摘要

睡眠障礙指睡眠-覺醒過程中表現(xiàn)出來的各種功能障礙。睡眠質(zhì)量下降是人們常見的主訴，成年人群中長期睡眠障礙者可多至15%。

廣義的睡眠障礙應(yīng)該包括各種原因?qū)е碌?a href="http://m.luxecare.cn/jibing/shimian/" target="_blank">失眠、過度嗜睡、睡眠呼吸障礙以及睡眠行為異常，后者包括睡眠行走、睡眠驚恐、不寧腿綜合征等。

睡眠障礙最常見的是阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA），其特征是睡眠期間重復(fù)性上氣道阻塞。臨床數(shù)據(jù)顯示，OSA的發(fā)病率約為15%-24%，其伴隨的多種并發(fā)癥 嚴(yán)重?fù)p害身體健康。

睡眠障礙的一大危害，是通過間歇性缺氧條件（CIH），引起的認(rèn)知障礙。氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡被認(rèn)為是間歇性缺氧條件下導(dǎo)致認(rèn)知障礙的兩個(gè)主要方面。有證據(jù)表明，氧化應(yīng)激增加可誘發(fā)細(xì)胞功能障礙和細(xì)胞凋亡。因此，氧化應(yīng)激可能是CIH誘導(dǎo)的神經(jīng)認(rèn)知和記憶功能受損的主要原因。

氫（氫氣）是一種新型有效的抗氧化劑，可以選擇性地清除具有生理功能的羥基自由基（OH -）和過氧亞鹽（ONOO -）。許多研究已經(jīng)確定，分子氫由于其抗氧化和抗炎活性而被報(bào)道為潛在的神經(jīng)保護(hù)劑。例如，氫氣通過抑制核NF-kB活化和海馬神經(jīng)炎癥來緩解七氟醚誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性；以前的研究還發(fā)現(xiàn)，富氫鹽水通過抑制氧化應(yīng)激來改善Aβ誘導(dǎo)的阿爾茨海默病大鼠的記憶障礙。因此，本研究的目的是確定氫氣是否可以改善睡眠障礙引起的認(rèn)知障礙。

第一章 氫氣通過抗氧化、抗細(xì)胞凋亡作用治療睡眠障礙引起的神經(jīng)認(rèn)知障礙實(shí)驗(yàn)分析

我們在雄性成年大鼠（北京維塔河實(shí)驗(yàn)動物技術(shù)公司）進(jìn)行了所有實(shí)驗(yàn)，該大鼠在加入方案時(shí)體重為190-200g。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持恒定的溫度，濕度和12小時(shí)的明暗循環(huán)。食物和水是隨意提供的。

將大鼠隨機(jī)分為4組（每組12只大鼠），包括正常型、CIH型、氫氣型和CIH+氫氣組。（CIH=模擬睡眠障礙引起的慢性間歇性缺氧環(huán)境）

正常睡眠組：暴露于正常空氣中的大鼠；

CIH組：大鼠暴露于CIH 8小時(shí)/天，35天;

氫氣組：大鼠每天接觸氫氣2小時(shí)后，回到正?？諝猸h(huán)境中8小時(shí)；

CIH + 氫氣組：大鼠每天暴露于氫氣2小時(shí)后暴露8小時(shí)的CIH環(huán)境中。

CIH環(huán)境（模擬睡眠障礙引起的慢性間歇性缺氧環(huán)境）

將動物置于透明塑料室中，腔室中的氧氣濃度每3分鐘從21%變?yōu)?%。暴露周期重復(fù)8小時(shí)/天，7天/周， 持續(xù)5周。大鼠從上午8：00至下午4：00暴露于CIH環(huán)境中。正常型和氫氣組大鼠總是用室內(nèi)空氣治療。完成暴露后，將動物隨機(jī)分配到各個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行生理研究。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1、氫氣抑制CIH誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激效應(yīng)

為了評估氫氣治療對模型中氧化應(yīng)激的影響，我們測量了海馬體中MDA，SOD 的水平或活性。通過測試MDA水平來評估脂質(zhì)過氧化（LPO）。

結(jié)果表明， CIH組的MDA水平顯著升高，氫氣處理降低（CIH組相比，圖B）。同時(shí)，CIH組SOD水平顯著降低，說明氫氣處理可增加 SOD水平（CIH組相比，圖A）。

