大量基础和临床医学研究表明，氢气具有抗炎症抗氧化作用。老年认知障碍是高龄人群容易发生的普遍问题，目前缺乏有效的预防手段。老年认知障碍可能和大脑缺氧和炎症等导致的氧化损伤有关。基于这一认识，有学者探索了氢气吸入对老年认知障碍的作用。本研究的重点是对相对更健康的社区人群，采用小剂量氢气吸入，就是每天吸入30分钟2%的氢气，连续30天。对这些老人的认知障碍行为学改变和相关生化指标都有一定改善作用。根据这个研究，考虑到氢气对人的安全性，作者认为，氢气吸入可作为预防老年人认知障碍的理想方法。

本研究讨论了氢气作为一种多功能治疗剂的应用。报告指出，吸入氢气是安全的，并且对一系列疾病有积极的影响，包括阿尔茨海默病（AD）。研究人员对不同年龄段的社区居住成年人进行了为期4周的每天30分钟2%氢气吸入治疗，并评估了治疗后总白细胞计数和差异白细胞计数与AD风险之间的关系。结果显示，氢气吸入对总白细胞计数和差异白细胞计数没有不良影响，表明它是安全的并且具有良好的耐受性。此外，研究人员还评估了氧化应激标志物（如活性氧物种和一氧化氮）以及与痴呆相关的生物标志物（如β位点APP切割酶1（BACE-1）、淀粉样β蛋白（Aβ）、脑源性神经营养因子（BDNF）、血管内皮生长因子A（VEGF-A）、T-tau、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和炎症细胞因子（白细胞介素-6）等。

结果显示，大多数情况下，经过治疗后，参与者的认知状况明显改善。总之，这些结果表明，氢气吸入可能是改善社区居住的不同年龄成年人认知功能障碍的一种有效方法。（2%的氢气吸入30分钟，时间短，浓度小，没有燃烧风险，非常安全。持续4周时间比较短，但效果还是很不错的！如果延长吸入时间，增加浓度，延长吸入总时程到1年以上，效果可能会更好。这非常值得开展大规模临床试验）

该论文作者来自韩国延世大学。

Rahman MH, Bajgai J, Sharma S, Jeong ES, Goh SH, Jang YG, Kim CS, Lee KJ. Effects of Hydrogen Gas Inhalation on Community-Dwelling Adults of Various Ages: A Single-Arm, Open-Label, Prospective Clinical Trial. Antioxidants (Basel). 2023 Jun 8;12(6):1241.

临床试验入选标准的关键组成部分是使用生物标志物，这些标志物可以可靠地识别阿尔茨海默病（AD）在个体一生中的病理过程。AD的发病率在65岁时为3%，每5-6年翻一番[1]。预计到2025年，韩国将成为一个超老龄社会，距离成为老年社会仅有8年时间。到2045年，老年人口比例预计将增加37%[2]。全球约有5000万人患有痴呆症，每年新诊断出近1000万例[1]。据预测，到2020年，韩国65岁以上人群中痴呆症的患病率将为10.25%，即约83万人。然而，预计到2050年，这一比例将增加约15.91%，新增患者将达到302万人[2]。因此，需要有效的治疗和预防策略来应对这一全球性问题。据报道，与痴呆症相关的最常见的神经病理性脑变化最早可能在症状出现前20年开始；可以通过潜在的生物标志物进一步评估这些变化，以确定治疗措施[3]。生物系统中的正常代谢涉及活性氧物质（ROS）的产生。自由基是非常活跃的物质，可以引发一系列损害细胞的反应。然而，即使在理想情况下，细胞也会自然产生自由基，这些自由基通常被内源性酶细胞抗氧化过程所中和[4]。在AD患者中，由蛋白质、脂质和DNA氧化引起的氧化应激和细胞损伤似乎先于认知衰退的发展[5]。因此，通过包括生物标志物测试、快速认知评估和确认性神经认知测试在内的全面评估，在社区中识别这类患者非常重要。由于血液基线生物标志物侵入性较小、风险较低且总体准确性可与更为成熟的脑脊液（CSF）生物标志物相媲美，因此近期已成为研究的焦点。因为其在大脑中引起氧化应激，淀粉样β蛋白（Aβ）在AD患者的神经退行性变中起着主要作用[6,7]。Aβ异常产生和聚集是病症发生前数十年就开始的病理生理标志，导致突触丧失、神经元死亡和临床痴呆。Aβ是研究最多的血液生物标志物（无论是血浆还是血清）。因此，监测无症状个体中的淀粉样过程可能有助于识别那些在早期阶段发展为AD的人[8]。此外，还发现了其他潜在的AD病理早期检测生物标志物，如血浆蛋白、脂质、Aβ-40、Aβ-42及其比值、tau和β分泌酶1（BACE-1）[9,10]。神经营养因子，如脑源性神经营养因子（BDNF），也可能参与AD发病机制[11]。此外，反应性星形胶质细胞与患者大脑中几种促炎和有毒介质的主动产生有关，这可能导致突触功能障碍[12,13]。白细胞介素-6（IL-6）和其他炎症分子也与AD有关[14]。AD的病理改变与几种趋化因子的上调有关，包括单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）[15]。年龄已与日本社区中较高的MCP-1水平有关，这可能是受老龄化人口影响[15]。血管内皮生长因子（VEGFs）在血管和神经细胞的发育和维护中起作用[16]。在AD患者的大脑中，血脑屏障（BBB）通透性增加、周细胞丢失和严重缠结病变已与VEGF水平升高有关[17,18]。

