氫氣能預防血管性失智

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氫氣對於血管性失智的幫助
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失智症,是所有已開發國家頭痛的問題,它的成因很多,主要分為「退化型失智」與「血管性失智」。退化型失智中又以「阿茲海默症」最為常見,之前鯉魚兒也曾經分享過:吸氫氣能幫助阿茲海默患者的認知與記憶能力進步;而這次要分享的論文則是氫氣對於血管性失智幫助的研究。

 

認識血管性失智

血管性失智是因腦中風或慢性腦血管病變,造成腦部血液循環不良,導致腦細胞死亡造成智力減退,是造成失智症的第二大原因(僅次於阿茲海默症)。腦血管意外發生後,大腦血流中斷,中樞神經系統(central nervous system, CNS)內神經元等細胞因為缺乏氧氣和葡萄糖,導致細胞損傷或死亡,負責學習記憶的腦區神經元對缺血敏感性更高,是發生死亡的重災區,因此腦缺血後容易導致學習記憶能力的喪失。

腦部缺血一但發生,缺乏氧氣葡萄糖會導致突觸前釋放更多谷氨酸(一種神經傳導物質),可以引起興奮毒性,細胞外鈣離子會進入突觸後神經元的樹突棘。細胞內游離鈣離子水平增加會讓活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)過度製造,破壞線粒體正常功能,導致神經元損傷進一步加重。興奮性毒性不可避免地與活性氧增加有關,氧化損傷是血管性失智的重要病理基礎,所以抗氧化是來預防血管性失智顯然是一個合適的策略。

為了瞭解「氫氣」對於血管性失智是否有所幫助,來自韓國建陽大學醫學院的動物實驗研究證實了氫氣的有效性。

 

氫氣對於血管性失智幫助實驗

實驗大鼠與分組

實驗利用 32 隻、8 周大、重量  200 ~ 250 克的大鼠,進行動物實驗。大鼠的環境被控制在 21 ~ 23 攝氏度,濕度則落在 40 ~ 60%,並提供 12 小時光照,12 小時黑暗的循環。

實驗人員,將這 32 隻大鼠隨機分配成四組,首先是 SO 組作為偽對照組(Sham Control Group),SO 組的大鼠注射一般生理食鹽水;VEH 組則是對照組(Control Group),透過人為的方式使大鼠產生低血容量的血管性失智動物模型;MH-L 組用同樣的方式使大鼠產血管性失智但在之前會讓大鼠連續口服低劑量氫化鎂(MgH2) 14 天,劑量濃度為 5mg/kg;MH-H 組與 MH-L 相同,只有口服氫化鎂(MgH2)的劑量較高,濃度為 15mg/kg。

氫氣來源

這次動物實驗的產氫方式是利用化學合成氫化鎂(MgH2),氫化鎂透過口服進去後,在酸性環境(PH 值 1.5~3.5)下可以順利產生氫氣(H2)與氫氧化鎂(MgOH2),而 1g 的氫化鎂約可產生 1,820ml 的氫氣。

評估方式

實驗利用數種方式來衡量不同組別的大鼠的認知能力是否具有顯著上的差異,包含使用 Y 型迷宮測驗( Y-maze test)、Barnes 迷宮測驗(Barnes maze test) 、被動迴避測驗(Passive Avoidance Test)以及甲苯酚紫染色(Cresyl Violet Staining)。

Y 型迷宮測驗是利用大鼠天生充滿好奇的天性,傾向不走原路(成功轉向),但如果認知功能受到傷害,就會讓走原路的比例增加,透過觀察大鼠在 Y 型迷宮的行走路線,就能了解大鼠的認知功能是否正常。研究利用「自發轉向比率」也就是 【大鼠轉向總數/(總行走次數 – 2) *100%】 作為指標,可以看出該比率越高,則大鼠的認知功能越好。

