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氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

2023-01-01由 小陳大夫 發表于 歷史

摘要:

注意力缺陷多動障礙簡稱ADHD,是最常見的神經行為障礙,6~12歲出現症狀,通常會伴隨終身。國外一項Meta分析顯示,包括所有版本的精神障礙診斷與統計手冊(DSM)在內,兒童ADHD 的總患病率為 7。2%,國內兒童ADHD的總患病率為5。5%,其中男孩患病率高於女孩[1]。約65%的患兒存在一種或多種共患病 。ADHD不僅損害學習功能,還存在其他多方面、涉及生命全週期的損害。據統計,我國兒童就診率僅10%左右[2]。

發病機理

ADHD的病理生理機制仍不清楚。然而,生理、心理和環境因素已普遍被認為是導致該疾病的原因。一些研究表明兒茶酚胺能神經傳遞的失調是原因。此外,越來越多的證據表明神經炎症的關鍵作用。此外,氧化應激的影響,也是ADHD發病的的一個病理生理原因。【3、4】

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

如上圖所示,環境和遺傳因素、兒茶酚胺能失調和藥物治療會形成惡性迴圈,產生炎症和氧化應激,從而導致ADHD症狀加重。

ADHD和氧化應激的關係

氧化應激(Oxidative Stress,OS)是指體內氧化與抗氧化作用失衡的一種狀態,傾向於氧化,導致中性粒細胞炎性浸潤,蛋白酶分泌增加,產生大量氧化中間產物。氧化應激是由自由基在體內產生的一種負面作用,並被認為是導致衰老和疾病的一個重要因素。氧化應激的標誌物包括超氧陰離子(。O₂-)、羥自由基(。OH)和過氧化氫(H₂O₂)等;RNS包括一氧化氮(。NO)、二氧化氮(。NO₂)和過氧化亞硝酸鹽(。ONOO-)等。

越來越多的證據表明氧化應激參與了 ADHD 的發病過程。例如,ADHD 兒童的丙二醛 (MDA) 和 DNA 損傷指示劑 8-羥基-2’-脫氧鳥苷 (8-OHdG)水平較低,而MDA是導致多不飽和脂肪酸氧化的主鏈反應的降解產物,因此可作為氧化應激標誌物。(8-OHdG是敏感的DNA損害標誌物,近年已使用諸多抗氧化物質進行臨床干預實驗,期待著透過減少8-OHdG,來達到抗衰老和預防疾病目的。)

研究發現,與健康兒童相比,ADHD 兒童的血漿 MDA 和尿 8-OHdG 水平升高 ,而總抗氧化水平較低【5、6】;同時,ADHD患兒的總氧化狀態和氧化應激指數升高,說明ADHD患兒的氧化應激顯著增加【7】。

另一方面,多巴胺和去甲腎上腺素很容易發生自動氧化形成ROS ,這可能導致神經細胞損傷和 DNA 損傷【8】;此外,已經表明託莫西汀(ATX) 治療會增加細胞外去甲腎上腺素和多巴胺水平 ,這會增加氧化應激,從而導致神經細胞損傷和線粒體功能障礙【9】;另外,長期使用哌甲酯( MPH) 治療也會增加氧化損傷,並且這種影響取決於劑量【10】。

ADHD的抗氧化治療

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

研究發現,細胞能透過啟用 Nrf2通路, 來增強其抗氧化防禦能力。因此,透過啟用Nrf2 通路以對抗 ROS 的積累,是神經退行性和神經精神疾病(如ADHD、阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓病、自閉症、精神分裂症和抑鬱症)的抗氧化靶點。【11、12】

NRF2(核因子 E2相關因子2)是目前已知的的最重要的氧化損傷調控樞紐,它是外源性有毒物質和氧化損傷的感受器。它可以啟用細胞防禦化學反應,調控 HO-1(血紅素氧合酶1)SOD(超氧化物歧化酶)、GSH(谷胱甘肽過氧化物酶)等的活性,而氫氣可以顯著啟用NRF2,這意味著氫氣可以調控內源性抗氧化系統的活性,增強細胞對抗損傷的能力。

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

抗氧化酶,如血紅素加氧酶-1(HO-1),含銅和含鋅的SOD(Cu/ZnSOD),錳含SOD(MnSOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx),可以有效保護神經元和星形膠質細胞。

血紅素氧合酶-1(Heme Oxygenase-1,HO-1)主要催化血紅素分解代謝成亞鐵、一氧化碳和膽綠素,是一種重要的抗氧化酶。一方面,血紅素基團的降解有利於阻止其促氧化作用。另一方面,副產物膽綠素及其還原型膽紅素具有有效的ROS清除活性,以抵禦過氧化物、過氧亞硝酸鹽、羥基和超氧化物自由基。而Nrf2可以直接調節HO-1啟動子活性。【13】

氫氣可以透過吸入含氫空氣(氫氣)或飲用含氫水(氫水)本身吸收。例如吸入氫氣1小時後,可在動脈血中檢測到氫氣濃度為10μM。無論是喝氫水,或吸入氫氣,都相對便捷、安全。下圖說明了氫氣清除自由基,起到抗氧化效果的原理。【14】

