcam公司）的氧化作用評估血清中的總ROS產量。將總共50微升的血清樣本放置在一個96孔板中。向孔中加入100微升濃度為10微摩爾的DCFH-DA，並在黑暗中孵育30分鐘。然後使用DTX-880多模式微量板閱讀器（貝克曼計數有限公司，加利福尼亞州富勒頓）在488納米激發/525納米發射條件下讀取平板。
2.4. 一氧化氮水平估計 使用格里斯試劑（Promega Corp.，威斯康辛州麥迪遜市美國）測量血液中NO的產生；測試按照製造商的指示進行。簡要地，準備標準品，並通過將50微升的血清樣本加入孔中來測量亞硝酸鹽水平。在每個孔中加入50微升磺胺溶液，並在室溫下黑暗中孵育10分鐘。然後在每個孔中加入50微升N-(1-萘基)乙二胺（NED）溶液，並在黑暗中孵育15分鐘。使用SpectraMax ABS Plus（分子裝置公司，加利福尼亞州聖何塞市美國）在520納米處測量OD。
2.5. BDNF水平測量 使用人類BDNF ELISA試劑盒（目錄號：EH42RB）測量血清中總BDNF的水平。根據製造商的指示進行測試。將血清樣品（20微升）添加到已建立的標準品中，並在室溫下孵育2.5小時。將樣本洗滌三次。隨後，加入100微升生物素偶聯物並孵育1小時。將樣本洗滌三次，並將100微升鏈霉親和素HRP溶液加入到每個孔中。再次孵育45分鐘。之後，將100微升該溶液加入到每個孔中的TMB底物中，並在室溫下孵育30分鐘。使用SpectraMax ABS Plus（分子裝置公司，加利福尼亞州聖何塞市美國）在450納米處測量OD。
2.6. BACE-1水平測量 使用人類BACE-1 ELISA試劑盒（目錄號：ab267637）測量血清中總BACE-1的水平。根據製造商的指示進行測試，例如進行BACE-1水平估計時所執行的那些指示。將血清樣品（20微升）添加到已建立的標準品中，並在室溫下孵育2.5小時。將樣本洗滌三次。隨後，加入100微升生物素偶聯物並孵育1小時。將樣本洗滌三次，並將100微升鏈霉親和素HRP溶液加入到每個孔中。再次孵育45分鐘。之後，將100微升該溶液加入到每個孔中的TMB底物中，並在室溫下孵育30分鐘。使用SpectraMax ABS Plus（分子裝置公司，加利福尼亞州聖何塞市美國）在450納米處測量OD。
2.7. 通過多重檢測方法檢測炎症細胞因子、Aβ和tau蛋白 使用Bio-Rad公司的Bead Array Suspension Multiplex Kit（美國聖地亞哥，加利福尼亞州）來測試血液中的炎症細胞因子水平，包括IL-6、MCP-1、Aβ、t-tau、p-tau和VEGF-A。每個標準濃度都重新懸浮在標準稀釋劑中，以創建標準品的連續稀釋液。將珠子組合與典型的血清樣品混合。洗滌後，將板在4°C下孵育18小時。添加檢測抗體後，將板在室溫下孵育1小時。然後將板塗上鏈霉親和素–藻紅蛋白溶液，並在室溫下靜置30分鐘。使用Millipore Corporation（美國麻薩諸塞州比勒利卡）進行檢測後，應用測定緩衝液。
3 研究結果
3.1. 氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人總白細胞計數和差異白細胞計數的影響
3.2. 氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人ROS和NO的影響 氧化應激參與衰老和AD的進展[25]；它是認知衰老和神經退行性疾病的主要機制之一。我們估計了總ROS和NO血清水平，以研究氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人的影響。治療後，血清中的總細胞內ROS（p < 0.05）（圖3A）和NO（p < 0.01）（圖3B）水平顯著降低。兩種OS指標，即ROS和NO，表明氫氣吸入對於治療不同年齡段的認知障礙社區居住成年人是有益的，經過4周的治療。