在临床环境中解决年龄相关记忆障碍的方法有很多。其中一种方法是使用氢气进行治疗。氢气是一种新颖的天然抗氧化剂，与大多数生物分子反应性低且具有优良的治疗特性[19]。氢气能选择性地中和羟基（•OH）和过氧亚硝酸根（ONOO−）等自由基[19]。最近的一项研究发现，向健康的老年人施用氢气能积极影响几种与年龄相关的特征，如延长平均端粒长度和增加DNA甲基化的倾向[20]。据报告，每天摄入1000毫升氢水连续48周可以降低帕金森病的严重程度[21]。由于吸入1-4%的氢气已在医疗应用中显示出很好的效果，因此认为在这种低浓度下使用氢气是可行且安全的[22]。此外，洪和他的同事们报告说，氢水的给药减轻了疾病的严重程度，尤其是在情绪和认知领域[23]。另一项研究报告称，吸入氢气改善了老年女性的认知功能，表明氢气对于患有年龄相关认知缺陷的患者是有益的[24]。尽管有越来越多的证据表明氢气有益，但评估氢气作为健康老化人群血液基线生物标志物的有效性的研究仍然有限。因此，我们旨在调查4周氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人的认知性能和血液基线AD生物标志物的影响。

2材料和方法

2.1. 伦理审批 在进行涉及人类参与者的医学研究时，我们遵循了人体研究的伦理指南。临床研究的参与者是通过研究者发布的招募通知招募的。该研究已获得元淑大学原州世福兰斯基督教医院的研究审查委员会的批准（编号：CR323002），并在ClinicalTrials.gov网站上注册，注册编号为NCT05891938。只有获得签署的同意书的患者才能参加。参与者可以随时退出实验。同意书中的问卷并未对参与者进行批评。本调查的所有发现都保持私密和保密。

在获得元淑大学原州世福兰斯基督教医院的机构审查委员会批准后，研究对象签署了许可表格。选择符合预定标准的男性和女性参与者。愿意参与的人员被分配了筛查号码。记录了每个患者的体检数据（身高和体重）、人口统计资料（性别和年龄）、病史和生命体征（体温、血压和脉搏）。最终，从该研究中选择了符合入选标准51名参与者，如图1所示。记录了入选参与者的基本特征、生命体征、伴随症状、心理问题和近期生活方式的变化。

氢气由氢气发生器公司设计和提供（GOOTZ Co., Ltd., Yangju-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea）。本研究使用鼻导管进行了2%氢气+98%过滤空气吸入（每天30分钟），为期4周。入选和排除标准如下表1所示。此外，在本研究中还记录了性别、教育程度、收缩压和舒张压，以获取基线数据，如表2所示。

2.2. 白细胞分类计数分析 将眼眶后神经丛血液采集并置于涂有乙二胺四乙酸（EDTA）的试管中。使用自动血细胞分析仪（HEMAVET HV950 FS；美国德鲁科学公司，达拉斯，得克萨斯州）测量总白细胞（WBC）和不同类型白细胞（包括淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞）的计数。

