氢是治疗类风湿性关节炎类疾病的一种抗氧化
摘要：类风湿性关节炎（RA）是一种慢性炎症，它是关节逐步被破坏而引起的疾病。它与高风险的动脉粥样硬化有关，这可能会导致心血管疾病的发生和患者的死亡。氢气治疗的目标是控制全身炎症，从而缓解病症，改善健康状况。近期针对促炎细胞因子的生物免疫疗法，虽然促成了类风湿性关节炎（RA）预后模式的转变，但这些疗法也具有内在的副作用。此外，类风湿性关节炎的早期诊断也受不确定性因素的干扰。虽然类风湿性关节炎（RA）的发病机理尚不清楚，但活性氧（ROS）在类风湿性关节炎（RA）发病中起重要作用。活性氧在NF-κB和肿瘤坏死因子α通路的上游和下游发挥重要作用，它位于所述炎症反应的中心。活性氧中的羟基自由基是最有害的，然而氢分子（H2）是一种选择性地清除羟基自由基的清除剂。最近的研究结果表明：当用常规疗法治疗类风湿性关节炎时，氢气（H2）是有用的，它的作用是减少患者的氧化应激。特别是在早期阶段，氢气表现出显著的治疗潜力，它几乎决定了类风湿性关节炎的诊断和治疗方法。本文提出了氢气（H2）具有减少氧化应激以及由促炎细胞因子引起的作用，并在这里进行了讨论。氢气具有的潜力包括氢气能够预防类风湿性关节炎与动脉粥样硬化，治疗类风湿性关节炎。
关键词：类风湿，动脉粥样硬化，预防，氧化应激，5ppm，氢分子，8-羟基鸟嘌呤，羟基自由基。
引言
类风湿性关节炎（RA）是一种慢性炎症疾病，影响着约1％的人群。它是不可逆的关节性疾病，骨骨头坏死和软骨能够引起其严重的发病率。此外，与类风性湿关节炎相关的慢性炎症会增加一个人患动脉粥样硬化的风险，这是心血管疾病高死亡率的主要原因。甚至在没有传统的危险因素的情况下（如高血压，糖尿病，或肥胖）与类风湿性关节炎相关的动脉粥样硬化发病速度极快。因此，类风湿性关节炎治疗的目的包括改善病毒的活性，这些病毒是常见的关节疾病和炎症的标志物；控制血管内皮细胞引起的全身性和不显著的炎症。抗细胞因子疗法的最新进展是降低心血管疾病发生（CVD）的风险。
尽管类风湿性关节炎的病因是未知的，但其肯定与自身免疫性疾病相关，现已对其发病机理进行了详尽的调查。个体体内的T细胞浸润滑膜组织可以促进免疫反应，这导致促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α（TNFα），白细胞介素-1（IL-1）和白细胞介素-6（IL-6））的过量产生。因此，早期治疗是根据疾病中积极的生物改性，通过控制滑膜T细胞来降低细胞因子的数量。不幸的是这种方法仅取得了有限的成就——提出了重要的调控因子在类风湿性关节炎（RA）中减少的问题。活性氧（ROS）是不确定的调节因子之一。类风湿性关节炎患者滑膜液和外周血中有高浓度的活性氧和活性氧生成因子，包括超氧阴离子，过氧化氢，羟基自由基和活性氮化物如过氧化亚硝酸盐。它们通过不成对的自由基氧化各种细胞和细胞外部分，包括核苷酸、DNA、蛋白质、多糖和脂质。其中，8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG）是在DNA和核苷酸中由鸟嘌呤碱基氧化产生的，它是非常重要的。8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG）是氧化应激的一个生物标志物。许多研究结果表明，8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG）在与氧化应激相关的疾病中积累，如癌症，糖尿病，阿尔茨海默氏病，高血压，心血管疾病，代谢综合征，以及自身免疫性疾病。已有相关报道称在类风湿性关节炎和动脉粥样硬化的患者中8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG）的含量升高。
在过去的十年中，研究已经证明：在培养的细胞和生物体中氢分子（H2）能有选择地消除高活性的羟基自由基。氢气能清除羟基自由基，但不能清除对于生物体是很重要的超氧化物，过氧化氢，或一氧化氮。最近的研究证明，使用高浓度的富氢水（4-5ppm）能显著降低疾病的发病率，并降低类风湿性关节炎的氧化应激反应。氢气似乎能够补充或替代常规疗法，通过减少氧化应激，进而改善由类风湿性关节炎带来的损坏，特别是在疾病的早期阶段，血液中含有阴性类风湿性关节炎的抗体——环瓜氨酸肽（ACPA）。
