氢气通过抗糖基化（糖化血红蛋白）改善糖尿病

糖尿病是一种常见的代谢性疾病，重要表示为机体胰岛素相对或者绝对不足，导致血糖程度连续性增高【1】。不论是1还是2型糖尿病，随着长期高血糖程度病程的逐渐进展，均可以造成不同水平的，不同靶器官的并发症，其中以血汗管病变最为常见，也最具要挟性。

血管并发症是导致糖尿病患者死亡的重要原因。其中，高血压，肥胖症，动脉粥样硬化，血脂代谢异常，糖尿病肾病亦是患者预后不良的主要危险因素。

晚期糖基化终末产物(AGEs)是以体内大分子物资如脂肪，蛋白质，核酸和还原性糖(葡萄糖，果糖，戊糖)为原料，在生理环境中通过产生非酶促反响，生成的稳固共价键产物。在糖尿病患者当中，AGEs在体内的累积可以引发糖尿病各种并发症。

虽然“晚期糖基化终末产物”这名词听起来生疏，但糖尿病人应当都清晰，因为最早发现的这类物资就是糖尿病患者体内的糖化血红蛋白。研讨表明，晚期糖基化终末产物(AGEs)是多种慢性疾病的发病机制之一，如糖尿病及其并发症、动脉粥样硬化、骨质疏松和阿尔茨海默病等。

AGEs 具有发生和激活 ROS 的才能，这些特色也是其损伤血管的主要理化因素。AGEs 的发生和糖尿病患者血糖程度以及高血糖暴露的时光成正相干，患者血糖程度越高，暴露高血糖的时光越久，AGEs 的发生和堆积就越多【2】。在正常机体中，葡萄糖的糖基化反响较低。然而，在糖尿病患者体内，连续性的高血糖和局部微环境的氧化应激加速了 AGEs 发生和堆积【3】。

国外研讨者发现，胰岛素可通过肃清 AGEs 来掩护内皮细胞功能，通过进步内皮细胞清道夫受体的含量，从而加速AGEs的肃清【4】。在糖尿病患者当中，连续升高的血糖状况极易导致 AGEs 的过量发生，形成“氧化应激-AGEs”的恶性循环【5】。因此，如何肃清 AGEs 或减少这些 AGEs 的发生似乎可以成为减少糖尿病并发症的治疗策略之一。

传统的抗氧化应激的制剂包含维生素 C，维生素 E，β胡萝卜素，超氧化物歧化酶等。由于构造和效价关系的限制，这些天然抗氧化剂的抗氧化作用较弱且作用可逆，组织穿透才能差，而且其循证学研讨的成果多为阴性。

氢气可能具有选择性的抗氧化作用，也即氢气只与·OH 和 ONOO- 产生反响，而并不与其它具有生理活性作用的活性氧产生生物化学反响，如 O2 - ·、H2O2 和 NO·等。氢气的这种平和还原性的长处，使得它在抗氧化作用的同时对机体内部必需的生理反响进程影响极小。另外，和生理活性氧 O2 - ·、H2O2 和 NO·相比，·OH 和 ONOO- 等氧自由基的氧化性显著高于生理活性氧，而这也使得还原性比拟平和的氢气只与这些强自由基产生中和反响【6】。吸入氢气可能是将来医学范畴一种颇有远景的治疗策略。

基于此开展的“氢气抗AGEs诱导的内皮凋亡及其机制”课题研讨，有望成为治疗糖尿病的新策略。

第一章：氢气对糖基化终末产物所致损伤的影响

在正常细胞中的增殖和凋亡受到一系列庞杂基因群的严厉调控而坚持平衡 ,如果这一平衡遭到损坏 ,将导致机体疾病。

研讨表明，血管内皮细胞凋亡与糖尿病血管并发症亲密相干。糖尿病患者血汗管并发症危险性及动脉硬化产生率较正常人明显增高，其中核心是高血糖导致血管内皮细胞功能和构造的转变。高糖环境可发生大批氧自由基，它能使内皮细胞NO合成降落，诱导内皮细胞凋亡明显增长。