2.3. 总ROS估计 使用2–4-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）（美国剑桥市Abcam公司）的氧化作用评估血清中的总ROS产量。将总共50微升的血清样本放置在一个96孔板中。向孔中加入100微升浓度为10微摩尔的DCFH-DA，并在黑暗中孵育30分钟。然后使用DTX-880多模式微量板阅读器（贝克曼计数有限公司，加利福尼亚州富勒顿）在488纳米激发/525纳米发射条件下读取平板。

2.4. 一氧化氮水平估计 使用格里斯试剂（Promega Corp.，威斯康辛州麦迪逊市美国）测量血液中NO的产生；测试按照制造商的指示进行。简要地，准备标准品，并通过将50微升的血清样本加入孔中来测量亚硝酸盐水平。在每个孔中加入50微升磺胺溶液，并在室温下黑暗中孵育10分钟。然后在每个孔中加入50微升N-(1-萘基)乙二胺（NED）溶液，并在黑暗中孵育15分钟。使用SpectraMax® ABS Plus（分子装置公司，加利福尼亚州圣何塞市美国）在520纳米处测量OD。

2.5. BDNF水平测量 使用人类BDNF ELISA试剂盒（目录号：EH42RB）测量血清中总BDNF的水平。根据制造商的指示进行测试。将血清样品（20微升）添加到已建立的标准品中，并在室温下孵育2.5小时。将样本洗涤三次。随后，加入100微升生物素偶联物并孵育1小时。将样本洗涤三次，并将100微升链霉亲和素HRP溶液加入到每个孔中。再次孵育45分钟。之后，将100微升该溶液加入到每个孔中的TMB底物中，并在室温下孵育30分钟。使用SpectraMax® ABS Plus（分子装置公司，加利福尼亚州圣何塞市美国）在450纳米处测量OD。

2.6. BACE-1水平测量 使用人类BACE-1 ELISA试剂盒（目录号：ab267637）测量血清中总BACE-1的水平。根据制造商的指示进行测试，例如进行BACE-1水平估计时所执行的那些指示。将血清样品（20微升）添加到已建立的标准品中，并在室温下孵育2.5小时。将样本洗涤三次。随后，加入100微升生物素偶联物并孵育1小时。将样本洗涤三次，并将100微升链霉亲和素HRP溶液加入到每个孔中。再次孵育45分钟。之后，将100微升该溶液加入到每个孔中的TMB底物中，并在室温下孵育30分钟。使用SpectraMax® ABS Plus（分子装置公司，加利福尼亚州圣何塞市美国）在450纳米处测量OD。

2.7. 通过多重检测方法检测炎症细胞因子、Aβ和tau蛋白 使用Bio-Rad公司的Bead Array Suspension Multiplex Kit（美国圣地亚哥，加利福尼亚州）来测试血液中的炎症细胞因子水平，包括IL-6、MCP-1、Aβ、t-tau、p-tau和VEGF-A。每个标准浓度都重新悬浮在标准稀释剂中，以创建标准品的连续稀释液。将珠子组合与典型的血清样品混合。洗涤后，将板在4°C下孵育18小时。添加检测抗体后，将板在室温下孵育1小时。然后将板涂上链霉亲和素–藻红蛋白溶液，并在室温下静置30分钟。使用Millipore Corporation（美国马萨诸塞州比勒利卡）进行检测后，应用测定缓冲液。

3 研究结果 

3.1. 氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人总白细胞计数和差异白细胞计数的影响

3.2. 氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人ROS和NO的影响 氧化应激参与衰老和AD的进展[25]；它是认知衰老和神经退行性疾病的主要机制之一。我们估计了总ROS和NO血清水平，以研究氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人的影响。治疗后，血清中的总细胞内ROS（p < 0.05）（图3A）和NO（p < 0.01）（图3B）水平显著降低。两种OS指标，即ROS和NO，表明氢气吸入对于治疗不同年龄段的认知障碍社区居住成年人是有益的，经过4周的治疗。

3.3. 氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人血清BACE-1水平的影响 BACE-1活性是从人死后大脑中分离出来的，因为AD神经病理学主要在皮层和海马体中发展。我们评估了可能的混杂变量对社区居住成年人血清BACE-1活性与认知诊断之间关系的影响。治疗后，总细胞内BACE-1水平（p < 0.01）显著降低（图4）。

