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文獻閱讀:氫分子治療糖尿病腎病變等多種腎臟疾病的臨床應用及治療機制


台灣的腎病變比率相對較高,這與生活方式、飲食習慣和遺傳因素有關。根據台灣健保資料庫的研究和其他公共健康報告,台灣是全球慢性腎病和終末期腎病的高發地區之一。腎病變是一個長久且複雜的過程,涉及多種因素如自體免疫反應、代謝失調、感染以及毒素暴露等。當腎臟受到這些因素的侵擾時,會引發局部或全身的免疫反應。例如,在自體免疫性腎病腎炎中,免疫系統錯誤地攻擊腎臟組織,導致炎症和組織損傷。同樣,糖尿病等代謝性疾病引起的高血糖狀態會損害血管內皮細胞,觸發炎症反應。此外,感染如細菌和病毒也可能直接侵害腎臟或透過免疫反應引起腎臟炎症。毒素和藥物引起的腎損傷同樣會激發炎症路徑。這些炎症反應不僅會加速腎臟結構的損壞,也會進一步影響其功能,嚴重時可能導致腎功能衰竭。


導致高比率的因素包括高發的糖尿病和高血壓病例,這兩種病都是導致慢性腎病的主要風險因素。台灣的醫療系統對腎病的診斷和治療相對完善,這也導致更多腎病病例的確認和報告。因此,防治糖尿病和高血壓,以及改善生活方式是減少腎病發生的關鍵策略。


本文獻發表於2023年,題為「氫分子治療糖尿病腎病變等多種腎臟疾病的臨床應用及治療機制」,深入探討了氫分子在治療腎臟疾病,特別是糖尿病腎病中的潛在應用及其作用機制。隨著全球糖尿病患者數量的增加,糖尿病腎病成為導致慢性腎病進展至終末期腎病的主要原因之一。現有的治療方法效果有限,需要新的治療策略來減緩疾病的進展。

Clinical Use and Treatment Mechanism of Molecular Hydrogen in the Treatment of Various Kidney Diseases including Diabetic Kidney Disease

本文為文獻分享作者就所有已發表的氫分子文獻中彙整了糖尿病與腎病變之間可能的關聯,來支持氫分子對於糖尿病與腎病變的積極性。氫氣尚未成為醫療用氣體,臨床應用還需更多投入,請向您的醫師諮詢。您可從另一篇研究來對照作者的論述「探索氫氣療法的臨床應用及其未來前景」,該文獻也起到了支持本文獻的結論。


近年來,氫分子作為一種新興的治療手段,在腎臟疾病治療中顯示出了顯著的潛力。氫分子具有抗氧化、抗炎和抗凋亡的特性,這些特性有助於減輕腎臟的氧化壓力和炎症反應,從而保護腎小球過濾功能。文獻中探討氫分子在治療各種腎臟疾病中的臨床應用及其機制。



氫分子的選擇性抗氧化特性


氧氣對於呼吸生物體產生能量至關重要,並被細胞粒線體用來產生能量 (ATP)。然而,消耗的氧氣中有 1-2% 變成了自由基(ROS),它具有強大的氧化特性。人體內的自由基主要是超氧化物、過氧化氫、·OH和單線態氧。當從粒線體呼吸鏈遺失的電子與氧氣結合時,就會形成超氧化物,產生連鎖反應。超氧化物是一種相對有效的自由基,但會被超氧化物歧化酶 (SOD) 降解為過氧化氫 。過氧化氫進一步被過氧化氫酶(CAT )和穀胱甘肽過氧化物酶( GPX)分解為水和氧氣。


ATP,全名是三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate),是生物體內最重要的能量轉移分子。當細胞需要能量時,ATP釋放出來的能量可以被細胞利用來進行各種工作,如肌肉收縮、細胞分裂、物質轉運等。這種由ATP驅動的能量是生物體能夠進行各種活動和生命維持功能的基礎。
當提到自由基時,(Reactive Oxygen Species, ROS),這些是氧的衍生物,這些ROS在細胞中具有重要的生物學功能,但也導致細胞損傷。自由基的平衡對於預防和治療許多疾病至關重要,可以影響細胞的健康狀態和功能。 相關文章:自由基產生及清除系統簡介