Barnes 迷宮,則是在一個大圓盤上有 20 個洞,只有一個洞是能夠有效逃脫的,此試驗分為兩階段,第一階段為試驗階段,讓大鼠學習找到可以逃生的洞,第二階段則把唯一的逃生洞也拿掉,觀察大鼠在原來有逃生洞的區域附近徘徊的時間長度來衡量大鼠的認知能力,如果大鼠在原來逃生洞附近徘徊的時間越久,顯示其認知功能受損較小。

被動迴避測驗,則是準備兩個倉,其中一個為陰暗倉(大鼠喜愛),另一個為光照倉(大鼠討厭),試驗也分為兩個階段,首先將大鼠放置在光照倉,計算大鼠到達陰暗倉所需的時間,此外最晚抵達陰暗倉的大鼠會電擊3秒;第二階段則是評估大鼠在 180 秒內待在黑暗倉的時間,若越久則代表大鼠的認知功能越好。

最後一個評估方式,則是在大鼠完成上述三項評估後,將大鼠犧牲掉,利用甲苯酚紫染色(Cresyl Violet Staining) 來觀察不同組別的大鼠,其大腦海馬迴神經細胞存活的數量。

實驗流程

整個實驗流程可以參考下圖

 

實驗結果

在 Y 型迷宮測驗上,SO 組大鼠的自發轉向比率最高而經過血管性失智處理的 VEH 組別的大鼠,其自發性轉向比率顯著降低,但兩組(MH-L、MH-H)飲用氫化鎂的大鼠,因為體內氫氣濃度提高,儘管與 VEH 進行相同的血管性失智模型處理,在自發性轉向比率上,皆顯著優於 VEH 組別。

氫氣預防血管性失智

VEH 大鼠的自發性轉向率明顯較低,而 MH-L 與 MH-L 則顯著較高。

 

而 Barnes迷宮中,同樣的 SO 組大鼠在原有逃生洞附近徘徊時間是最長的(代表記憶認知效果最好),而 VEH 大鼠則表現最差, MH-H 的時間則顯著長於 VEH 組。

氫氣對於出血性失智的幫助

VEH 認知與記憶功能受損的大鼠,無法記得能逃脫的洞,因而在逃脫洞附近停留的時間明顯較短。

 

在被動迴避測驗中,SO組大鼠在三分鐘內,平均待在黑暗倉的時間最久,而 VEH 組則顯著縮短, MH-L 與 MH-H 組的大鼠相較於 VEH 組,皆顯著提升。

氫氣對於血管性失智的幫助

VEH 組別的大鼠,在黑暗倉的時間明顯較短,而 MH-L 與 MH-H 皆有顯著提升。

 

最後在透過細胞染色,觀察大鼠海馬迴神經細胞存活數量的比較中,SO 組別的大鼠存活的神經細胞最多,VEH 最低,而 MH-L 與 MH-H 兩組的細胞數量皆顯著多於 VEH 組。

氫氣對於出血性失智的幫助

VEH 組別的大鼠,其大腦神經細胞顯著較少,而 MH-L 與 MH-H 則顯著較高。箭頭處代表因固縮導致細胞凋亡的地方。

 

結論

韓國學者的這個實驗相當有趣,過去在研究氫氣對於神經細胞保護的方式,通常都是在出事當下或出事後,讓大鼠呼吸氫氣或者注射含氫氣的生理食鹽水,包含太田成男教授在 2007 年發現氫氣具有選擇性抗氧化的研究模型也是如此。而這個實驗則是在出事前讓大鼠提升體內氫氣,出事後完全沒有進一步提升大鼠體內的氫氣濃度,不過以研究結果來看,效果同樣相當顯著!

這樣的結果說明了氫氣對於「健康體」起到了預防保護的效果,這是很重要的。我們常說預防勝於治療,但如果研究的對象都是「已發病」的動物或人體,那麼在「預防」的效果如何就說不準了。

隨著氫氣保健的相關研究越來越多,鯉魚兒相信我們會更懂氫、更愛氫。

 

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原始論文連結:Magnesium Hydride Attenuates Cognitive Impairment in a Rat Model of Vascular Dementia

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