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氢气对杜氏肌营养不良的治疗作用
孙学军 / 2017-04-21
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 Duchenne musculardystrophy(杜氏肌营养不良,DMD)是一种罕见的X染色体连锁的隐性遗传病,全球平均每3500个新生男婴中就有一人罹患此病。DMD发生的原因是缺乏一种Dystrophin抗肌萎缩蛋白,该蛋白位于骨骼肌和心肌细胞膜内面,属于细胞骨架蛋白,具有抗机械牵拉作用,能防止肌细胞在收缩过程中的损伤。患者在学龄前就会因骨骼肌不断退化出现肌肉无力或萎缩,导致不便行走。大概在7岁到12岁时,会彻底丧失行走能力,通常到20多岁就会因为心肌、肺肌无力而死亡。

皮质激素是唯一治疗药物,但副作用非常明显。杜氏肌营养不良动物模型也是特定基因表达缺陷,这种动物寿命不受影响,可能是因为小鼠能代偿性表达抗肌萎缩蛋白的同源基因utrophin。虽然这种动物肌肉病理改变不如人类患者严重,但能表现出类似的病理特征。人类患者和动物模型都表现出典型的氧化损伤,损伤的肌肉细胞产生炎症反应,炎症反应产生更多活性氧,形成恶性循环。抗氧化剂如NAC对动物模型的肌肉损伤具有保护作用,提示活性氧增加是造成该疾病病理过程的关键因素。另外一些抑制氧化应激的天然物质如姜黄素、白藜芦醇、多酚类化合物和莱菔硫烷等,也可以发挥保护作用。

氢气分子具有控制炎症和氧化损伤的能力,对多种氧化应激相关疾病具有治疗作用,用杜氏肌营养不良动物模型的研究也发现,氢气对这种疾病具有治疗作用,能提高肌肉功能,减少肌肉病理改变和氧化应激损伤。对于这种遗传病,我自认为不可能用氢气可以治疗,不过最近日本学者用动物模型证明,氢气对这种疾病也具有治疗作用。

研究方法是给怀孕母鼠在孕龄15.5日开始服用5ppm高浓度氢水直到子鼠出生后断奶。子鼠出生断奶后给饮用氢水到1024周处死。结果发现,患病动物出生后体重下降,氢水能增加子鼠体重,提高动物自发运动距离,血浆肌酸激酶水平在024周下降。肌肉细胞中心核数量也明显减少。腓肠肌细胞氧化损伤程度下降。氢水组动物10周时抗氧化酶表达水平和抗细胞凋亡分子Bcl-2明显增加。虽然氢气对这种疾病发展的预防作用机制并不十分清楚,但是氢气可能具有缓解这种遗传病发展的作用,这对这种不治之症患者来说是一种新的希望。希望氢气对人类杜氏肌营养不良也有类似效果。

研究结果见图

 

腓肠肌肌肉组织学改变,10周和24周年龄。(AD) 腓肠肌肌肉组织HE染色。中心核数量在疾病组很多,经过氢气治疗减少。中间绿色染色是氧化应激,疾病组氧化分子增加,氢气治疗后减少。最后一排注意箭头标注的绿色染色是细胞凋亡。

 

该研究的负责人是名古屋大学医学研究生院神经遗传学和生物信息学大野欽司教授。大野欽司曾经对自己为什么研究氢气发表过感慨。“氢气对动物疾病模型和人类患者的作用十分神奇,这也让我开始非常怀疑。然而,当我亲眼目睹了自己实验室里氢气发挥的显著作用,我从怀疑变成氢气医学的忠实信徒。这促使我压缩自己过去的研究方向,增加对氢气医学效应研究的投入。我相信用自己过去在分子生物学等领域的专业知识,能对氢气作用的分子机制研究提供重要贡献,理解氢气作用机制对推广氢气医学和帮助更多人获得氢气作用的好处都有作用,这也是我研究氢气医学的重要目标。”

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