氢气在内皮细胞中是否对糖基化终末产物导致的凋亡具有掩护作用尚不清晰，因此本部分研讨目标即为探究氢气在内皮细胞中的凋亡掩护效应。

本试验分为4组：正常对比组，AGEs组，HRM组，AGEs+HRM组。(HRM-氢干涉，AGEs浓度为400uL/ml)。成果发现，HRM掩护AGEs诱导的内皮细胞凋亡。

如上表所示，HRM能够显著克制AGEs所诱导的细胞凋亡，能将AGEs(400μg/ml)组内皮细胞凋亡率从(21.61 ± 2.52) % 降低到(11.32 ± 1.75)%，这阐明氢气能掩护AGEs诱导的内皮细胞凋亡。

第二章：氢气对糖基化终末产物所致氧化应激的影响

人们在认识和研讨衰老中发现了氧化应激。机体在伤害刺激的作用下，一些活性分子，比如 ROS (活性氧自由基)和 RNS(活性氮自由基)的产量会急速增多，氧化物资发生的水平超越氧化物资的肃清才能，抗氧化系统和氧化系统的动态平衡失衡，从而导致机体细胞和组织的损伤。

活性氧自由基包括 O2 - (超氧阴离子)、·OH(羟自由基)和H2O2(过氧化氢)等;活性氮自由基包括 NO(一氧化氮)、NO2(二氧化氮)和 ONOO- (过氧化亚硝酸盐)等。(上图为O2 - 生成·OH 及 ONOO- 进程)

人体呼吸和代谢每天都在发生 ROS，实际上，生物体每天也在肃清机体发生的 ROS，然而当 ROS 的浓度急速增长后，而机体的抗氧化才能没有增长，那么增长的 ROS 就可以引起氧化应激反响，从而诱导细胞凋亡，甚至是细胞的坏死。

在糖尿病患者当中，连续升高的血糖状况极易导致 AGEs的过量发生【4】。流行病学资料显示，AGEs 的存在和糖尿病并发症息息相干【5】。

以下试验，用于验证氢气对糖基化终末产物引起的细胞氧化应激的影响，从而揭示氢气在抗细胞凋亡中的部分机制。采取与第一章雷同的样品进行实验，发现

1、HRM 降低内皮细胞ROS程度

通过流式细胞剖析法检测内皮细胞ROS程度，发现AGEs 浓度依赖性增高内皮细胞ROS程度。然而使用HRM+AGEs 造就后，发现各浓度点细胞ROS程度较 AGEs 组显著降低，并且HRM+AGEs组细胞ROS程度和正常对比组无明显差别。

2、HRM通过上调细胞SOD mRNA、GSH-PX mRNA表达，进步抗氧化酶的活性，加强细胞抗氧化性

AGEs可浓度依赖性降低内皮细胞SOD mRNA表达。而HRM干涉后能够显著改善AGEs 对SOD mRNA表达的克制作用。

同样，AGEs可浓度依赖性降低内皮细胞GSH-PX mRNA表达。而HRM干涉后亦能够显著改善AGEs对GSH-PX mRNA表达的克制作用。

在本章研讨中，发现AGEs能引起细胞ROS显著升高，并且升高程度与浓度相干。氢气可以逆转这个进程，使ROS降到正常程度。

AGEs刺激细胞后也可减少抗氧化酶类的生成，损坏细胞氧化和抗氧化体系的平衡，影响内皮细胞功能。SOD是人体细胞代谢不可缺乏的活性蛋白酶，在防御生物体免受ROS氧化损伤中具有主要的作用。GSH-PX可以肃清由活性氧和•OH 诱发的脂质过氧化物，掩护细胞膜构造和功能的完全性。