3.3. 氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人血清BACE-1水平的影響 BACE-1活性是從人死後大腦中分離出來的，因為AD神經病理學主要在皮層和海馬體中發展。我們評估了可能的混雜變量對社區居住成年人血清BACE-1活性與認知診斷之間關係的影響。治療後，總細胞內BACE-1水平（p < 0.01）顯著降低（圖4）。
3.4. 氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人血清BDNF水平的影響 在涉及患者的臨床研究中，調查外周BDNF水平是有爭議的。雖然一些研究表明AD患者具有比健康對照組更高的外周BDNF水平，但其他研究則發現相反的結果。在目前的研究中，我們研究了氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人血清BDNF水平的影響。與治療前相比，治療後社區居住成年人的血清BDNF水平顯著增加（p < 0.001）；結果如圖5所示。
3.5. 氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人血清Aβ-40、Aβ-42、t-Tau和p-Tau水平的影響 神經纖維纏結澱粉樣斑塊是由Aβ肽（Aβ1-40和Aβ1-42）組成的異常蛋白質沉積物，以及不溶性胞內高度磷酸化的tau蛋白（p-Tau）的積累，它們是AD腦病理學的標誌。在這裡，我們評估了暴露於氫氣對不同年齡段社區居住成年人血清Aβ肽（Aβ1-40、Aβ1-42）、t-tau和p-Tau水平的影響。與治療前相比，所有生物標誌物均存在顯著差異，如Aβ1-40（p < 0.01）、Aβ1-42（p < 0.05）、t-tau（p < 0.001）和p-Tau（p < 0.05），如圖6所示。我們的研究結果表明，在4周治療後，不同年齡段社區居住個體的痴呆症標誌物（Aβ1-40和Aβ1-42）水平顯著降低。
3.6. 氫氣吸入對不同年齡段社區居住成年人血清MCP-1、IL-6和VEGF-A水平的影響
4.討論
這項研究旨在調查不同年齡成年人吸入氫氣的有效性。目前的臨床試驗結果支持氫氣吸入在改善痴呆患者認知障礙及相關症狀方面的有效性。此外，經過四周的氫氣吸入治療，未記錄到任何不良反應，因此可以認為氫氣吸入是一種安全且耐受良好的健康補充劑，用於治療社區居住的各種年齡的AD患者。目前，沒有血液基生物標誌物可以在AD的臨床前狀態中檢測到。Aβ斑塊和神經纖維纏結是由於炎症和免疫功能障礙而發展起來的。通過刺激小膠質細胞，免疫反應最初降低了斑塊對神經退行性疾病的負擔[27]。為了阻止斑塊的積累，會釋放更多的炎性細胞因子，巨噬細胞數量增加[28]。在這一階段，外周血細胞數量增加，包括淋巴細胞、中性粒細胞、單核細胞、血小板和淋巴細胞亞群，這些細胞參與炎症和免疫反應[29]。許多研究表明，AD和MCI患者的外周中性粒細胞計數顯著增加或外周淋巴細胞數量減少[29]。研究結果表明，氫氣吸入治療沒有引起任何不良反應，表明它是安全的。迄今為止，關於外周血細胞譜的變化還沒有得出可靠的結論。敏感性和其他技術限制減緩了血液基生物標誌物的發展。年齡相關疾病、它們的發展階段和細胞信號通路都與ROS生成有關[30,31]。由於高氧消耗、高脂含量和缺乏抗氧化酶，神經元細胞比其他正常組織更容易受到氧化應激的影響[32]。導致AD發病機制的主要因素之一是大腦對ROS的脆弱性。氧化應激會不可逆地破壞細胞生物分子並破壞神經元活動[32]。研究結果表明，氫氣吸入通過降低ROS水平來改善痴呆患者的認知功能。根據越來越多的研究，NO在包括AD和其他神經退行性痴呆在內的各種神經系統疾病中起著關鍵生理作用[32]。根據多項研究，缺血性腦損傷後海馬區的神經元數量和顱骨皮質中的BDNF濃度均有所增加。慢性疾病和衰老引起的最恰當的描述是無症狀的炎症過程[33]。這些發現強調了BDNF在缺血性腦損傷中的神經保護作用。對AD大腦的屍檢顯示BDNF濃度較高，如圖4和圖S2所示。這項研究還提出了一種補償機制可以增加BDNF濃度的理論[34]。BACE-1是一種新發現的Ⅰ型跨膜天冬氨酸蛋白酶，與胃蛋白酶和逆轉錄病毒天冬氨酸蛋白酶共享501個胺基酸[35]。在澱粉樣蛋白生成途徑中，BACE1（β分泌酶）分解澱粉樣前體蛋白（APP）以產生Aβ。因此，β分泌酶的治療抑制將導致所有Aβ形式的合成減少，包括致病性的Aβ-42[36]。因此，了解BACE-1的生化特性對於確定AD的病因學中的可能治療靶點至關重要。我們的研究表明，經過四周的治療，氫氣吸入治療組的BACE-1水平顯著低於治療前組。我們的研究結果表明，氫氣吸入可能是改善痴呆患者認知障礙的良好選擇，如圖3和圖S1所示。