2、氫氣抑制CIH誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡的影響

海馬神經(jīng)元凋亡的結(jié)果通過TUNEL染色和蛋白質(zhì)印跡測定得到證實(shí)。進(jìn)一步的研究確認(rèn)氫氣在暴露于CIH環(huán)境的大鼠的海馬神經(jīng)元上的抗凋亡。

如上圖所示，CIH組顯著增加了海馬CA1、CA3和DG區(qū)神經(jīng)元的凋亡（與諾莫希亞組相比），而CIH+氫氣組與CIH組相比，有效減弱了神經(jīng)元凋亡。

如上圖所示，CIH組Bcl-2/Bax的比例下調(diào)（與正常氧組相比）。說明在CIH暴露期間，同時(shí)用氫氣治療，可以增加Bcl-2 / Bax比的表達(dá) （與CIH組相比）。數(shù)據(jù)表明，吸入氫氣氣體可以減少CIH誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡， 并有效防止神經(jīng)元損傷。

第二章 氫氣治療睡眠障礙引起的神經(jīng)認(rèn)知障礙機(jī)制討論

在上一章中，我們研究了氫氣是否可以通過抗氧化應(yīng)激和保護(hù)神經(jīng)元免受損傷來減輕腦缺血引起的神經(jīng)認(rèn)知障礙。

首先，分子氫通過改善空間學(xué)習(xí)和記憶功能表現(xiàn)出神經(jīng)保護(hù)作用。其次，氫氣作為一種新型抗氧化劑，可以顯著抑制海馬神經(jīng)元的氧化應(yīng)激。此外，與CIH動物相比，氫氣顯著增加了Bcl-2/Bax表達(dá)，同時(shí)也減少了海馬神經(jīng)元凋亡。

氧化應(yīng)激在睡眠障礙動物模型、睡眠障礙患者中觀察到的記憶損傷中起主要作用， 那么應(yīng)該有可能通過抗氧化應(yīng)激來恢復(fù)CIH誘導(dǎo)的記憶功能障礙。

在目前的研究中，氫氣作為一種新型抗氧化劑，可以通過抗氧化應(yīng)激顯著抑制CIH誘導(dǎo)的神經(jīng)認(rèn)知障礙。分子氫氣能夠穿透細(xì)胞膜，選擇性清除正常代謝和信號傳遞中的細(xì)胞毒性自由基。

先前的研究表明，吸入2%的氫氣氣體通過抑制核NF-κB活化和海馬神經(jīng)炎癥來緩解七誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性。我國學(xué)者的研究，也描述了氫水（0.3mM飽和度）通過抑制異誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激來減輕認(rèn)知障礙；此外，國外試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)（0.8mM飽和度）氫水表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化作用，并增加了腫瘤小鼠的存活率。

SOD和MDA被用作氧化應(yīng)激的標(biāo)志物。SOD作為內(nèi)源性抗氧化酶， 已知可抵御活性氧（ROS）。在這里，第一章的結(jié)果表明，氫氣處理提高了暴露于CIH環(huán)境的大鼠SOD活性。MDA是脂質(zhì)過氧化的天然產(chǎn)物，是氧化應(yīng)激的標(biāo)志物。我們發(fā)現(xiàn)CIH組海馬神經(jīng)元中MDA水平顯著升高，并且該水平被氫氣治療抑制。因此，我們的研究結(jié)果推測，氫氣通過抑制氧化應(yīng)激活性表現(xiàn)出神經(jīng)保護(hù)作用。先前的研究表明，氫氣對腦損傷的潛在保護(hù)作用可能與氧化應(yīng)激激活的 Nrf2/ARE信號通路有關(guān)。

研究表明，氫在早期階段減輕蛛網(wǎng)膜下腔出血后的腦損傷，部分通過ROS-PI3K-Akt/GSK3b信號通路。國外的研究也揭示了富氫鹽水對老年小鼠術(shù)后認(rèn)知功能障礙的保護(hù)作用，可能通過抑制NF-kB的活性， 并抑制大腦中的神經(jīng)炎癥。第一章的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與CIH暴露大鼠相比，吸入氫氣可 以上調(diào)Bcl-2 / Bax的蛋白質(zhì)水平。因此，抑制氧化應(yīng)激的氫氣干預(yù)措施可以有效地保護(hù)神經(jīng)元損傷和神經(jīng)凋亡。

第三章 氫氣改善慢性腎臟病患者睡眠質(zhì)量的試驗(yàn)