3.4. 氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人血清BDNF水平的影响 在涉及患者的临床研究中，调查外周BDNF水平是有争议的。虽然一些研究表明AD患者具有比健康对照组更高的外周BDNF水平，但其他研究则发现相反的结果。在目前的研究中，我们研究了氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人血清BDNF水平的影响。与治疗前相比，治疗后社区居住成年人的血清BDNF水平显著增加（p < 0.001）；结果如图5所示。

3.5. 氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人血清Aβ-40、Aβ-42、t-Tau和p-Tau水平的影响 神经纤维缠结淀粉样斑块是由Aβ肽（Aβ1-40和Aβ1-42）组成的异常蛋白质沉积物，以及不溶性胞内高度磷酸化的tau蛋白（p-Tau）的积累，它们是AD脑病理学的标志。在这里，我们评估了暴露于氢气对不同年龄段社区居住成年人血清Aβ肽（Aβ1-40、Aβ1-42）、t-tau和p-Tau水平的影响。与治疗前相比，所有生物标志物均存在显著差异，如Aβ1-40（p < 0.01）、Aβ1-42（p < 0.05）、t-tau（p < 0.001）和p-Tau（p < 0.05），如图6所示。我们的研究结果表明，在4周治疗后，不同年龄段社区居住个体的痴呆症标志物（Aβ1-40和Aβ1-42）水平显著降低。

3.6. 氢气吸入对不同年龄段社区居住成年人血清MCP-1、IL-6和VEGF-A水平的影响

4.讨论

这项研究旨在调查不同年龄成年人吸入氢气的有效性。目前的临床试验结果支持氢气吸入在改善痴呆患者认知障碍及相关症状方面的有效性。此外，经过四周的氢气吸入治疗，未记录到任何不良反应，因此可以认为氢气吸入是一种安全且耐受良好的健康补充剂，用于治疗社区居住的各种年龄的AD患者。目前，没有血液基生物标志物可以在AD的临床前状态中检测到。Aβ斑块和神经纤维缠结是由于炎症和免疫功能障碍而发展起来的。通过刺激小胶质细胞，免疫反应最初降低了斑块对神经退行性疾病的负担[27]。为了阻止斑块的积累，会释放更多的炎性细胞因子，巨噬细胞数量增加[28]。在这一阶段，外周血细胞数量增加，包括淋巴细胞、中性粒细胞、单核细胞、血小板和淋巴细胞亚群，这些细胞参与炎症和免疫反应[29]。许多研究表明，AD和MCI患者的外周中性粒细胞计数显著增加或外周淋巴细胞数量减少[29]。研究结果表明，氢气吸入治疗没有引起任何不良反应，表明它是安全的。迄今为止，关于外周血细胞谱的变化还没有得出可靠的结论。敏感性和其他技术限制减缓了血液基生物标志物的发展。年龄相关疾病、它们的发展阶段和细胞信号通路都与ROS生成有关[30,31]。由于高氧消耗、高脂含量和缺乏抗氧化酶，神经元细胞比其他正常组织更容易受到氧化应激的影响[32]。导致AD发病机制的主要因素之一是大脑对ROS的脆弱性。氧化应激会不可逆地破坏细胞生物分子并破坏神经元活动[32]。研究结果表明，氢气吸入通过降低ROS水平来改善痴呆患者的认知功能。根据越来越多的研究，NO在包括AD和其他神经退行性痴呆在内的各种神经系统疾病中起着关键生理作用[32]。根据多项研究，缺血性脑损伤后海马区的神经元数量和颅骨皮质中的BDNF浓度均有所增加。慢性疾病和衰老引起的最恰当的描述是无症状的炎症过程[33]。这些发现强调了BDNF在缺血性脑损伤中的神经保护作用。对AD大脑的尸检显示BDNF浓度较高，如图4和图S2所示。这项研究还提出了一种补偿机制可以增加BDNF浓度的理论[34]。BACE-1是一种新发现的Ⅰ型跨膜天冬氨酸蛋白酶，与胃蛋白酶和逆转录病毒天冬氨酸蛋白酶共享501个氨基酸[35]。在淀粉样蛋白生成途径中，BACE1（β分泌酶）分解淀粉样前体蛋白（APP）以产生Aβ。因此，β分泌酶的治疗抑制将导致所有Aβ形式的合成减少，包括致病性的Aβ-42[36]。因此，了解BACE-1的生化特性对于确定AD的病因学中的可能治疗靶点至关重要。我们的研究表明，经过四周的治疗，氢气吸入治疗组的BACE-1水平显著低于治疗前组。我们的研究结果表明，氢气吸入可能是改善痴呆患者认知障碍的良好选择，如图3和图S1所示。