利用氢气后，能显著抵御AGEs 导致的细胞中这两种酶程度的降低，阐明氢气可以掩护AGEs对内皮细胞抗氧化体系的损伤，稳固细胞功能。

第三章：氢气对细胞抗凋亡/凋亡蛋白表达的影响

细胞凋亡在疾病的产生发展中占领主要的位置，其转变直接参与了疾病的病理生理进程。细胞凋亡路径重要包含两条：一是有受体介导的凋亡路径，重要是有细胞外凋亡信号引起的，凋亡相干受体重要包含 TNF-α、Fas/Fasl 等;另一条是线粒体介导，凋亡的信号起源于细胞内，导致细胞色素c大批释放，激活caspase9，随后活化的caspases9通过级联放大反响引起细胞凋亡。

研讨表明，细胞损伤中AGEs能激活线粒体导致氧化应激，激活的氧化应激又能引起内皮细胞的凋亡。

前两部分研讨中，已经视察了氢气对AGEs所致细胞凋亡和氧化应激均有拮抗作用。但氢气对细胞中抗凋亡/凋亡蛋白的表达是否有影响，尚需通过试验进行验证。这也有助进一步摸索氢气抗细胞凋亡的机制。

采取与第一章雷同的样品进行实验，发现：

1、AGEs通过降低凋亡克制蛋白Bcl-2表达，增长促凋亡蛋白Bax表达，诱导细胞凋亡

WB检测细胞Bcl-2及Bax蛋白表达，发现与正常对比相比，各浓度点AGEs组Bcl-2表达量均显著降落，Bax 蛋白表达量均显著增长，Bcl/Bax 蛋白比值均降落。

2、HRM能够拮抗由AGEs诱导的Bcl/Bax蛋白比值降低，抵御细胞凋亡

与AGEs组相比，AGEs+HRM组Bcl/Bax 蛋白比值显著升高;而与正常对比相比，HRM 组Bcl/Bax蛋白比值无统计学差别。

在本章的研讨中，发现AGEs导致内皮细胞凋亡研讨已经发现其涉及到了Bcl-2/Bax 的比率【7】，Zoltan 等以为 bcl-2 与 bax 两者之间的比例决议了凋亡还是克制凋亡。

有研讨表明，AGEs可以诱导内皮细胞凋亡，这与Bcl-2/Bax比率降低有关。Bcl-2是一种较为主要的抗凋亡蛋白，其通过阻断 ROS 的发生从而施展抗氧化应激和凋亡的作用【8】，相反，Bax则是增进凋亡的主要分子，其重要是通过阻断 Bcl-2 的功能来实现增进凋亡的作用【9】。

在本部分研讨中，现AGEs 在随着浓度的增长情形下，可导致Bax的增长，而Bcl-2 的含量则降低，二者的比值也降低。当Bcl/Bax 蛋白表达量比例在AGEs 浓度400μg/ml 时，二者的比值降落约为50﹪，这阐明高浓度的AGEs具有较强烈的促凋亡作用，导致细胞呈现凋亡增长。

然而，在随后的干涉试验中我们发现，在氢气的作用下，AGEs所引起的细胞凋亡作用能被氢气显著削弱，阐明这是氢气在AGEs 所引起的细胞凋亡中起着掩护作用的机制之一。

综合第一章的试验成果来看，氢气能通过降低细胞的氧化应激，以及上调细胞的抗凋亡蛋白表达施展其凋亡掩护作用。

国内氢气干涉改善糖尿病患者症状临床实验

实验对象

2016年6月—2017年9月，在多个社区卫生中心登记并定期检测血糖的2型糖尿病患者 76例。其中男36例、女40例，年龄51~65 岁，病程1~12年，平均6.2年。

纳入尺度

符合 WHO于 1999 年提出的 2 型糖尿病诊断尺度，正在接受三甲医院的正规口服降糖药治疗。

实验方案

患者每天到所属的社区卫生中心领取富氢水，500毫升/天，现场饮用，15分钟内喝完，两次饮水间隔为18~24h。由专人监视并登记，连续30天。

30天后，采集早晨空腹静脉血，检测空腹血糖、GHbA1c、LDL 和 HDL;采取采取硫代巴比妥酸法检测MDA，流式细胞仪检测 ROS，二硫代硝基苯甲酸比色法检测 GSH-PX，黄嘌呤氧化酶法检测 SOD。

