氫氣食品抗衰老試驗(yàn)【薦】

美國南衛(wèi)理公會大學(xué)Vladimir I.Klichko等在開放期刊Heliyon發(fā)表論文，證明金屬鎂能通過產(chǎn)生氫氣延長果蠅壽命，這是氫氣延長過于壽命的第一次報道，也是氫氣抗衰老領(lǐng)域比較嚴(yán)謹(jǐn)系統(tǒng)的研究?！稓渌颊Z》推薦重點(diǎn)閱讀。

個人認(rèn)為，這個研究有這幾個關(guān)鍵點(diǎn)：

1、氫氣抗氧化效應(yīng)明確，但沒有組織特異性，就是對所有的組織氧化損傷都有作用，缺乏特異性有好處也有缺點(diǎn)。

2、氫氣對損傷有作用，對正常沒有作用，能延長早衰的動物壽命，但不能延長正常果蠅的壽險。好比對人類，不能讓最大120歲的壽命延長，但能讓更多人活到接近120歲。

3、氫氣可以讓生活質(zhì)量提高，早睡果蠅表現(xiàn)為活動能力提高50倍，這樣的效應(yīng)只能說不可思議。幾乎讓接近死亡的動物重新煥發(fā)了青春。

論文題目：Supplementationwith hydrogen-producing composition confers beneficial effects on physiologyand life span in Drosophila

通訊作者：SvetlanaN. Radyuk Email: snradyuk@smu.edu。通訊作者在果蠅和氧化應(yīng)激方面有多年的積累。

研究摘要：氫氣被稱為是一種新的生物抗氧化劑和氧化還原調(diào)節(jié)劑。氫氣對許多急性和慢性疾病具有治療效果。本研究旨在確定氫氣對果蠅的壽命和生理功能的影響。給果蠅食物中添加專利產(chǎn)氫食品補(bǔ)充劑，成分主要包括碳酸鎂和金屬鎂，這種混合物與酸性水溶液反應(yīng)釋放出氫氣。研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充這種產(chǎn)氫氣食品補(bǔ)充劑能延長野生型果蠅壽命。使用線粒體peroxiredoxins過氧化物酶低表達(dá)基因突變果蠅，發(fā)現(xiàn)這種產(chǎn)氫食品補(bǔ)充劑能延長這種果蠅壽命。推遲腸道功能障礙的發(fā)生，改善活動下降的問題。結(jié)果表明，氫氣能延緩蒼蠅老化，延長生存時間，延緩腸道屏障功能障礙的發(fā)展，顯著提高體力活動。

1、研究背景

曾經(jīng)認(rèn)為是生物惰性氣體的氫氣，2007年被發(fā)現(xiàn)具有重要的生物學(xué)效應(yīng)，大量人體和動物疾病模型研究研究發(fā)現(xiàn)氫氣對多種疾病具有治療或潛在治療價值。氫氣產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ)是選擇性抗氧化劑，能中和具有強(qiáng)毒性的羥基自由基和亞硝酸陰離子，氫氣不同于傳統(tǒng)的抗氧化劑，缺乏選擇性的傳統(tǒng)抗氧化劑會影響具有信號作用的活性氧。氫氣也能作為信號分子或誘導(dǎo)各種防御反應(yīng)。氫氣治療效果最有效的是各類氧化應(yīng)激相關(guān)疾病。

氫氣的一個優(yōu)點(diǎn)是組織擴(kuò)散能力強(qiáng)，氫氣分子沒有極性和體積小決定了氫氣的強(qiáng)大擴(kuò)散能力，氫氣非常容易跨過細(xì)胞膜，擴(kuò)散到線粒體等各種細(xì)胞器。這給氫氣中和來自于線粒體的活性氧提供了方便，也給治療線粒體氧化應(yīng)激相關(guān)疾病提供了可能。

