氢气改善注意力缺陷多动障碍(ADHD)原理和疗效分析
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摘要: 注意力缺陷多动障碍简称ADHD,是最常见的神经行为障碍,6~12岁出现症状,通常会伴随终身。国外一项Meta分析显示,包括所有版本的精神障碍诊断与统计手册(DSM)在内,儿童ADHD 的总患病率为 7.2%,国内儿童ADHD的总患病率为5.5%,其中男孩患病率高于女孩[1]。约65%的患儿存在一种或多种共患病 。ADHD不仅损害学习功能,还存在其他多方面、涉及生命全周期的损害。据统计,我国儿童就诊率仅10%左右[2]。
发病机理
ADHD的病理生理机制仍不清楚。然而,生理、心理和环境因素已普遍被认为是导致该疾病的原因。一些研究表明儿茶酚胺能神经传递的失调是原因。此外,越来越多的证据表明神经炎症的关键作用。此外,氧化应激的影响,也是ADHD发病的的一个病理生理原因。【3、4】
如上图所示,环境和遗传因素、儿茶酚胺能失调和药物治疗会形成恶性循环,产生炎症和氧化应激,从而导致ADHD症状加重。
ADHD和氧化应激的关系
氧化应激(Oxidative Stress,OS)是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态,倾向于氧化,导致中性粒细胞炎性浸润,蛋白酶分泌增加,产生大量氧化中间产物。氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用,并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。氧化应激的标志物包括超氧阴离子(.O₂-)、羟自由基(.OH)和过氧化氢(H₂O₂)等;RNS包括一氧化氮(.NO)、二氧化氮(.NO₂)和过氧化亚硝酸盐(.ONOO-)等。
越来越多的证据表明氧化应激参与了 ADHD 的发病过程。例如,ADHD 儿童的丙二醛 (MDA) 和 DNA 损伤指示剂 8-羟基-2’-脱氧鸟苷 (8-OHdG)水平较低,而MDA是导致多不饱和脂肪酸氧化的主链反应的降解产物,因此可作为氧化应激标志物。(8-OHdG是敏感的DNA损害标志物,近年已使用诸多抗氧化物质进行临床干预实验,期待着通过减少8-OHdG,来达到抗衰老和预防疾病目的。)
研究发现,与健康儿童相比,ADHD 儿童的血浆 MDA 和尿 8-OHdG 水平升高 ,而总抗氧化水平较低【5、6】;同时,ADHD患儿的总氧化状态和氧化应激指数升高,说明ADHD患儿的氧化应激显著增加【7】。
另一方面,多巴胺和去甲肾上腺素很容易发生自动氧化形成ROS ,这可能导致神经细胞损伤和 DNA 损伤【8】;此外,已经表明托莫西汀(ATX) 治疗会增加细胞外去甲肾上腺素和多巴胺水平 ,这会增加氧化应激,从而导致神经细胞损伤和线粒体功能障碍【9】;另外,长期使用哌甲酯( MPH) 治疗也会增加氧化损伤,并且这种影响取决于剂量【10】。
ADHD的抗氧化治疗
研究发现,细胞能通过激活 Nrf2通路, 来增强其抗氧化防御能力。因此,通过激活Nrf2 通路以对抗 ROS 的积累,是神经退行性和神经精神疾病(如ADHD、阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病、自闭症、精神分裂症和抑郁症)的抗氧化靶点。【11、12】
NRF2(核因子 E2相关因子2)是目前已知的的最重要的氧化损伤调控枢纽,它是外源性有毒物质和氧化损伤的感受器。它可以激活细胞防御化学反应,调控 HO-1(血红素氧合酶1)SOD(超氧化物歧化酶)、GSH(谷胱甘肽过氧化物酶)等的活性,而氢气可以显著激活NRF2,这意味着氢气可以调控内源性抗氧化系统的活性,增强细胞对抗损伤的能力。
抗氧化酶,如血红素加氧酶-1(HO-1),含铜和含锌的SOD(Cu/ZnSOD),锰含SOD(MnSOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx),可以有效保护神经元和星形胶质细胞。
血红素氧合酶-1(Heme Oxygenase-1,HO-1)主要催化血红素分解代谢成亚铁、一氧化碳和胆绿素,是一种重要的抗氧化酶。一方面,血红素基团的降解有利于阻止其促氧化作用。另一方面,副产物胆绿素及其还原型胆红素具有有效的ROS清除活性,以抵御过氧化物、过氧亚硝酸盐、羟基和超氧化物自由基。而Nrf2可以直接调节HO-1启动子活性。【13】
氢气可以通过吸入含氢空气(氢气)或饮用含氢水(氢水)本身吸收。例如吸入氢气1小时后,可在动脉血中检测到氢气浓度为10μM。无论是喝氢水,或吸入氢气,都相对便捷、安全。下图说明了氢气清除自由基,起到抗氧化效果的原理。【14】
研究发现,饮用富氢水,可以激活Nrf2表达,从而增强HO-1活性(a、b),血清抗氧化能力提高(c), 组织和血液炎症因子 IL-6下降(d、e),修复因子FGF7发生改变(f)。(□ 对照组, ■ 氢水组)
同样,吸入氢气也提高Nrf2目标基因表达。(a) NQO1, (b) GSTA2 60小时后 (c) HO-1 30 和 60小时后。4种不同暴露,98%高氧,高氧+2%氢气,空气,空气+2%氢气。
氢气改善ADHD症状的人体试验
根据国内首部《家用氢气机》行业标准起草组长单位,北京金博智慧健康科技有限公司提供的数据,对60名4-12岁ADHD患儿,采用每天吸氢1小时、饮用富氢水500毫升,连续60天。之后,采用大脑地图3.0系统(北京金博智慧健康科技有限公司提供)采集吸氢干预前后脑电变化,患儿注意力不集中、多动和冲动症状,得到明显改善。
如上图所示,参与测试的9岁女生,吸氢前(基线)、吸氢+饮用氢水30天、45天、60天大脑功率谱图变化情况,注意力得到明显提升,多动症状改善。
如上图所示,参与测试7岁男生,吸氢+饮用氢水30天、45天、60天大脑功率谱图变化情况,ADHD症状亦得到显著改善。
结论
综上,氧化应激作为ADHD新的治疗靶点,通过激活Nrf2表达,从而增强HO-1活性,达到抗氧化的作用。而吸入氢气、服用富氢水,均能激活Nrf2表达,通过参与试验患儿试治疗前后脑电变化,证明了氢气干预后,患儿症状改善与脑电变化的关系,未来氢气干预有望成为新的ADHD治疗手段。
参考资料
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