实验成果

患者饮用富氢水30天后，血清MDA和 NO显著降低，GSH-PX和 SOD 显著升高，与饮用富氢水前比拟，差别有统计学意义。

氧化应激指标中，MDA 的变化值与 HbA1c 和 LDL 程度均呈正相干，ROS 的变化值与 HbA1c 程度和病程呈正相干，GSH-PX 变化值与 LDL 程度呈正相干，所有氧化 / 抗氧化指标变化值与年龄、平均动脉压、BMI、空腹血糖、HDL 和 IL-1/6 程度均无相干性。

实验结论

氢气除了直接肃清糖尿病人体内的 ROS，还通过加强 GSH-PX 和 SOD活性进一步减少 ROS，减轻脂质过氧化，降低 MDA程度，有助于降低糖尿病并发症的风险。

本研讨证实氢气可有效减轻 2 型糖尿病患者过氧化状况，克制脂质过氧化损伤，对病程长、吸烟或者血清 HbA1c 和 LDL 程度较高的患者，氢气可能有更好的抗氧化掩护作用，有助于社区医生参考这些指标选择最合适的病例，进步氢气治疗的针对性【10】。

国外氢气干涉改善糖尿病患者症状临床实验

该实验发表于《Diabetology International》(糖尿病国际医学)，由日本糖尿病学会、日本东北大学仙台分校(原仙台医科大学)、结合日本多地医院结合进行。(该实验为多中心、前瞻性、双盲、随机对比实验)

实验对象

参与实验的患者，年龄在20至80岁之间，无胰岛素治疗史，之前未接受过氢气干涉，最终由50名患者入选。

实验方案

将患者分为氢气干涉组、对比组，每组25人，随机分配。氢气干涉组每天饮用500-2000毫升富氢水，对比组饮用普通水，两组患者在实验期间，生涯饮食、服药等，均维持原先习性。3个月后，对两组患者的生理指标进行检测。

实验成果

3个月，两组患者生理指标变化如下表所示，其中EFW代表氢气干涉组，FW代表对比组。

实验结论

本实验的最终目标，是通过胰岛素抵御的稳态评估模型(HOMA-IR)，评估3个月后患者胰岛素抵御(IR)的变化。

通过对实验数据的剖析，发现虽然氢气干涉组(EHW)和对比组(f'w)组间HOMA-IR的变化无明显差别，但是氢气干涉组(EHW)的乳酸程度明显降落，这种降低与HOMA-IR，空腹血糖、空腹胰岛素程度的降低明显相干。

另外，在HOMA-IR>1.73的氢气干涉组(EHW)患者中，血清乳酸程度变化，与90分钟后的胰岛素增量、血糖负荷减少明显相干。同时，实验期间，所有患者未呈现不良反响。

研讨团队以为，本次实验验证了氢气通过克制氧化应激(Oxidative Stress，OS)，改善胰岛素抵御(HOMAIR)的结论。同时，氧化应激问题越严重，这种改善后果越显著。这是由于氧化应激会影响空腹血糖、加重胰岛素抵御。

在对比组和氢气干涉组中，分离由有16名患者，和17名患者，在实验期间接受了二甲双胍治疗。实验期间，接受二甲双胍治疗和未接受二甲双胍治疗的患者，空腹血糖、空腹胰岛素、血清乳酸、尿液和血清尿酸程度变化没有明显差别。阐明本研讨中视察到的氢气干涉组患者生理指标的变化，是氢气干涉而不是药物治疗引起的。