慢性腎臟病（Chronic kidney disease，CKD）是在各種慢性腎臟疾病基礎(chǔ)上緩慢 發(fā)生的腎功能減退直至衰竭的臨床常見病，約有 10％～16％的成年人患有不同程度 的 CKD，其發(fā)病率逐年上升，已逐漸成為全球性健康問題。

患者往往由于疾病本身，或者對于病情慢性發(fā)展至透析階段的擔(dān)憂等原因，或是由于社會和經(jīng)濟(jì)能力的困擾，往往會導(dǎo)致生活質(zhì)量嚴(yán)重下降，出現(xiàn)睡眠障礙，甚至痛苦、抑郁等問題。

越來越多的證據(jù)表明，睡眠障礙可能會對CKD 患者的預(yù)后產(chǎn)生不良影響。睡眠質(zhì)量差與血液透析（HD）和腹膜透析（PD）患者的生活質(zhì)量下降和較高的死亡率相關(guān)。

通過海軍總醫(yī)院對2018年1月-2019年12月住院治療的診斷為CKD3-4期，共100例患者的對比研究，研究氫氣吸入對 CKD 患者生活質(zhì)量的影響。

將患者隨機(jī)分為試驗(yàn)組及對照組，試驗(yàn)組患者按計(jì)劃吸入氫氣+基礎(chǔ)治療，吸入流量為 300ml/min， 時(shí)間為 6h/日，維持7天。對照組患者僅予以相應(yīng)基礎(chǔ)治療。收集患者的基本信息與臨床資料并分析試驗(yàn)組與對照組的腎功能變化水平、生活質(zhì)量相關(guān)量表評分、實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)等結(jié)果。

如上圖所示，相較于對照組，試驗(yàn)組患者在一周的氫氣吸入治療后腎功能指標(biāo)（Scr、eGFR、BUN、CysC）及生活質(zhì)量量表評分（PSQI、VAS）均有不同程度的改善，驗(yàn)證了氫氣對CKD患者腎功能的保護(hù)及生活質(zhì)量改善的作用。

如上圖所示，氫氣吸入可以升高CKD患者血清及尿液中 SOD、GSH-PX 活力，降低血清及尿液 8-OHDG 水平，同時(shí)可以降低血清 TNF-a、IL-6 的表達(dá)，從而改善CKD患者氧化應(yīng)激及微炎癥狀態(tài)，這也是氫氣吸氣改善CKD患者腎臟功能、提高睡眠生活質(zhì)量提供了生理機(jī)制方面的證據(jù)。

第四章 氫氣改善健康人睡眠質(zhì)量的試驗(yàn)

2015年，日本大阪市立大學(xué)開展了1項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。26位身體健康的普通民眾，當(dāng)中性別參半，平均年齡為34.4歲，開展歷時(shí)4個(gè)禮拜的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容是將這26位受試者分為2組，當(dāng)中1組早晚飲用水素濃度0.8~1.2ppm的含氫水300cc，另一組則飲用包裝一樣的普通飲用水，開展隨機(jī)雙盲實(shí)驗(yàn)，雙盲便是試驗(yàn)者與受試者都不清楚誰喝的是含氫水，誰喝的是普通飲用水。

4個(gè)禮拜后，借助以上所述提及的匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)考量，結(jié)果看到飲用富氫氣水的組別其PSQI總分明顯下降，意味著睡眠質(zhì)量提升。飲用氫水的分組（綠色）在4個(gè)禮拜后，睡眠質(zhì)量改善，但同時(shí)期飲用一般水的組別（灰色）則并沒有明顯的轉(zhuǎn)變。

此外，該實(shí)驗(yàn)也借助交感神經(jīng)來考量睡眠質(zhì)量。交感神經(jīng)屬于自律神經(jīng)。自律神經(jīng)可分成交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)。在絕大多數(shù)的前提下，交感神經(jīng)扮演著“油門”的角色；反過來的副交感神經(jīng)就屬于”剎車”。所以要入睡就要使交感神經(jīng)減弱并隨著副交感神經(jīng)增強(qiáng)。

研究發(fā)現(xiàn)，飲用氫水的組別，在4個(gè)禮拜后期，其睡眠時(shí)的交感神經(jīng)活動有明顯的的減弱，證明睡眠質(zhì)量的改善。

隨后，2017年，該研究團(tuán)隊(duì)又進(jìn)行了一項(xiàng)規(guī)模更大的臨床試驗(yàn)，將研究對象擴(kuò)大到20~69歲的更廣泛人群中，受試者分為試驗(yàn)組和對照組，對照組服用純凈水、試驗(yàn)組堿性富氫水，每天500毫升，連續(xù)飲用4周，然后行血液檢查、體能評估和問卷評估，調(diào)查對身體健康、睡眠的改善。