在这篇综述文章中，讨论了新氢气疗法对类风湿性关节炎诊断和治疗方面的应用前景。通过日常摄入较多的富氢水能够预防类风湿性关节炎和相关的动脉粥样硬化的观点也被提及。
慢性炎症产生的活性氧
活性氧是有氧代谢过程中氧化磷酸化作用电子交换的必然产物。另一方面，在类风湿性关节炎的发病阶段，免疫活性细胞在滑膜的浸润或增殖过程中，通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）和氧化酶系统（Nox）生成活性氧。在产生的活性氧中，超氧阴离子是主产物，它能够释放细胞外基质，使其处在溶酶体中。过氧化物自发地或通过超氧化物歧化酶（SOD）催化转化为过氧化氢。过氧化氢可通过过氧化氢酶（CAT）转化为水，在铁（Fe2+）或其它过渡金属离子的作用下，过氧化氢通过芬顿反应转变成羟基自由基。亚铁离子通过哈伯-韦斯反应能把超氧化物和过氧化氢转化为羟基自由基。活性氧的还原系统参与到了谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽巯基转移酶（GST）的机制中，这种机制需要还原型谷胱甘肽（GSH）作为辅助因子。谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）把过氧化氢转化成水，谷胱甘肽巯基转移酶（GST）结合谷胱甘肽、活性氧，解除各种毒素。总之，由超氧化产物开始通过氮氧化物系统，产生活性氧产生的过程，在类风湿性关节炎的预防机制中起到重要作用。同时，这些防御机制都包含超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT），谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和谷胱甘肽巯基转移酶（GST），它们的主要作用是消除由活性氧引起的毒性。在严重的炎症或慢性炎症中，产生的活性氧的作用可能超过相应的抗氧化剂酶的作用，这会引起氧化还原的不平衡。尤其是在这样的条件下，羟基自由基的剩余是无限的，因为我们不知道特定的解毒系统是否存在在活细胞中。其快速、任意的反应，可能会使大多数与活性氧有关的细胞产生毒性。
活性氧化物在NF-κB-关联性类风湿性关节炎的氧化还原过程中的作用
氧化应激调节多种细胞过程，包括诱导炎性反应的信号传导途径。信号中间体的激活状态是通过活性氧化物/还原型谷胱甘肽（GSH）-因子改变硫醇基团（R-SH）进行调节。过量活性氧化物（ROS）的产生破坏氧化还原平衡，并通过NF-κB加重炎性反应。这个因子诱导多种促炎细胞因子转录。上述所有活性氧化物（ROS）引起发炎组织内氧化还原状态失衡，导致NF-κB及相关转录因子激活。NF-κB是细胞炎症反应的中心调节器，因为它控制着许多参与炎症反应的基因。它诱导多种促炎细胞因子转录如肿瘤坏死因子-α（TNFα），白细胞介素-1（IL-1）和白细胞介素-6（IL-6），这在类风湿性关节炎的发展中起关键作用，因此是药物治疗的靶点。其中，肿瘤坏死因子-α（TNFα）通过氧化应激的刺激在类风湿性关节炎滑膜的持续性炎症中起着举足轻重的作用。NF-κB转录复合物的下游产生肿瘤坏死因子-α（TNFα），通过释放核因子κB抑制蛋白（I-κB）重新激活NF-κB，从而在稳定状态下通过形成转录因子络合物磷酸化物并使NF-κB失活。在这种方式中，“循环1”作为对NF-κB和肿瘤坏死因子-α（TNFα）的正反馈机制系统，并促进炎症反应（参见图1中的“循环1”）。
在滑膜组织中，大量促炎细胞因子激活和吸收中性粒细胞，滑膜成纤维细胞和巨噬细胞，这有助于进一步加剧氮氧化合物（NOx）系统活性氧的生产过剩。这种活性氧重新进入通道，NF-κB的上游，在滑膜的炎症通路中创造了另一个正反馈回路（参见图1中的“循环2”）。这些循环刺激活性氧化物和促炎性细胞因子的产生，它们加速氧化应激积累。
