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高压氧悖论和大脑疾病治疗 精选

已有 2906 次阅读 2023-5-31 06:01 |系统分类:科研笔记

高压氧临床应用非常流行,高压氧的传说更流行。高压氧确实能治疗某些疾病,例如血管内气泡、厌氧菌感染、一氧化碳中毒,对疼痛、高血压、抑郁症也可能有一定作用,但对解决高考成绩并没有有效的证据。高压氧的作用主要有两类,一是解决组织缺氧问题,二是通过影响身体组织细胞产生的间接效应。而间接作用主要来自氧气的毒性效应,产生的诱导耐受作用。这就是所谓的高氧缺氧悖论。

中枢神经系统(CNS)被认为缺乏受伤后固有的再生能力,而我们身体的其他组织具有这种能力。神经干细胞的存在也受到怀疑。在理解我们大脑生理学方面的差距促使研究人员和制药公司研究缓解症状的疗法和药物,而不是关注潜在的生物学。最近积累的证据表明,成体神经元干细胞的存在和大脑再生在适当的条件下是可行的。

Frontiers | Editorial: Hyperbaric oxygen and the brain (frontiersin.org)

神经干细胞有可能产生大多数不同类型的神经元和神经胶质细胞。然而,神经干细胞主要集中在脑室下区和海马体,新生成神经元必须迁移到其目标目的地并整合到其新环境中。据估计,即使在健康大脑中,这些新神经元中也只有三分之一到达目的地。这种内源性再生反应是有限的,因为这些新产生的细胞的迁移,整合和存活由于不利的环境而不成功。

高压氧疗法(HBOT)的使用,利用高氧/缺氧悖论HHP),代表了当今临床上已经使用的治疗干预措施之一,用于诱导受损脑组织再生的特定目标。所谓高氧/缺氧悖论简单说就是缺氧和高氧具有类似效应,可以利用高压氧的这种类缺氧效应,诱发身体自身抗缺氧适应性效应,这给高压氧治疗疾病提供了理论解释。

HHP是一种新范式,旨在增强内源性修复机制,同时提供最佳的微环境。通过利用反复间歇性高氧暴露,缺氧触发的介质和细胞机制在没有缺氧的情况下被矛盾地诱导。这些影响包括干细胞刺激、迁移和分化、线粒体增殖/生物发生、线粒体转移和血管生成(图1)重要的是,诱导缺氧诱导因子(HIF) 和血管内皮生长因子 (VEGF) 会导致高氧下新的血管生成(血管生成),从而提供所需的支持性修复环境(图1)

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HBOT方案利用HHP在使用HBOT治疗急性创伤性脑损伤(TBI)的效果已被许多临床前研究证明。人类随机对照研究显示,由于这些研究中纳入的患者的严重程度显著,因此对死亡率有显著影响,对神经系统结局/功能有不确定的影响。Chen等人对中重度急性TBI患者的前瞻性对照试验显示,对神经系统预后、认知功能、损伤量、电生理标志物和生物标志物有效。随着其他高质量随机对照试验的计划,我们预计TBI患者护理将发生革命,包括正确设计的HBOT方案。

在过去的10年中,HBOT对处于慢性期的TBI幸存者的治疗一直存在争议。主要的方法学缺陷和缺乏患者使大规模研究失败。然而,来自患有慢性轻度TBI(即所谓的脑震荡后综合征)的成人和儿童的适当对照和设计的试验的质量数据显示,症状,认知,情绪,行为和生活质量显着改善。然而,基于客观测量的患者选择仍然至关重要。

在衰老过程中,神经干细胞及其祖细胞表现出减少的增殖和神经元产生,这被认为会导致与年龄相关的认知障碍。就像我们身体的大多数身体器官一样,我们大脑的再生能力在40岁以后会下降,因此再生和退化之间的净平衡倾向于退化。最近,新的HBOT协议,最大化HHP效应,已经证明了能促进大脑再生,并在所谓的正常老龄化人群中增强了认知功能。Maroon提供了一份引人入胜的报告,记录了在接受基于HHPHBOT协议后的客观结果。除了增强认知功能和大脑灌注外,他还报告了客观的身体表现以及与衰老相关的生物标志物,这可以表明HHP对人体衰老的一般再生作用,而不是大脑的特定影响。这些发现也与之前的结果一致,表明相同的HBOT方案可以诱导端粒伸长并减少衰老细胞计数。

缺氧环境在癌症发展中也起着至关重要的作用。由于癌细胞线粒体的独特性,癌细胞可以利用葡萄糖的厌氧发酵作为能量,即所谓的Warburg效应。这使得癌细胞在缺氧环境中比正常健康细胞具有生存优势。上述HHP对微环境的影响可能具有抗癌作用,特别是在胶质母细胞瘤(GBM)脑肿瘤中。众所周知,实体瘤(包括GBM)会产生局部缺氧和进行性组织坏死,这限制了许多化疗和放疗效果。通过有效的血管生成产生新的途径,与肿瘤产生的异常血管生成区分开来,并通过扩散提供高水平的氧气,基于HHP的方案可以改变肿瘤微环境并抵消肿瘤的缺氧。HHP 也可能与化疗和/或放疗协同作用。此外,HHP方案已被证明可以诱导星形胶质细胞之间的线粒体转移到神经元,这可能在抗癌作用中发挥额外的作用。科斯塔等.GBM放化疗联合HBOT效应的最新数据进行文献综述。

HHP方案基于反复的高氧暴露,这引发了细胞保护蛋白(包括抗氧化清除剂)表达的激增。反过来,由更高水平的这些蛋白质形成新的稳态,这增强了细胞对有害刺激的耐受性。因此,在各种动物模型中,HBOT预处理方案已被建议在大脑,皮肤,脊髓,肝脏,肾脏和心脏的预期缺血再灌注损伤中提供组织保护作用。此外,一些人体研究已经证明了不同手术(冠状动脉旁路移植术、腹部成形术)之前的术前疗效。奥斯特洛夫斯基等.报告涉及蛋白酶体的一种新的可能的预处理机制。

总之,当前的主题提供了神经科学中基于HHPHBOT协议的未来。我们感谢作者的宝贵贡献和努力,并鼓励更多的研究小组在其他临床环境中进一步研究这种有前途的干预措施。



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