該文作者認(rèn)為，氫氣治療疾病的使用方法存在一定不足，如通過吸入氫氣需要解決安全性問題，注射或飲用氫水存在劑量較低和劑量控制難等問題。解決這些問題的一個方案是使用可產(chǎn)生氫氣的材料代替氫氣，例如使用金屬鎂、氫化鈣或氫化鎂添加到食品內(nèi)。最新這一研究就是用金屬鎂膳食補(bǔ)充劑MagH2，研究氫氣對果蠅的生物學(xué)效應(yīng)。雖然氫氣治療疾病的研究非常多，但氫氣抗衰老效應(yīng)的報道比較少。這一研究利用果蠅這種常用抗衰老動物模式生物，確定氫氣是否具有抗衰老和身體生理效應(yīng)。

我（氫思語）認(rèn)為，口服金屬鎂比吸入氫氣喝氫水都有優(yōu)勢，其實(shí)是各有優(yōu)勢。氫氣抗衰老和延長壽命方面過去有研究，甚至氫氣對果蠅的研究都有報道。這或者是因?yàn)槲墨I(xiàn)不夠熟悉，或者故意忽略不計(jì)別人的研究。

2、研究材料和方法

2.1果蠅品系

野生型果蠅是作者所在實(shí)驗(yàn)室長期飼養(yǎng)超過23年的品種。Da-GAL4和D42-GAL4驅(qū)動果蠅品系是康涅狄格州健康科學(xué)中心大學(xué)Blanka Rogina饋贈，NP1-GAL4驅(qū)動果蠅品系是巴克衰老研究所Heinrich Jasper饋贈，過去多次報道過的dprx3和dprx5基因雙突變果蠅線粒體內(nèi)過氧化還原酶低表達(dá)。本研究中使用了全身和組織特異性抗氧化蛋白低表達(dá)果蠅。

2.2產(chǎn)氫食品制備和評價

發(fā)酵糖肉湯培養(yǎng)基含0.5%酵母提取物、5%糖和0.19%羥苯甲酯。用酸性混合物（31.5%丙酸、10%醋酸和3.5%o-磷酸）調(diào)節(jié)pH到4.5–4.8。把培養(yǎng)基用棉球或海綿輔助插入玻璃小瓶。

產(chǎn)氫氣培養(yǎng)基使用Nano H2 Minus公司的 Miljkovic提供的專利產(chǎn)品MagH2 （US patents 8,852,660 B2 and 9,144,581 B2），包括金屬鎂微顆粒混入碳酸鎂，這種材料和酸反應(yīng)能產(chǎn)生氫氣。每次實(shí)驗(yàn)前不同含量的MagH2和酸性培養(yǎng)基混合，工作pH調(diào)整到4.5–4.8。此時鎂和酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

反應(yīng)方程式Mg+H⁺=Mg²⁺+H₂

為了確定MagH2材料的潛在毒性，排除非氫氣分子其他成分的作用，將MagH2溶液進(jìn)行煮沸騰3次把其中的氫氣揮發(fā)干凈（點(diǎn)贊），這種果蠅飼料的自身抗氧化能力使用氧化還原電位ORP進(jìn)行測定（Beckman 350 pH Temp/mV meter）。加熱沸騰可以把溶解狀態(tài)的氫氣驅(qū)趕出溶液，這是非常好的對照方法。

2.3.實(shí)驗(yàn)程序

采集孵化后1-2天的雌雄果蠅，繼續(xù)在25度標(biāo)準(zhǔn)蔗糖玉米粉培養(yǎng)基飼養(yǎng)，或者轉(zhuǎn)移到產(chǎn)氫氣培養(yǎng)基。每個實(shí)驗(yàn)每個品系使用大約50-60只果蠅。

使用修改攀爬指數(shù)評估。記錄不同時間段能爬或跳超過4厘米距離達(dá)到管頂?shù)墓墧?shù)量。具體方法是將果蠅被輕輕地推到管底，讓果蠅爬30秒。同一組果蠅重復(fù)評估3次，每次間隔10分鐘。攀爬指數(shù)評估使用30秒每個管內(nèi)到達(dá)頂部的果蠅數(shù)量。隨果蠅衰老，攀爬指數(shù)下降。