除了氧化应激，NF-κB也刺激蛋白水解活性。蛋白水解酶在对类风湿性关节炎相关软骨和骨骼的破坏起到重要作用。肿瘤坏死因子-α（TNFα）或白细胞介素-1（IL-1）类的细胞因子激活滑膜成纤维细胞和巨噬细胞，产生软骨破坏酶，如基质金属蛋白酶（MMP），包括基质金属蛋白酶-1（MMP-1）和基质金属蛋白酶-3（MMP-3）。研究认为这些酶是从滑膜成纤维细胞和巨噬细胞中分泌，特别是在高级类风湿关节的关节翳，并降解软骨组成质如透明质酸，蛋白聚糖和胶原蛋白。此外，白细胞介素-1（IL-1）刺激软骨细胞分泌基质金属蛋白酶-3（MMP-3），促进软骨下骨的吸收。研究认为基质金属蛋白酶-3（MMP-3）是类风湿性关节炎关节破坏的重要蛋白酶，如在类风湿关节患者的血清中，基质金属蛋白酶-3（MMP-3）浓度与疾病活性有关。另外，肿瘤坏死因子-α（TNFα）的激活导致骨破坏分子转录表达升高，如RANKL（核因子κB受体活化因子配体）。RANKL（核因子κB受体活化因子配体）在滑膜成纤维细胞表面的表达导致破骨细胞祖细胞分化。渗透在滑膜组织中的祖细胞，包括单核细胞，成长为成熟破骨细胞，造成类风湿性关节炎的骨侵蚀，成熟破骨细胞引起骨吸收。再次，活性氧化物位于这些细胞因子的上游，间接引导类风湿性关节炎患者的软骨和骨头关节损坏（图1）。还研究了类风湿性关节炎滑膜液的缺氧，滑膜再灌注似乎刺激了氧化还原级联，包括NF-κB。
图1关于放大类风湿性关节炎和动脉粥样硬化患者相关炎症的三个循环的示意图。循环1表示NF-κB与肿瘤坏死因子α（TNFα）的正反馈循环。循环2表示由活性氧、NF-κB和肿瘤坏死因子α（TNFα）的氧化还原感应循环。两个循环可以通过使用H2直接清除羟基自由基或通过NF-κB途径被阻止。活性氧，由氮氧化物系统产生并通过这些循环扩增，然后刺激滑膜成纤维细胞，中性粒细胞和巨噬细胞，这些细胞通过基质金属蛋白酶-3（MMP-3）或RANKL（配体受体NF-κB激活剂）的表达促进软骨和骨头的侵蚀。
最近，针对肿瘤坏死因子α（TNFα）的成功消炎疗法似乎是破坏炎症环路1。这些结果表明，针对活性氧-肿瘤坏死因子的扩增循环治疗方法，将显著减轻类风湿性关节炎患者炎症引起的关节损伤。由图1明显可知，这种打破了活性氧的反馈回路，以防止与类风湿性关节炎相关的损害的治疗方法，可能是有效和必要的。
活性氧化物（ROS）使关节组织直接损伤
蛋白水解活性并不是软骨破坏和类风湿性关节炎类疾病骨质损坏的唯一来源。活性氧化物也对其有直接的影响，因为它们能氧化和降解软骨和骨头主要成分，包括胶原蛋白，透明质酸（HA）。许多研究发现，在类风湿性关节炎患者的血清以及关节液中存在有活性氧化物。丰富还原态白细胞浸润的透明质酸的存在，是类风湿性关节炎关节液的共同特征。透明质酸降解，至少有一部分是由于羟基自由基遭到破坏导致。研究认为类风湿性关节炎患者的透明质酸降解导致关节液粘度下降。羟基自由基也改变了胶原蛋白，导致交联部位或蛋白质碎片的形成。此类胶原蛋白降解似乎更容易受到随后关节液中蛋白酶裂解的影响。
滑膜组织的这些降解过程和后续组织的重塑能激活吞噬细胞和蛋白酶活性，这导致活性氧化物细胞因子激活炎性“循环1”和“循环2”，如图1所示。由氧化物积累引起的正反馈可能进一步加剧软骨和骨侵蚀，并导致关节破坏。因此，保护关节成分免受活性氧化物的直接降解，是治疗类风湿性关节炎类疾病的另一个研究方向。
类风湿性关节炎的遗传相关性和活性氧化物（ROS）在发病过程中作用
在类风湿性关节炎与遗传相关的危险因素中，人类白细胞抗原（HLA）的基因改变占将近一半。例如，承载着共同表位（SE）的区域编码QKRAA，QRRAA，或RRRAA氨基酸序列的患者，在人类白细胞抗原DRB1（HLA-DRB1）的第三高变区发展类风湿性关节炎具有较高的敏感性。与总人口的1％相比，承载着共同表位（SE）的同卵双胞胎患类风湿性关节炎的风险是15％。该基序不仅预测了类风湿性关节炎的敏感性而且预测了其后果的严重性。近来有人推测，利用共同表位（SE）与其他的因素（例如遗传多态性或环境的相互作用）的组合会增加类风湿性关节炎的易感性。首先，已有研究表明，在产生类风湿性关节炎重要因素中，HLA-DRB1-SE、吸烟与名为抗环瓜氨酸肽（ACPA）的自身抗体之间的良性互动十分显著。第二，功能性突变的抗氧化酶谷胱甘肽硫基转移酶（GST）能增加类风湿性关节炎患者的遗传易感性，因为它们能增强氧化应激。能完全抑制酶活性的谷胱甘肽硫基转移酶（GST）Mu-1（GSTM1缺陷）基因型，在类风湿性关节炎患者抗环瓜氨酸肽（ACPA）阳性的风险上，能发挥与HLA-DRB1-SE显著的互助作用；这项研究提供的证据表明，氧化应激敏感性的增加能促进类风湿性关节炎的发展。