tau神經原纖維纏結和大腦組織內的澱粉樣斑塊都與AD有關。由於年齡相關的氧化應激代謝物的累積，神經毒性肽如可溶性或纖維狀Aβ更有可能發生腦損傷。此外，Aβ的積累可能導致ROS生成增加；然而，尚不清楚AD是原發性還是繼發性氧化應激過量。由於普遍認為Aβ是最早的AD物種並且可以輕鬆穿透BBB，因此它是血液基生物標誌物的有希望的選擇。然而，由於研究結果相互矛盾，它尚未被批准為血液分析的可靠信號。一項研究[33]發現，大腦中沉積的Aβ由42個胺基酸組成（Aβ-42）[37]。許多Aβ變體存在於AD患者中，但CSF中的Aβ-40和Aβ-42水平是最可靠的疾病指標。儘管這種澱粉樣蛋白存在於人體中，但不止一次觀察到患者CSF中的Aβ-42濃度與大腦中的Aβ水平相關[38]。CSF中最普遍的Aβ同種型Aβ-40是另一種Aβ衍生物，可能作為AD的可能生物標誌物。許多研究觀察處於AD風險的人發現Aβ-40或Aβ-42 [39]水平升高。此外，處於AD風險的人或Aβ-40和Aβ-42水平與患者發展痴呆的可能性無關的人群[40,41]中Aβ-40或Aβ-42濃度降低。我們的研究證明，經過四周的治療，氫氣吸入治療組的Aβ-40/Aβ-42比值較治療前組降低，並且改善了AD患者的認知障礙，如圖5和圖S3所示。
早期的研究還描述了高水平的腦脊液（CSF）t-tau，作為認知功能嚴重受損、AD快速進展和轉化為中度痴呆的標誌。這表明顯著升高的CSF t-tau水平（表示更大的神經元損失）與廣泛的皮層變化有更高的傾向性。在高tau水平個體中，CSF p-tau水平與除顳葉內側區域外的其他區域神經元損失呈負相關，這暗示了可能存在更廣泛的神經元損失。
研究結果表明，經過4周的氫氣吸入治療，t-Tau和p-Tau水平均顯著降低，這對改善神經退行性疾病有效。
免疫調節失調促進神經變性並導致認知能力下降，包括突觸損失和神經元死亡。這種狀況的特徵是持續和增加的膠質細胞極化。年齡相關的認知下降與血漿MCP-1水平和大腦的功能和解剖學改變有關。這一結果支持新近發展的理論，即在AD臨床發作之前會發生腦膜炎性炎症。MCP-1水平在MCI和輕度至中度AD患者的血清中升高，而在AD發展的整個過程中下降，這進一步證實了這一發現。氫氣吸入通過降低MCP-1水平改善了患有痴呆症患者的認知功能，這表明氫氣可能是改善具有認知功能障礙的AD的良好候選者。
VEGF-A是AD等慢性疾病的風險因素。儘管結果並非完全一致，但VEGF一直被研究作為可能的AD生物標誌物。一項研究發現，AD和腦血管病患者的腦脊液（CSF）中VEGF的水平高於健康對照者（即沒有神經疾病或缺陷）。另一項研究發現，AD患者和認知健康的對照組之間沒有CSF VEGF水平的差異。類似地，雖然VEGF啟動子多態性增加了AD的風險，但在AD患者和對照組之間沒有血清VEGF水平的變化。此外，在AD患者大腦中的Aβ斑塊中積累的VEGF與VEGF的結合可能導致VEGF的短缺。因此，我們的研究結果使我們不確定低血液中的VEGF水平與AD之間的關聯是由於VEGF對AD的主要保護作用還是由於Aβ斑塊等AD病理學對血清VEGF水平的二次影響。
總之，氫氣吸入對於改善老年人患神經退行性疾病的風險是一個良好的選擇。然而，需要進一步的機制研究來完全闡明氫氣吸入對社區居住的不同年齡段成年人的影響。
免責聲明：本文轉載自氫思雲，納諾巴伯氫友會不對其科學性、有效性等作任何形式的保證。若內容涉及健康建議，僅供參考勿作為健康指導依據。溫馨提示：氫氣不是藥物，不能代替藥物治療疾病。