氢水治疗糖尿病周围神经病变

糖尿病是世界上影响最大、危害最大的疾病之一，可导致代谢损伤、心血管疾病和肥胖，并伴有血管并发症。高血糖引起的血管内皮细胞损伤可导致糖尿病周围神经病变、糖尿病肾病和视网膜病变等微血管并发症。
    糖尿病周围神经病变属于糖尿病神经病变中最常见的一类，是糖尿病最常见的慢性并发症之一。具体是指在排除其他原因的情况下，糖尿病患者出现与周围神经功能障碍相关的症状，临床表现为对称性疼痛和感觉异常，下肢症状较上肢多见。
    糖尿病周围神经病变是糖尿病最常见、最难治性的并发症，常表现为远端对称感觉运动多神经病和自主神经病变。超过50%的糖尿病患者随着慢性疾病的发展出现周围神经病变，其中40-50%的患者出现痛觉过敏、麻木、痛觉麻痹等疼痛症状。随着病情的加重，有的患者甚至出现下肢坏疽，最后不得不接受截肢手术。糖尿病是下肢截肢的主要原因，仅在美国每年就有大约8万糖尿病患者接受截肢手术。糖尿病引起的截肢疼痛和风险严重影响了人们的生活质量和身心健康，给社会和家庭带来巨大负担。但由于糖尿病的发病机制尚不清楚，只有通过控制血糖水平和减轻疼痛症状才能减轻患者的痛苦。因此，寻找多种致病机制的新药迫在眉睫。许多因素参与了糖尿病周围神经病变的发病机制，包括氧化应激、炎症前改变和晚期糖基化终末产物的形成。这些过程导致多种类型的细胞损伤，如神经元损伤和血管内皮损伤。在这些因素中，氧化应激和炎症机制在糖尿病神经病变的发病中起重要作用。有文献证实，单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)及其特异性受体C-C趋化因子受体2 (CCR2)在许多疾病的病理生理过程中作为炎症介质发挥重要作用。它们参与炎症反应的各个阶段，包括黏附、迁移、炎症物质的清除和修复，并从本质上调节炎症、免疫、感染等疾病。氢是近年来发现的一种新型抗氧化剂。过去，大多数生物学家认为氢在生理上是惰性的。细胞学和分子生物学研究证明，氢可以选择性地清除羟基自由基和过氧亚硝酸盐阴离子[6]。2009年，Mao等在高压下将氢溶于生理盐水中，制备0.6 mmol/L的富氢生理盐水(氢盐水)或饱氢介质，用于体内外实验。此后，氢盐水被广泛应用于不同疾病模型的研究，但其具体机制仍不清楚。与其他抗氧化剂相比，氢具有选择性、无毒性、渗透性强、无残留、成本低等特点，对多种疾病模型具有良好的保护和治疗作用。然而，其对糖尿病周围神经病变的影响迄今尚未有报道。由于糖尿病周围神经病变与氧化应激损伤和炎症反应密切相关，我们推测氢盐水可能是治疗糖尿病周围神经病变的临床有效药物。
    本研究目的探讨氢在糖尿病大鼠神经性疼痛治疗中的作用机制。将8周龄雄性SD大鼠随机分为对照组、模型组和氢处理组。氢治疗组在造模后第7、8周每日腹腔注射富氢盐水。造模前及造模后2、4、6、8周，检测小鼠坐骨神经神经功能、行为学变化及炎症因子TNF-α、IL-6水平，Western blotting检测MCP1、CCR2蛋白表达。结果发现，氢治疗组大鼠运动神经传导速度、热戒断潜伏期和机械戒断阈均显著升高。模型组大鼠坐骨神经TNF-α、IL-6水平明显高于对照组，氢处理组大鼠坐骨神经TNF-α、IL-6水平明显低于对照组。模型组大鼠坐骨神经MCP1、CCR2蛋白表达明显高于对照组。氢处理组表达明显低于模型组。氢通过抑制MCP1-CCR2信号通路减轻糖尿病大鼠周围神经炎症反应，减轻神经性疼痛。

    慢性高血糖引起的血管损害并发症可分为微血管和宏观血管两种类型。微血管并发症包括糖尿病神经病变、视网膜病变和肾病。糖尿病神经病变是糖尿病最常见、最难治性的并发症，影响到半数以上的糖尿病患者，其中近15%存在下肢截肢的风险，甚至危及生命。疼痛症状的早期表现为自发性疼痛、痛觉过敏和痛觉麻痹。后期表现为痛觉减退，严重影响患者的生活质量。由于糖尿病周围神经病变的病理机制复杂，目前尚无有效的治疗方法。STZ是一种专门破坏胰岛细胞的毒素。一次注射可导致突然的高血糖。STZ诱导的糖尿病模型是研究糖尿病周围神经病变最经典的模型。STZ模型通常显示疼痛行为、神经功能和神经形态的变化，与糖尿病患者的变化基本一致。早期神经系统症状通常以痛觉过敏、痛觉麻痹、神经传导速度减慢等时间依赖性加重为特征，晚期神经系统症状表现为痛觉减退、神经退行性变、脱髓鞘和表皮神经纤维丢失。通常在注射STZ后两周出现明显的痛觉过敏和痛觉麻痹，到第八周可继续加重。8周后出现痛觉减退等症状，这可能与神经纤维的不可逆转变性有关。神经功能指标包括运动神经传导速度和感觉神经传导速度，目前被认为是评价神经损伤程度的金标准。它们的下降是神经缺氧缺血的表现，在神经损伤的研究中比疼痛阈值的变化更为敏感和客观。在本研究中，参考文献方法建立模型，结果与上述理论一致。与对照组比较，注射STZ后48h大鼠出现多食、多饮、多尿等糖尿病症状，血糖升高至16.67 mmol/L以上。行为学和神经学实验结果显示，注射STZ后第14天，机械痛阈和热痛阈均显著降低，且直到注射后第8周，坐骨神经传导速度均显著降低，且呈时间依赖性。提示糖尿病周围神经病变成功诱导并继续发展。
    研究结果表明氢水可抑制糖尿病大鼠神经性痛觉过敏症状的加重和功能损害，且其作用与促炎细胞因子水平的降低有关。我们假设氢分子可能在神经系统的慢性氧化应激环境及其引起的炎症损伤中发挥保护作用，从而治疗糖尿病神经病变。注射STZ后6周，MCP1水平和CCR2在糖尿病周围神经病变组坐骨神经被连续注入小时显著下调14天，促炎细胞因子的含量受STZ也下降，热与机械痛阈值明显增加，神经传导速度明显提高。综上所述，氢可能通过抑制MCP1-CCR2信号通路的激活，降低糖尿病大鼠周围神经的炎症反应，从而改善神经痛。由于病变的发病机理的复杂性和有限的治疗效果，有必要找到一个综合治疗措施，以防止和恢复神经损伤和解决患者痛苦。
本研究来自南京大学附属医院。
Wang P, You L, Li Q, Wang H, Long Y, Chen W: Hydrogen relieves neuropathic pain in diabetic rats by inhibiting MCP1 and CCR2 expressions. Kafk as Univ Vet Fak Derg, 28 (2): 169-176, 2022.