tau神经原纤维缠结和大脑组织内的淀粉样斑块都与AD有关。由于年龄相关的氧化应激代谢物的累积，神经毒性肽如可溶性或纤维状Aβ更有可能发生脑损伤。此外，Aβ的积累可能导致ROS生成增加；然而，尚不清楚AD是原发性还是继发性氧化应激过量。由于普遍认为Aβ是最早的AD物种并且可以轻松穿透BBB，因此它是血液基生物标志物的有希望的选择。然而，由于研究结果相互矛盾，它尚未被批准为血液分析的可靠信号。一项研究[33]发现，大脑中沉积的Aβ由42个氨基酸组成（Aβ-42）[37]。许多Aβ变体存在于AD患者中，但CSF中的Aβ-40和Aβ-42水平是最可靠的疾病指标。尽管这种淀粉样蛋白存在于人体中，但不止一次观察到患者CSF中的Aβ-42浓度与大脑中的Aβ水平相关[38]。CSF中最普遍的Aβ同种型Aβ-40是另一种Aβ衍生物，可能作为AD的可能生物标志物。许多研究观察处于AD风险的人发现Aβ-40或Aβ-42 [39]水平升高。此外，处于AD风险的人或Aβ-40和Aβ-42水平与患者发展痴呆的可能性无关的人群[40,41]中Aβ-40或Aβ-42浓度降低。我们的研究证明，经过四周的治疗，氢气吸入治疗组的Aβ-40/Aβ-42比值较治疗前组降低，并且改善了AD患者的认知障碍，如图5和图S3所示。

早期的研究还描述了高水平的脑脊液（CSF）t-tau，作为认知功能严重受损、AD快速进展和转化为中度痴呆的标志。这表明显著升高的CSF t-tau水平（表示更大的神经元损失）与广泛的皮层变化有更高的倾向性。在高tau水平个体中，CSF p-tau水平与除颞叶内侧区域外的其他区域神经元损失呈负相关，这暗示了可能存在更广泛的神经元损失。

研究结果表明，经过4周的氢气吸入治疗，t-Tau和p-Tau水平均显著降低，这对改善神经退行性疾病有效。

免疫调节失调促进神经变性并导致认知能力下降，包括突触损失和神经元死亡。这种状况的特征是持续和增加的胶质细胞极化。年龄相关的认知下降与血浆MCP-1水平和大脑的功能和解剖学改变有关。这一结果支持新近发展的理论，即在AD临床发作之前会发生脑膜炎性炎症。MCP-1水平在MCI和轻度至中度AD患者的血清中升高，而在AD发展的整个过程中下降，这进一步证实了这一发现。氢气吸入通过降低MCP-1水平改善了患有痴呆症患者的认知功能，这表明氢气可能是改善具有认知功能障碍的AD的良好候选者。

VEGF-A是AD等慢性疾病的风险因素。尽管结果并非完全一致，但VEGF一直被研究作为可能的AD生物标志物。一项研究发现，AD和脑血管病患者的脑脊液（CSF）中VEGF的水平高于健康对照者（即没有神经疾病或缺陷）。另一项研究发现，AD患者和认知健康的对照组之间没有CSF VEGF水平的差异。类似地，虽然VEGF启动子多态性增加了AD的风险，但在AD患者和对照组之间没有血清VEGF水平的变化。此外，在AD患者大脑中的Aβ斑块中积累的VEGF与VEGF的结合可能导致VEGF的短缺。因此，我们的研究结果使我们不确定低血液中的VEGF水平与AD之间的关联是由于VEGF对AD的主要保护作用还是由于Aβ斑块等AD病理学对血清VEGF水平的二次影响。

总之，氢气吸入对于改善老年人患神经退行性疾病的风险是一个良好的选择。然而，需要进一步的机制研究来完全阐明氢气吸入对社区居住的不同年龄段成年人的影响。