氧化应激可能通过与DNA直接相互作用诱导类风湿性关节炎发病。例如8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG)是由DNA的鸟嘌呤碱基氧化产生，也存在于核苷酸中。它具有高度致突变性，因为它与腺嘌呤以及胞嘧啶配对。DNA复制时，它的属性将会颠换突变。因此，活性氧可能诱导体细胞突变，从而导致蛋白质功能的改变，或免疫原性和功能变为新的表位。这些可能继续激活免疫系统。在类风湿性关节炎患者中，8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG)的含量水平不断升高，但基因组DNA突变的体细胞似乎不诱导出现相应类风湿性关节炎自动抗原的表达。如果它们诱导自动抗原表达，人类在滑膜组织中的抗原呈递细胞（APC）中抗原表位将会均匀和稳定；然而，即使经过广泛研究也从未发现。
另一种可能性是，通过活性氧化物（ROS）启动线粒体DNA（mtDNA）的免疫反应。体细胞具有多个线粒体的副本，其中单个基因组易受活性氧化物（ROS）的影响引起突变。已有研究称，线粒体体细胞的突变与类风湿性关节炎相关联。有可能线粒体DNA突变诱发免疫反应启动，因为它可能会比较难证明。线粒体DNA突变和五肽突变的可能性已经在类风湿性关节炎患者的研究中确定，五肽突变潜在地代表共同表位（SE）。
关于活性氧化物在类风湿性关节炎病理中的潜在作用，更常见的考虑是从DNA基因表达的下游过程考虑。例如，该突变核酸，8-羟基鸟嘌呤（8-OHdG)，也在转录中引起局部表型抑制。很有可能将误差蛋白识别为外来分子和功能的新表位。另一种转录表达后突变的误差蛋白质也包括在这一假设中。检测到较多的抗体含有瓜氨酸转译后突变装饰蛋白，特别是类风湿性关节炎预后差患者中。虽然活性氧化物和耐受瓜氨酸蛋白质的损失之间的关系仍不清楚，但是氧化修饰引起的肽基序结构变化可能起到一定的作用。因为这些抗原被氧化转录后或基因编译后，它们似乎是异质的。如果存在这样的可能性，这种异质抗原以统一的方式激活免疫反应，那么它们必须具有一个共同的结构或电化学相互字符，尤其是在氧化条件下。这个假说将建立一个涉及活性氧化物（ROS）的第三循环，在炎症途径中（见回路3在图1中），涉及通过去建立针对呈现在抗原呈递细胞（APC）的新表位的记忆性T细胞克隆的自体免疫反应起动。在该状态下，下调活性氧化物（ROS）似乎减少了类风湿性关节炎的新抗原决定簇。
类风湿性关节炎（RA）与动脉粥样硬化关系
动脉粥样硬化是一种常见的类风湿性关节炎的并发症，和心血管疾病（CVDs）的主要病因以及类风湿性关节炎患者死亡率的增加都有关。而动脉粥样硬化的发病机制通常涉及这些特殊的病症，包括高血压、肥胖或吸烟，与类风湿性关节炎相关的动脉粥样硬化经常独立于这些因素而发生。相反，常见的类风湿性关节炎和动脉粥样硬化这两种炎症级联反应，包括促炎细胞因子和活性氧化物，会诱导这些疾病之间关联（参见示意图图2）。这些炎症途径影响类风湿性关节炎患者血管的内皮结构以及滑膜组织。研究认为由内皮细胞和平滑肌细胞通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐氧化酶（Nox）生成的超氧化物参与血管内皮功能障碍和动脉粥样硬化的活性氧相关进展，包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐氧化酶1（Nox1），烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐氧化酶2（Nox2），烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐氧化酶4（Nox4），烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐氧化酶5（Nox5）。