此外，氢气干涉仅克制了氧化应激，并且仅克制非生理进程导致的胰岛素抵御。阐明氢气干涉没有禁忌症，对于胰岛素抵御升高的二型糖尿病患者更有益【11】。

氢气干涉改善糖尿病患者症状的个案研讨

患者基础情形：

患者今年40岁，二型糖尿病确诊7年，实验前糖化血红蛋白11%，餐后2小时血糖>9.0mmol/L，空腹血糖>13mmol/L。

患者曾尝试通过活动、健身等方法掌握血糖，但没有后果;日常服用的药物包含格列美脲片、拜糖平等;患者有10年吸烟史，于2021年戒烟，至实验前戒烟已半年，无酗酒等其他不良癖好。

实验进程

实验在2022年1月开端，至2022年5月31日，因疫情中止。

第一阶段：2022年1月~3月，通过服药掌握血糖，每日测量血糖变化情形，作为基线数据;

第二阶段：3月27-4月2日，为氢气+氢水+药物共同干涉掌握血糖;

第三阶段：4月3日清明假期至4月13日，暂停氢水+氢气干涉，仅靠药物掌握血;

第四阶段：4月14日，至5月31日止，氢气+氢水+药物共同干涉掌握血糖。

实验记载

实验期间，血糖变化的总趋势(均为7天平均数据)。患者单纯依附药物掌握血糖波动极大，阐明药物干涉已经无法有效正常掌握血糖，调查患者生涯习性得知，患者经常在睡前点外卖，造成晚间血糖飙升。

第二阶段，患者开端规律作息、饮食，并改掉了睡前点外卖的不良习性。

第二阶段患者每日饮食、服药情形

如上图所示，在开端氢气+氢水+药物结合干涉后，同时戒掉睡前点外卖的不良生涯习性后，患者血糖回归正常程度。

第三阶段，因清明节假期，之后一周结束干涉，同时维持之前的饮食、服药情形，血糖呈现波动，夜间血糖显著高于氢气+氢水+药物结合干涉期间血糖，但仍在正常规模内(<10mmol/L)

第三阶段患者日常饮食、服药情形

第四阶段，患者恢复结合干涉，至5月底因疫情回家办公期间，血糖变化情形，可以看出血糖整体程度明显降落，波动减小，参考2小时血糖≤8.0mmol/L，空腹血糖降到6.0mmol/L，完整到达正常程度。患者在此期间，生涯、服药规律同第二阶段。

如上图所示，恢复氢气+氢水+药物结合干涉后，患者5月整月的血糖安稳，与1月形成鲜明对照。糖化血红蛋白程度6.3%，餐后2小时血糖<10mmol/L，空腹血糖<6mmol/L，血糖波动安稳，日常血糖的波动区间掌握在5~8mmol/L。

专家点评

全国首部《家用氢气机》行业尺度起草委员会成员，北京金博智慧健康科技有限公司的创始人兼CEO——褚明礼老师以为：

在以上试验中，一方面证实了氢气能降低内皮细胞在AGEs的诱导下所发生的氧化应激，其具体的机制是降低ROS的程度，增长GSH-PX和SOD的程度和活性，施展抗氧化应激的作用。

另一方面，氢气在AGEs所导致的细胞凋亡中，其重要是增长Bcl-2/Bax蛋白比例，从而施展抗凋亡的作用，从而阻断内皮细胞的凋亡。因此，氢气的这种掩护作用，在改善糖尿病患者主要生化指标(糖化血红蛋白、血糖等)、预防糖尿病导致的动脉硬化等并发症方面，具有积极作用。

通过我国学者和日本学者的临床实验，进一步阐明氢气改善糖尿病患者的生理指标，是通过克制氧化应激实现的。通过克制氧化应激，改善胰岛素抵御，从而减低空腹血糖、空腹胰岛素程度等指标，且没有不良反响。

同时，个体实验也证明，患者在改掉不良生涯习性(如睡前点外卖)后，采取氢水+氢气+药物结合干涉，在不转变处方的前提下，能够降低血糖波动，改善重要生化指标(糖化血红蛋白、空腹血糖等)。

因此，氢气干涉高效、安全，可作为2型糖尿病患者有效的辅助治疗手腕，而坚持生涯规律，改掉不良癖好，更利于病情的稳固。

参考文献

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