ROS 產生和清除系統。抗氧化酶,如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和穀胱甘肽過氧化物酶,不能清除強氧化劑∙OH 和 ONOO − 。相反,H 2選擇性地清除∙OH和ONOO -,將它們轉化為水。 ROS:活性氧; ∙OH:羥基自由基; ONOO -:過氧亞硝酸鹽。

如上所述,人體配備抗氧化酶,作為抑制自由基形成的防禦機制。然而,抗氧化酶的功能和人體對自由基的防禦能力隨著年齡的增長而下降。此外,當精神和身體壓力、過度運動、吸煙、暴露於紫外線和輻射等導致自由基大量產生時,自由基產生和清除系統之間的平衡被破壞。氧化與抗氧化之間平衡的破壞導致鐵離子和銅離子催化產生超氧化物和過氧化氫,產生羥自由基(·OH),具有非常強的氧化能力。羥自由基也會在其他生物反應中以。 羥自由基在體內的存在時間只有百萬分之一秒;然而,在此期間,它表現出的氧化能力比超氧化物強100倍。另一方面,一氧化氮 (NO·) 與超氧化物反應生成 過氧亞硝酸鹽(ONOO−),其氧化性極強,它們會與生物膜和組織中的核酸、脂質和蛋白質發生反應,造成氧化傷害,甚至氧化DNA。抗氧化酶不能清除·它們,而氫可以選擇性還原將它們轉化為水 。


氫分子是一種強效抗氧化劑,能夠選擇性地中和羥自由基(·OH)和過氧亞硝酸鹽(ONOO⁻),這些是具有強氧化能力的自由基。氫分子不僅具有抗氧化作用,還具有抗炎和調節細胞死亡的作用,這些特性使其成為治療糖尿病腎病和其他腎臟疾病的潛在治療手段 (Karger Publishers) (MDPI)。


氫分子臨床和前臨床研究


多項動物模型和人類臨床試驗顯示,氫分子能夠有效減少氧化壓力和炎症反應,改善腎功能 (Johnsen) (MDPI)。具體的研究發現氫分子吸入或氫水飲用可減少慢性腎病CKD和急性腎損傷AKI患者的氧化壓力標誌物,改善腎功能指標 (Karger Publishers) (Hindawi)。


氫分子抗氧化機制研究


氫在腎臟疾病 的可能作用機轉

氫分子的治療機制主要包括改善線粒體功能通過減輕線粒體腫脹、抑制線粒體自由基的產生、增強ATP的生成。抗氧化減少腎組織中的自由基水平,降低脂質過氧化產物的含量,同時提高抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)的活性 (Karger Publishers) (MDPI)。降低促炎細胞因子如IL-1β、IL-6和TNF-α的表達,同時增加抗炎細胞因子如IL-10和TGF-β的水平,減輕炎症反應 (Hindawi) 。抑制相關蛋白如Bcl-2和caspase家族蛋白的表達,減少細胞凋亡。同時還增加相關蛋白Beclin-1和LC3-II的表達,啟動細胞自噬過程 。通過降低Keap1水準和增加Nrf-2及HO-1基因的表達,啟動Keap1/Nrf-2信號通路,從而增強機體的抗氧化防禦功能 。


氫分子治療機制研究


  • 改善線粒體功能:氫分子能夠減輕線粒體腫脹,抑制線粒體自由基的產生,增強ATP的生成,從而改善線粒體功能。

線粒體含有自己的基因組,被稱為細胞的能量工廠。在細胞內具有許多關鍵的功能,不僅關係到能量產生,還涉及細胞代謝、細胞死亡(凋亡)以及細胞信號傳遞的調控等方面。線粒體功能異常與許多疾病有關,包括神經退行性疾病(如阿爾茨海默病和帕金森病)、代謝病、心血管疾病以及某些類型的癌症。
  • 抗氧化作用:氫分子能降低腎組織中的氧化標誌物如MDA和8-OHdG的水準,提高抗氧化酶的活性 (Karger Publishers) (MDPI)。