如上圖所示，飲用堿性富氫水4周后，試驗(yàn)組對身體有益的高密度脂蛋白（HDL）與試驗(yàn)前相比有了較為明顯的提升。（高密度脂蛋白是血脂中有利于身體健康的一種脂蛋白，可以從組織中攝取膽固醇，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)肝臟，在肝臟中經(jīng)過再循環(huán)或者結(jié)合為膽汁酸而排出體外。它是一種可以抗動脈粥樣硬化的脂蛋白，可以移除組織中的膽固醇，對心血管具有保護(hù)作用）

如上圖所示，記錄了受試者試驗(yàn)前后睡眠變化情況，可以看出睡眠狀態(tài)Bad的比例，在4周后明顯減少。

綜上，通過服用堿性富氫水，降低受試者氧化應(yīng)激，從而改善睡眠質(zhì)量，這說明氫氣是一種有效的抗氧化物質(zhì)。 

第五章 氫氣作為醫(yī)用氣體治療慢性疲勞綜合癥療效分析（基于文獻(xiàn)）

慢性疲勞綜合征（chronic fatigue syndrome，CFS）也叫做肌痛性腦脊髓炎(Myalgic Encephalomyelitis，ME）是一種以持續(xù)6個(gè)月以上、虛弱、睡眠障礙和認(rèn)知功能障礙為特征的疾病。它也是一種難治性疾病，有時(shí)伴有頭痛，關(guān)節(jié)痛，肌痛，胃腸道癥狀，免疫系統(tǒng)異常以及對光，聲音，氣味和化學(xué)物質(zhì)的超敏反應(yīng)。癥狀嚴(yán)重程度上因患者而異，但會降低患者整體生活質(zhì)量以及社交，工作和生活自理能力，一些患者甚至變得臥床不起。慢性疲勞綜合癥的發(fā)病率為10%～20%，美國約有400萬人患上此病。

上海醫(yī)科大學(xué)健康教育教研室最近對上海市市民的疲勞狀況作了抽樣調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，18～45歲的中青年中將近1/3的人長期處于不同程度的疲勞狀態(tài)。其中眼疲勞患者之眾更為全國之最，比例高達(dá)47．1%。疲勞使人體免疫功能下降，使疾病發(fā)生率上升。據(jù)衛(wèi)生部門調(diào)查，30～50歲的中青年中，脂肪肝患者已達(dá)11．2%；10～30歲的腫瘤患者比例比5年前上升了近10個(gè)百分點(diǎn)。

最近對神經(jīng)影像和血液標(biāo)志物以及能量代謝和線粒體進(jìn)行分析的研究表明，ME / CFS中存在許多客觀的生物異常。ME / CFS可能由大腦內(nèi)外免疫系統(tǒng)的激活觸發(fā)，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞因子的釋放。這些發(fā)現(xiàn)表明，ME/CFS與中樞和自主神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的異常、全身能量代謝異常、免疫系統(tǒng)異常以及氧化和亞硝化應(yīng)激的參與有關(guān)。系統(tǒng)性能量代謝異常，可以通過ME / CFS患者肌肉和白細(xì)胞中線粒體的結(jié)構(gòu)和功能的改變來解釋，這表明線粒體功能障礙與這種疾病的能量代謝異常有關(guān)。

現(xiàn)階段已經(jīng)嘗試使用對線粒體功能障礙具有保護(hù)作用藥物，治療ME / CFS。如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氫（NADH），輔酶Q10（CoQ10）和乙酰左旋肉堿（ALC）等。雖然這些藥物表現(xiàn)出一些療效，但治標(biāo)不治本，因此，需要開發(fā)新的治療方法。

如上圖所示，列舉了目前氫氣在抗疲勞方面的動物和人體臨床試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)氫氣通過增加運(yùn)動能力，降低疲勞指數(shù)和抑制由于肌肉疲勞引起的血液乳酸水平的增加，在實(shí)驗(yàn)動物和健康受試者中發(fā)揮抗疲勞作用。

