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氢气治疗癌症的先进性和安全性,《医学气体研究》新观点

已有 1464 次阅读 2025-1-25 08:19 |个人分类:呼吸氢气|系统分类:科研笔记

氢气治疗癌症的先进性和安全性,《医学气体研究》新观点

目前,可用的癌症治疗方法,如手术、化疗、放疗和免疫疗法,存在一定局限性。由于全身毒性和耐药性问题,治疗效果可能不尽人意。最近,气体疗法在癌症治疗领域受到了广泛关注。多种气态分子,如一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、氧气、氢气、硫化氢(H₂S)和二氧化硫,因其抗癌特性而被研究(详见附加表1)。

然而,抗癌气体疗法的可靠性和潜在影响尚未完全明晰。人们正在探索精确且安全的气体治疗方法,以解决诸如操作难度大、递送系统复杂、水溶性低、组织穿透性强、在体内随机扩散、在靶组织中积累量低以及中毒风险等问题。此外,包括NO、H₂S和CO在内的大多数气体,其抗癌机制具有浓度依赖性。只有高浓度(≥nM)的气体才对癌细胞有毒性,而低浓度(< nM)的这些气体可能会逆转抗癌特性,起到保护癌细胞的作用。总体而言,这些方法大多存在局限性或毒性,在晚期癌症或转移病例中尤为明显。

这些气体大多具有毒性,原因在于它们与血红蛋白的结合亲和力很高,这给实际应用带来了严重风险,尤其是吸入方式的应用。

相比之下,分子氢(H₂)是一种无毒气体,不会像CO₂、NO或H₂S那样引发与血红蛋白相关的毒性。在包括肺癌、胆囊癌、肝癌和脑转移模型等多种癌症模型中,高含量的H₂抗氧化剂及其广泛的治疗潜力已得到研究。

H₂具有显著的抗氧化和神经保护作用,以及其他优势,例如能够迅速穿透血脑屏障、生物膜,并扩散到细胞质和细胞器中,且不会损害健康细胞。

此外,根据目标疾病的不同,H₂可以多种形式应用,如氢水、氢生理盐水和氢纳米晶体。不过,吸入氢气和口服富氢生理盐水是两种最常见的全身性氢气给药途径。在一些国家,H₂吸入疗法也被认为是最安全的H₂给药方式。

H₂吸入可能是一种简便且安全的癌症治疗方法。最近来自癌细胞系和动物模型的研究结果表明,H₂可通过调节多种调节因子和肿瘤标志物,影响异常细胞分裂(图1)。在HeLa异种移植小鼠模型中,H₂吸入可能会提高HeLa细胞的凋亡率、增殖和氧化应激水平。H₂可能通过调节转录因子过度表达亚基的表达来影响肿瘤生长,如缺氧诱导因子1α和核因子-κB p65亚基。

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1:H₂吸入对肿瘤细胞和正常细胞的影响。CD47:分化簇47;CDC42:细胞分裂控制蛋白42;H₂:分子氢;ROS:活性氧。

 

H₂可抑制肺癌细胞中的细胞分裂控制蛋白42和分化簇(CD)47,从而调节异常增殖,并增加肿瘤细胞对巨噬细胞和树突状细胞免疫攻击的敏感性。同样,H₂可促进肿瘤坏死因子α和白细胞介素6等促炎因子的表达。此外,氢气还能提高p53肿瘤抑制蛋白的表达水平。p53蛋白可破坏线粒体膜电位,诱导自噬,并抑制癌细胞中的活性氧。

日本玉名地区医疗中心的一项临床研究强调了H₂吸入改善癌症治疗的理念。该研究表明,每天吸入氢气3小时,可通过减少程序性细胞死亡1/CD8⁺ T细胞的数量,改善IV期结直肠癌患者的预后和总体生存率。外周血中终末耗竭的程序性细胞死亡1/CD8⁺ T细胞等因素,与无进展生存期和总体生存率较差相关。耗竭的CD8⁺ T细胞通常由于过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α失活导致的线粒体功能障碍,而丧失免疫潜能,进而导致癌症患者预后不良。

尽管H₂等气体信号分子在肿瘤细胞生长调节方面展现出诸多优势,但临床应用和成果仍较为匮乏。H₂给药仍存在一些不确定性。然而,一项研究表明,H₂可逆转诱导人类癌细胞系细胞增殖的效应。H₂抗癌疗法还可能面临其他挑战,如作用机制尚不完全明确、全身给药方式、靶向性差以及使用风险,如易燃易爆性。

相比之下,许多研究表明,氢气吸入至少对于呼吸道癌症而言,是治疗癌细胞最安全、最有效的方法。通过纳米载体介导的H₂递送,可更好地靶向其他肿瘤部位。

我们认为,鉴于H₂本身的生物安全性和显著的治疗潜力,H₂抗癌疗法是一种安全的辅助或支持性治疗方案,可提高传统癌症治疗的质量和效果。H₂抗癌疗法可通过提高生存率、生活质量和改善血液参数,将传统抗癌疗法的衰弱性副作用降至最低。处理和使用相关的问题可通过技术进步和安全预防措施加以解决。不过,作为一种独立的癌症治疗选择,仍建议在这方面开展大量临床研究工作。

Gupta, Nishant*; Abd EL-Gawaad, N. S.; Mallasiy, L. O.; Alghamdi, Saad; Yadav, Virendra Kumar. Hydrogen: an advanced and safest gas option for cancer treatment. Medical Gas Research 15(2):p 191-192, June 2025.

NG在River Engineering Private Limited担任研发官员,所有作者均无利益冲突。 



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