MDA和8-OHdG氧化壓力標誌物,一般來說,它們在體內的含量越低越好。這是因為較低的水平通常意味著較少的氧化損傷和較低的疾病風險。
  • 抗炎作用:氫分子能降低促炎細胞因數的表達,如IL-1β、IL-6和TNF-α,並增加抗炎細胞因數的水準,如IL-10和TGF-β (Hindawi)。

IL-1β、IL-6和TNF-α是重要的炎症介質,於炎症和自身免疫性疾病的背景下,健康的狀態是它們保持在相對低但平衡的水準,以保證正常的生理功能和免疫反應。
IL-10和TGF-β是兩種主要具有免疫調節和抗炎作用的細胞因子,在具體的病理狀態和治療目標的背景下,提高這些抗炎和調節性細胞因子的水平可以帶來治療效益。
  • 調節細胞凋亡:氫分子能抑制凋亡相關蛋白的表達,減少細胞凋亡,並通過增加自噬相關蛋白的表達,啟動細胞自噬過程。

細胞自噬是一種細胞內部的清理和再回收機制,負責降解和回收細胞內的過時或損壞的蛋白質、胞器等物質。有助於清除細胞垃圾,保持細胞內環境的穩定,還在應對營養不足、感染和其他壓力條件下保護細胞的生存有重要作用。

氫分子對腎病變臨床研究和應用


  • 糖尿病腎病(DKD) 糖尿病腎病是糖尿病的一種常見併發症,是慢性腎病進展到終末期腎病的主要原因之一。氫分子通過改善線粒體功能、減輕氧化壓力和炎症反應,顯示出對糖尿病腎病患者的顯著療效 (MDPI)。

  • 慢性腎病(CKD) 在慢性腎病模型中,飲用氫水可以顯著降低血尿素氮(BUN)和肌酐(Cr)水準,減少氧化壓力和炎症反應,改善腎功能 (MDPI) (Hindawi)。

  • 急性腎損傷(AKI) 氫分子對由缺血再灌注損傷引起的急性腎損傷具有保護作用。研究表明,氫氣吸入或氫水飲用可以減少腎組織的損傷程度,降低氧化壓力和炎症標誌物水準 。

氫分子的展望與結論

氫分子在治療多種腎臟疾病中顯示出顯著的潛力,其主要機制包括抗氧化、抗炎、改善線粒體功能和調節細胞死亡等。儘管初步研究結果令人鼓舞,但仍需更多的大規模臨床試驗來進一步驗證氫分子的療效和安全性,並探索其在臨床實踐中的最佳應用方式。總體來說,氫分子為腎臟疾病的治療提供了一種新穎且有效的策略,值得在未來進行更深入的研究和應用。您可能感興趣:氫水:健康奇蹟還是醫療假象?


參考文獻


Johnsen, H.M.; Hiorth, M.; Klaveness, J. Molecular Hydrogen Therapy—A Review on Clinical Studies and Outcomes. Molecules 2023, 28, 7785. 氫分子療法—臨床研究與結果綜述
Hirano, S.-i.; Ichikawa, Y.; Sato, B.; Takefuji, Y.; Satoh, F. Clinical Use and Treatment Mechanism of Molecular Hydrogen in the Treatment of Various Kidney Diseases including Diabetic Kidney Disease. Biomedicines 2023, 11, 2817.氫分子在包括糖尿病腎病在內的多種腎臟疾病中的臨床應用及治療機制
Hydrogen: A Novel Treatment Strategy in Kidney. Retrieved from Karger氫:腎臟疾病的新型治療策略
Biomedicines. Clinical Use and Treatment Mechanism of Molecular Hydrogen in the Treatment of Various Kidney Diseases including Diabetic Kidney Disease. Retrieved from MDPI分子在包括糖尿病腎病在內的多種腎臟疾病中的臨床應用及治療機制


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