氢气和减肥【欧洲】可能机制

氢气在肥胖治疗中的作用：通过调节胰高血糖素样肽-1（GLP-1）、鸢尾素（Irisin）和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）来改善代谢

 Medical Gas Research

肥胖和非传染性疾病的日益流行已成为全球主要的健康问题，导致了较高的发病率和死亡率。这些疾病不仅给医疗保健系统带来了沉重负担，也影响了世界各地人们的生活质量。随着这些挑战的不断加剧，迫切需要探索有效、经济且易于获得的治疗方案。尽管传统的药物干预措施已显示出一定疗效，但它们往往存在局限性，包括副作用和（或）高昂的成本，这凸显了研究替代或辅助方法来解决这些复杂健康问题的重要性。膳食补充剂通过对代谢途径产生影响，提供了一种很有前景的辅助治疗方法。最近在代谢调节研究方面取得的进展，包括胰高血糖素样肽-1（GLP-1）等肠道激素的作用，为创新治疗方法开辟了新的可能性。基于这一目标，我们提出氢气（H₂，氢气）作为一种有潜力的辅助补充策略，用于管理肥胖及相关的非传染性疾病。

氢气是一种医用气体，其抗氧化、抗炎和信号传导特性已在超过100种疾病模型的1000多项研究中得到广泛证实。它在改善从代谢性疾病到慢性全身性炎症性疾病的临床终点指标和替代标志物方面显示出显著效果。例如，一项为期6个月的随机临床试验，涉及1088名接受标准抗糖尿病治疗的2型糖尿病（T2DM）患者，其中部分患者补充吸入氢气，部分不补充。结果表明，长期使用氢气可显著改善关键的代谢参数。具体而言，氢气组患者的糖化血红蛋白、空腹血糖和总胆固醇水平降低，同时胰岛素抵抗的稳态模型评估（HOMA-IR）和β细胞功能的稳态模型评估（HOMA-β）指数得到改善，这凸显了氢气疗法对代谢健康的潜在影响。在相关研究中，我们的研究团队进行了一项荟萃分析，展示了富氢水（HRW）在临床人群血脂谱方面的潜力。我们的研究结果显示，在接受富氢水干预后，总胆固醇、低密度脂蛋白和甘油三酯水平显著下降。这些结果突出了氢气在代谢健康中的关键作用，表明氢气不仅可以调节血脂谱，还可能影响胰岛素和胃饥饿素——这两种对血糖调节至关重要的关键激素。

解释氢气对胰岛素作用的主要机制之一涉及对过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）的调节。例如，早期研究表明，给雄性db/db糖尿病小鼠连续两周饮用富氢水，会增加PGC-1α的表达，显著影响它们的代谢状况。此外，富氢水对PGC-1α表达的潜在调节作用可能还与鸢尾素有关。鸢尾素是一种通过裂解III型纤连蛋白结构域包含蛋白5（FNDC5）释放到血液中的肌动蛋白。肌肉中PGC-1α的表达会刺激FNDC5表达增加，进而直接影响鸢尾素的循环水平。鸢尾素可增强脂肪细胞和肌细胞的代谢活性，同时对肥胖、胰岛素抵抗和非酒精性脂肪肝病具有保护作用，这些代谢益处与炎症标志物相关。这表明鸢尾素可能参与调节炎症反应，并且很有可能这种与鸢尾素相关的机制部分解释了氢气的抗炎和抗氧化作用。氢气与鸢尾素之间可能存在的联系，可能会显著改变氢气应用的研究视角。

近年来，针对GLP-1的治疗研究受到了广泛关注。研究表明，使用GLP-1受体激动剂治疗可带来诸多益处，包括改善2型糖尿病患者的心血管结局、降低死亡率和改善肾功能。此外，无论是否患有2型糖尿病，GLP-1受体激动剂都能促进超重和肥胖个体的体重减轻。因此，寻找能够调节GLP-1分泌的治疗方法或补充剂已成为代谢研究的一个重点。氢气可能通过多种途径影响GLP-1的分泌，包括涉及PGC-1α和肠道微生物群的途径，从而有可能增强其作用效果。PGC-1α主要因其参与肝脏、骨骼肌和脂肪组织等多种组织中的线粒体生物发生、脂肪酸氧化和能量稳态调节而为人所知。它的激活可以影响与GLP-1调节的代谢途径可能相交的代谢通路。例如，GLP-1在改善肝脏脂肪堆积方面的作用可能涉及与线粒体功能和脂肪代谢相关的途径，而这些正是PGC-1α发挥关键作用的领域。此外，研究表明GLP-1可以调节线粒体保护基因PGC-1α。GLP-1通过下调miR-23a增加PGC-1α的表达，从而抑制肝细胞凋亡。而且，它还增强了线粒体解偶联蛋白2的活性，该蛋白通过减轻线粒体应激来减少细胞凋亡，进一步强调了这些途径在细胞保护中的相互关联作用。相反，氢气在调节肠道微生物群方面发挥着作用，从而间接影响GLP-1的分泌。研究表明，短链脂肪酸（SCFA）可以调节肠道激素的释放，包括触发GLP-1的分泌。某些肠道细菌通过产生如丁酸等短链脂肪酸来刺激GLP-1的释放，已知这些短链脂肪酸可激活肠道中产生GLP-1的L细胞。先前的一项研究发现，对10名中年超重个体（其中5名女性）补充氢气12周后，改变了他们体内的短链脂肪酸水平，特别是丙酸和丁酸。通过促进健康的肠道微生物环境，氢气可能会增强短链脂肪酸的产生，从而促进GLP-1的分泌并改善代谢调节。随着越来越多的证据不断涌现，氢气通过抗炎作用、调节肠道微生物群和增强PGC-1α来调节GLP-1分泌的作用，为代谢研究提供了一个很有前景的方向。

总之，我们认为氢气可以作为代谢疾病患者有价值的辅助治疗手段（见图1）。然而，要阐明其作用机制并扩大其在管理2型糖尿病、肥胖和代谢综合征等疾病方面的治疗潜力，还需要进一步的基础和实验研究。

图1： 氢气介导的对PGC-1α、鸢尾素和GLP-1表达的调节。氢气（氢气）对代谢健康的影响是多方面的。首先，氢气增强了过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）的活性，随后通过III型纤连蛋白结构域包含蛋白5（FNDC5）途径促进了鸢尾素的产生。此外，PGC-1α与胰高血糖素样肽-1（GLP-1）形成正反馈循环，共同对代谢健康产生有益影响。另外，氢气通过促进短链脂肪酸（SCFA），特别是丁酸和丙酸的产生，对肠道微生物群产生积极影响。这些短链脂肪酸已被证明可以增强GLP-1的分泌，形成一个正反馈循环，进一步支持代谢调节。使用Adobe Photoshop CS6制作。