研究還發(fā)現(xiàn)，氫氣可以降低TBARS、d-ROM、8-OHdG，并增加了體內(nèi)抗氧化酶GPx、SOD、BAP/d-ROM水平，降低了炎癥標(biāo)志物，如NO、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17水平。這些發(fā)現(xiàn)表明，氫氣抗疲勞的作用機(jī)制，是由于其抗氧化和抗炎癥功能引發(fā)的。

同時(shí)，發(fā)現(xiàn)氫氣抑制cAM預(yù)響應(yīng)性元素結(jié)合蛋白（CREB）的增加，CREB是與運(yùn)動相關(guān)的骨骼肌中細(xì)胞內(nèi)信號蛋白磷酸化的標(biāo)志物。另一方面，d-ROM，8-OHdG和TBARS已被用作氧化應(yīng)激標(biāo)志物，并且已經(jīng)評估了BAP，GPx，BAP / d-ROM和SOD作為抗氧化標(biāo)志物，并且還評估了氫氣對這些標(biāo)志物的影響。氫氣降低了全抗逆轉(zhuǎn)錄病毒、d-ROM和 8-OHDG，并增加了總氧化酶、氧化硫 和巴普/d-ROM 。

此外，H2降低了炎癥標(biāo)志物，如NO，TNF-α，IL-1β，IL-6和IL-17。 這些發(fā)現(xiàn)表明，H2的運(yùn)動表現(xiàn)和抗疲勞作用的增強(qiáng)是由于其抗氧化和抗炎作用。

最近的研究表明，H2除了對ROS的清除作用外，還通過調(diào)節(jié)各種類型的基因表達(dá)表現(xiàn)出抗氧化和其他生物活性，而ROS通常由線粒體產(chǎn)生。

氫氣改善ME/CFS患者線粒體功能障礙的機(jī)制

綜上，氫氣發(fā)揮抗疲勞作用，并且這些作用可能不僅涉及氫氣對線粒體產(chǎn)生的ROS的直接清除，而且還涉及通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)的抗氧化和抗炎作用。由于線粒體功能障礙也參與ME/CFS 的發(fā)病過程，氫氣在動物和人類臨床研究中的抗疲勞作用表明氫氣對ME/CFS 具有改善作用。

迄今為止，已經(jīng)報(bào)道了1300多項(xiàng)關(guān)于氫氣的研究，包括100多項(xiàng)臨床試驗(yàn)， 氫氣在醫(yī)療方面的研究正在全世界進(jìn)行。由于氫氣是由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的，在日本、美國和歐盟，它被公認(rèn)為食品添加劑，并且氫氣已被應(yīng)用于治療潛水病，因此氫氣沒有相關(guān)的安全問題。

口服富氫氫氣（氫水）的水時(shí)，血液和組織濃度的最大值高于氫氣氣體吸入，而這些值曲線下的面積隨著氫氣氣體吸入而顯著增加。因此，吸入氫氣，對ME/CFS 患者的療效大于飲用氫水。

結(jié)論

動物實(shí)驗(yàn)表明。吸入氫氣可以通過抑制海馬體的氧化應(yīng)激和神經(jīng)元凋亡來減輕CIH環(huán)境誘導(dǎo)的神經(jīng)認(rèn)知障礙，證明氫氣有望成為治療睡眠障礙誘導(dǎo)的神經(jīng)認(rèn)知疾病的一種新型臨床治療方法。

氫氣對慢性腎臟病患者的臨床試驗(yàn)說明，氫氣吸入可以升高抗氧化酶的活力，降低氧化應(yīng)激水平，在改善患者睡眠質(zhì)量的同時(shí)，也有利于CKD患者的治療康復(fù)。

氫氣對健康人的試驗(yàn)說明，健康人每天服用氫水、或者吸入氫氣，減少氧化應(yīng)激，改善睡眠質(zhì)量。

基于文獻(xiàn)的分析，也表明氫氣通過增加運(yùn)動能力， 降低疲勞指數(shù)和抑制由于肌肉疲勞引起的血液乳酸水平的增加，發(fā)揮抗疲勞作用。

同時(shí)，在日本、美國和歐盟，氫氣被公認(rèn)為食品添加劑，并且氫氣已被應(yīng)用于治療潛水病，因此氫氣沒有相關(guān)的安全問題。

綜述上所述，氫氣在治療睡眠障礙，提高慢性病（如慢性腎炎）患者睡眠質(zhì)量，改善健康人睡眠質(zhì)量，抗疲勞方面，有著極大的應(yīng)用前景。