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

研究發現,飲用富氫水,可以啟用

Nrf2表達,從而增強HO-1活性(a、b),血清抗氧化能力提高(c), 組織和血液炎症因子 IL-6下降(d、e),修復因子FGF7發生改變(f)。(□ 對照組, ■ 氫水組)

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

同樣,吸入氫氣也提高Nrf2目標基因表達。(a) NQO1, (b) GSTA2 60小時後 (c) HO-1 30 和 60小時後。4種不同暴露,98%高氧,高氧+2%氫氣,空氣,空氣+2%氫氣。

氫氣改善ADHD症狀的人體試驗

根據國內首部《家用氫氣機》行業標準起草組長單位,北京金博智慧健康科技有限公司提供的資料,對60名4-12歲ADHD患兒,採用每天吸氫1小時、飲用富氫水500毫升,連續60天。之後,採用大腦地圖3。0系統(北京金博智慧健康科技有限公司提供)採集吸氫干預前後腦電變化,患兒注意力不集中、多動和衝動症狀,得到明顯改善。

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

如上圖所示,參與測試的9歲女生,吸氫前(基線)、吸氫+飲用氫水30天、45天、60天大腦功率譜圖變化情況,注意力得到明顯提升,多動症狀改善。

氫氣改善注意力缺陷多動障礙(ADHD)原理和療效分析

如上圖所示,參與測試7歲男生,吸氫+飲用氫水30天、45天、60天大腦功率譜圖變化情況,ADHD症狀亦得到顯著改善。

結論

綜上,氧化應激作為ADHD新的治療靶點,透過

啟用

Nrf2表達,從而增強HO-1活性,達到抗氧化的作用。而吸入氫氣、服用富氫水,均能啟用Nrf2表達,透過參與試驗患兒試治療前後腦電變化,證明了氫氣干預後,患兒症狀改善與腦電變化的關係,未來氫氣干預有望成為新的ADHD治療手段。

參考資料

【1】謝雪婉,楊文登。注意缺陷多動障礙的循證治療指南綜述[J]。中國臨床心理學雜誌,2021,29(03):661-664。DOI:10。16128/j。cnki。1005-3611。2021。03。044。

【2】注意缺陷多動障礙早期識別、規範診斷和治療的兒科專家共識[J]。中華兒科雜誌,2020,58(03):188-193。

【3】Lopresti, A。L。 Oxidative and Nitrosative Stress in ADHD: Possible Causes and the Potential of Antioxidant-Targeted Therapies。 ADHD Atten。 Deficit Hyperact。 Disord。 2015, 7, 237–247。

【4】Joseph, N。; Zhang-James, Y。; Perl, A。; Faraone, S。V。 Oxidative Stress and ADHD: A Meta-Analysis。J。 Atten。 Disord。 2015, 19, 915–924。

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【8】Spencer, W。A。; Jeyabalan, J。; Kichambre, S。; Gupta, R。C。 Oxidatively Generated DNA Damage after Cu(II) Catalysis of Dopamine and Related Catecholamine Neurotransmitters and Neurotoxins: Role of Reactive Oxygen Species。 Free Radic。 Biol。 Med。 2011, 50, 139–147

【9】Corona, J。C。; Carreón-Trujillo, S。; González-Pérez, R。; Gómez-Bautista, D。; Vázquez-González, D。;Salazar-García, M。 Atomoxetine Produces Oxidative Stress and Alters Mitochondrial Function in Human Neuron-Like Cells。 Sci。 Rep。 2019, 9, 13011–13019。

【10】Martins, M。R。; Reinke, A。; Petronilho, F。C。; Gomes, K。M。; Dal-Pizzol, F。; Quevedo, J。 Methylphenidate Treatment Induces Oxidative Stress in Young Rat Brain。 Brain Res。 2006, 1078, 189–197。

【11】Sun, Y。; Yang, T。; Leak, R。K。; Chen, J。; Zhang, F。 Preventive and Protective Roles of Dietary Nrf2 Activators against Central Nervous System Diseases。 CNS Neurol。 Disord。 Drug Targets 2017, 16, 326–338。

【12】Huang, C。; Wu, J。; Chen, D。; Jin, J。; Wu, Y。; Chen, Z。 Effects of Sulforaphane in the Central Nervous System。Eur。 J。 Pharmacol。 2019, 853, 153–168。

【13】ZHU H, JIA Z, MISRA B R, et al。 Nuclear factor E2-related factor 2-dependent myocardiac cytoprotection against oxidative and electrophilic stress[J]。 Cardiovascular Toxicology, 2008, 8(2): 71-85。

【14】Fujita Kyota,Yamafuji Megumi,Nakabeppu Yusaku,Noda Mami。 Therapeutic approach to neurodegenerative diseases by medical gases: focusing on redox signaling and related antioxidant enzymes。[J]。 Oxidative medicine and cellular longevity,2012,2012。

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