腸道屏障功能紊亂使用，果蠅食物中加入2.5%(wt./vol.)的1號藍(lán)色燃料，腸道功能正常的果蠅藍(lán)色局限于腸道內(nèi)腔，當(dāng)然腸道上皮細(xì)胞完整性喪失，藍(lán)色會擴(kuò)散到全身，稱為藍(lán)精靈果蠅。這種現(xiàn)象需要用顯微鏡分析。

2.4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有統(tǒng)計(jì)都使用Excel和Prism進(jìn)行計(jì)算。不同組之間的攀爬指數(shù)比較用方差分析。平均存活時間和不同生存曲線比較使用對數(shù)秩檢驗(yàn)。不同組10%死亡率的生存差異和藍(lán)精靈表型比較用雙向方差分析。

3、研究結(jié)果

3.1 MagH2降低飼料ORP（增加負(fù)電位）。

過去離體研究表明，當(dāng)MagH2溶解在水中后，能產(chǎn)生氫氣納米氣泡，納米氣泡能在水中長時間保持高濃度氫氣，同時能長時間保持ORP相對高的負(fù)值。本研究發(fā)現(xiàn)MagH2也能在酸性條件下保持果蠅飼料ORP高負(fù)值。不同濃度MagH2能造成ORP負(fù)電位顯著提高。普通飼料的ORP是185 mV，加入0.1mg/ml MagH2可達(dá)到–160 mV，0.3 mg/mlMagH2達(dá)到–320 mV，1和3 mg/–410 /–470 mV。這種狀態(tài)可以維持4小時以上。這些改變和MagH2水溶液的情況類似，提示在果蠅飼料中產(chǎn)生了氫氣納米氣泡。進(jìn)行5分鐘煮沸足可以將氫氣從溶液中釋放掉，ORP能返回到正值180到190mv，這和普通飼料很接近。

3.2 MagH2飼料延長果蠅壽命。

為了確定氫食品對壽命的影響，雌雄野生型果蠅獲得氫飼料，濃度分別為0.1、0.3、1、3和10 mg/ml。MagH2在果蠅42天齡開始補(bǔ)充，或在預(yù)期壽命50%，這個時間死亡率開始快速增加，且能避免對年輕機(jī)體可能產(chǎn)生毒副作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MagH2添加0.1到0.3 mg/ml氫飼料能產(chǎn)生正面效果，但高劑量3和 10 mg/ml會出現(xiàn)毒性反應(yīng)，這符合許多藥物的特點(diǎn)，也說明存在明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系，適量有效，高劑量有害，看來這食品不是越多越好。

 

圖1 藍(lán)色為氫食品，紅色為對照食品，吃氫長壽，差異明顯。

用半數(shù)存活時間（死亡50%的時間）為標(biāo)準(zhǔn)，最理想的濃度能使雄性果蠅延長15%，雌性果蠅延長25%。但是最大壽命（90%死亡時間）改變不明顯。這個意思是說，大家都不容易早死，但最大壽命沒有明顯改變。這應(yīng)該是人類對壽命比較理想的追求，活得足夠長，走的足夠快。

氫食品具有適度延長果蠅最大壽命的作用，但是能明顯改善壽命狀況，或者明顯增加預(yù)期生命期限（整體的壽命增加，主要是短命的變少了）。通過加熱把氫氣揮發(fā)掉，能完全取消這種效應(yīng)。所以強(qiáng)調(diào)這個食品不能加熱食用，否則會失效，這和氫水一樣，開放情況下燒開失效。氫食品高劑量3–10 mg/ml的毒副作用可能和氫氣沒有關(guān)系，因?yàn)榧訜崮馨褮錃鈸]發(fā)，但毒副作用并沒有消失。氫氣沒有毒，再次說明。

3.3 氫食品能延緩果蠅早衰。

線粒體過氧化還原酶低表達(dá)可造成果蠅早衰，氫食品能延緩早衰，說明氫氣具有抗衰老作用，尤其是早衰。氫氣抗早衰在過去小鼠早衰模型中有過報道。

為探索氫氣效應(yīng)的機(jī)制，本研究使用線粒體功能障礙的果蠅。線粒體是細(xì)胞能量代謝的樞紐，也是衰老調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因素。線粒體是維持細(xì)胞整體氧化還原平衡重要基礎(chǔ)，許多氧化還原調(diào)節(jié)因子如巰基相關(guān)氧化物酶，抗氧化蛋白就屬于長壽相關(guān)分子。

