醫學氣體和內源性抗氧化系統綜述
2012-8-9 16:42:57
九州大學Noda課題組曾在Plos One上報道過氫氣對巴金森病治療效果的研究。關于氫氣治療疾病機制的觀點，主要有兩類，一是氫氣的直接抗氧化效應，二是氫氣可以誘導體內抗氧化系統，使自身抗損傷能力提高。直接抗氧化效應的觀點主要是根據氫氣的還原性，并證明可以和毒性自由基發生中和反應。由于氫氣的有效劑量非常低，持續作用時間非常短，用直接抗氧化解釋顯得無法讓人信服，后來許多研究發現氫氣對一些抗氧化酶具有誘導效應，例如氫氣治療后HO-1和SOD等會顯著增加，而這些抗氧化酶本身就對許多疾病具有保護效應，因此有觀點認為氫氣真正發揮治療疾病的作用是由于可激活身體自身的保護機制。當然這些機制仍需要比較詳細的分子細節才能讓人最終接受。
氧化應激導致神經細胞死亡，是許多中樞神經系統退行性疾病的關鍵病理生理學過程，例如老年性癡呆、巴金森病、亨廷頓病和肌萎縮性側索硬化等。針對氧化損傷，許多保護性信號傳導系統能上調細胞內抗氧化酶表達，例如血紅素加氧酶（HO-1）和超氧化物岐化酶（SOD-1/2）。這些抗氧化酶的表達可被許多轉錄因子或協同因子如核因子2（網織紅細胞衍生細胞）相關因子2（Nrf2）和氧化酶體增殖激活受體共激活1α(PGC-1α/PPAR)。這些抗氧化酶在許多神經退行性疾病動物模型中發揮重要作用，有時具有保護作用。這些酶可以被許多內源性介質或天然化合物，也可以被許多氣體，如一氧化碳、硫化氫和氫氣誘導激活。這種啟動內源性抗氧化的途徑可以作為對許多神經退行性疾病的治療策略。
盡管腦組織只有體重的2%，但可以消耗身體20-50%的氧氣，說明腦功能主要依賴氧氣的供應。在正常生理情況下，細胞消耗的氧氣中2-5%會轉化成活性氧副產物，在病理情況下，活性氧產生更多。因此，清除和調節腦組織中活性氧對維持大腦的功能是非常重要的。盡管許多神經退行性疾病如老年性癡呆、巴金森病、亨廷頓病和肌萎縮性側索硬化等，腦組織活性氧過度增加是非常關鍵的病理生理機制，抗氧化系統可有效保護許多神經損傷。氧化應激可激活應激反應，對抗活性氧誘導的細胞損傷，維持氧化還原平衡，保護細胞免于致命損傷的威脅。這些適應性反應都需要內源性抗氧化酶的上調，這些抗氧化酶的上調可被許多轉錄因子調控。Nrf2和PGC-1α就是兩個非常關鍵的轉錄因子。抗氧化酶HO-1和SOD在神經退行性疾病中具有重要作用。本綜述重要針對幾種重要的醫學氣體，一氧化碳、硫化氫和氫氣在上述轉錄因子和重要抗氧化酶功能調節中的最新研究進展。