动脉粥样硬化时，位于这些途径的交叉点下游的氧化性低密度脂蛋白（LDL），导致心血管病的风险增加以及斑块的形成。在类风湿性关节炎患者中，动脉粥样硬化的发展是从大量有害的刺激血管内皮表型改变开始的。如细胞间粘附分子-1（ICAM-1），血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）和E-选择素的粘附分子的表达增加，促炎性细胞因子的提高（TNF-α，IL-1，干扰素-β），以及氧化应激的增加形成这个条件。研究表明，单独上调肿瘤坏死因子的表达可引起血管功能障碍。在健康志愿者的动脉内，以每分钟80或ng的剂量注射肿瘤坏死因子30分钟，导致急性血管炎症相关的内皮细胞结构受损。最近的研究表明，抗肿瘤坏死因子疗法可以改善类风湿性关节炎病人的动脉粥样硬化。这些结果表明，动脉粥样硬化在类风湿性关节炎的发病是由肿瘤坏死因子/抗炎活性氧通路在循环1和循环2之间的交叉所造成（如图2所示）。因此，活性氧化物应该代表一个合适的治疗方案来治疗类风湿性关节炎及相关的动脉粥样硬化。
图2风湿性关节炎和动脉粥样硬化常见的炎症级联示意图。这种常见的炎症级联包括循环1和循环2，从而放大正反馈的反应。由于风湿性关节炎引起的动脉粥样硬化炎症被认为是复杂的。
氢分子用于治疗类风湿性关节炎的治疗潜力
目前的研究强调活性氧化物的多种角色，在类风湿性关节炎和动脉粥样硬化发展过程中是有毒有害的药物，在炎性依赖因子NF-κB扩增反应中是诱变剂。因此，新的治疗方法应针对活性氧化物(ROS)循环和风湿性关节炎患者关节。在过去30年中，若干临床研究用合成形超氧化物歧化酶或活性氧清除剂测定其类风湿性关节炎抗氧化治疗潜力。然而，这些临床试验结果并没有明确表明这些清除剂能否有效地降低类风湿性关节炎患者的疾病活性。此外，活性氧化物危害最严重的羟基自由基，然而这些研究没有把羟基自由基作为目标。与过氧化物不同，其可通过超氧化物歧化酶（SOD）被消除，而羟基自由基不能被酶消除。因此，抗氧化疗法的战略设想到目前为止没有解决活性氧的破坏。考虑到活性氧化物参与类风湿性关节炎的炎症途径和羟基自由基是最有害的物质，人们期望有针对性的高效治疗疗法。
研究证明氢分子（H2）是极具前景的抗氧化剂。分子氢和排毒养颜的羟基自由基发生反应不形成其他自由基。氢分子与羟基自由基发生反应，消除其毒性，没有形成其它自由基。在过去十年中，氢气H2已用于探索氧化应激治疗。大量的动物研究表明，氢气H2在活性氧化物(ROS)相关疾病的治疗中有潜力，并已应用于临床治疗，如Ⅱ型糖尿病、代谢综合征、血液透析、肌肉疾病、急性脑干梗死。氢气H2的治疗潜力首先显示在与血吸虫病相关的慢性肝脏炎症的模型中。在这个研究中，血吸虫病感染的小鼠肝脏的慢性炎症用0.7兆帕氢气治疗两周。此外，研究结果也表明氢气能选择性地消除培养细胞和生物体的羟基自由基。除了清除羟基自由基的治疗潜力，氢气H2也可用于深海潜水员来防止减压病，其安全性已经验证。在这些氢气H2实践和应用的试验中，并没有不良反应的报告。
最近研究表明H2是有效的分子，它不仅是匮乏的抗风治疗湿药物的补充，而且在类风湿性关节炎患者早期的诊断或治疗中使用。在这项研究中，患者服用含4-5ppm的氢水（高氢水）。通过连续4周饮用毫升的H2水，有效地降低了氧化应激，类风湿性关节炎类的疾病活性明显改善。氢H2似乎通过减少氧化应激来补充类风湿性关节炎常规治疗的缺陷。在疾病发展的初期阶段和抗环瓜氨酸肽（ACPA）阴性患者中,氢气H2似乎有可能协助诊断和治疗非侵蚀性的或短暂类风湿性关节炎。同时考虑图2中所示的机制，我们预计类风湿性关节炎患者的动脉粥样硬化发展可以通过每日摄取氢气减缓甚至阻止（见图2）。
许多关于氢H2治疗类风湿性关节炎的有效性问题仍然存在。该领域的专家北京治疗白癜风多少钱呀白癜风有治愈的吗