線粒體內(nèi)抗氧化蛋白有dPrx3和dPrx5，該論文作者過去的研究發(fā)現(xiàn)，如果這些抗氧化蛋白缺乏會導(dǎo)致果蠅平均壽命減少80%，伴隨特定組織凋亡，細(xì)胞氧化還原平衡、應(yīng)激基因轉(zhuǎn)錄和線粒體功能基因轉(zhuǎn)錄表型等相關(guān)改變。

盡管Da-GAL4驅(qū)動無法完全恢復(fù)Prxs低表達(dá)突變果蠅平均壽命，但氫氣飼料能延長該系果蠅平均壽命。

和普通果蠅類似，MagH2的雄性最佳劑量是0.1 mg/ml，雌性是0.3 mg/ml（圖2）。和野生果蠅類似，高劑量組也表現(xiàn)出毒性效應(yīng)，導(dǎo)致這些果蠅死亡率增加，加熱也無法消除這種毒性效應(yīng)說明是氫氣以外的成分（如鎂離子？）造成。

3.4 氫食品對腸道屏障功能的保護(hù)作用。

氫氣能緩解腸道炎癥相關(guān)疾病，保護(hù)腸道上皮細(xì)胞屏障。胃腸道正常功能是健康長壽的必需條件，腸道屏障功能下降是老年果蠅的一個特點(diǎn)，能使用“藍(lán)精靈”試驗(yàn)進(jìn)行評估。氫氣飼料對腸道屏障功能的作用使用NP1- GAL4驅(qū)動腸道組織特異性抗氧化蛋白低表達(dá)突變果蠅，利用藍(lán)精靈測試。顯微鏡檢查發(fā)現(xiàn)，死亡和藍(lán)精靈表型密切相關(guān)。這說明果蠅腸道上皮細(xì)胞完整性一旦喪失都會迅速死亡。補(bǔ)充MagH2的氫飼料能顯著延遲這種藍(lán)精靈和死亡的發(fā)生，但是不改變腸道完整性喪失和死亡率相關(guān)性，提示氫氣這種提高存活效應(yīng)是通過維持腸道上皮完整性實(shí)現(xiàn)的。

3.5.氫氣飼料能顯著提高早衰果蠅活動能力。

雖然氫食品對果蠅存活率的作用不是非常強(qiáng)，逆重力攀爬指數(shù)表明氫飼料能顯著提高果蠅的活力（圖4）。逆重力攀爬指數(shù)經(jīng)常用于測試果蠅活動能力和衰老活動能力下降。

圖4 綠色為治療組，氫飼料對果蠅攀爬指數(shù)可提高50倍！

為確定氫氣產(chǎn)生作用的關(guān)鍵組織器官，研究者使用運(yùn)動神經(jīng)元特異性線粒體抗氧化蛋白低表達(dá)突變果蠅（D42-GAL4驅(qū)動），給氫食品喂養(yǎng)后果蠅逆重力攀爬指數(shù)提高了50倍（圖4）。奇怪的是，氫飼料對NP1-GAL4驅(qū)動其他組織線粒體抗氧化蛋白低表達(dá)突變體有明顯效果，全身組織（Da-GAL4）線粒體抗氧化蛋白低表達(dá)突變體也有明顯效果，這些結(jié)果提示氫氣對全身組織線粒體抗氧化蛋白低表達(dá)導(dǎo)致的傷害都有保護(hù)作用，說明氫氣的作用沒有明顯的組織特異性。氫飼料對突變體果蠅的提高活動水平接近野生型果蠅，老年果蠅研究結(jié)果也類似。提示氫飼料可能是使老年果蠅運(yùn)動活力變得更正常，對因?yàn)檫\(yùn)動神經(jīng)元損傷或神經(jīng)肌肉功能障礙導(dǎo)致的疾病狀態(tài)恢復(fù)到正常水平。氫氣的作用是使不正常的身體正常化！

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