糖尿病是世界上影響最大、危害最大的疾病之一，可導(dǎo)致代謝損傷、心血管疾病和肥胖，并伴有血管并發(fā)癥。高血糖引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷可導(dǎo)致糖尿病周圍神經(jīng)病變、糖尿病腎病和視網(wǎng)膜病變等微血管并發(fā)癥。
    糖尿病周圍神經(jīng)病變屬于糖尿病神經(jīng)病變中最常見的一類，是糖尿病最常見的慢性并發(fā)癥之一。具體是指在排除其他原因的情況下，糖尿病患者出現(xiàn)與周圍神經(jīng)功能障礙相關(guān)的癥狀，臨床表現(xiàn)為對稱性疼痛和感覺異常，下肢癥狀較上肢多見。
    糖尿病周圍神經(jīng)病變是糖尿病最常見、最難治性的并發(fā)癥，常表現(xiàn)為遠(yuǎn)端對稱感覺運(yùn)動多神經(jīng)病和自主神經(jīng)病變。超過50%的糖尿病患者隨著慢性疾病的發(fā)展出現(xiàn)周圍神經(jīng)病變，其中40-50%的患者出現(xiàn)痛覺過敏、麻木、痛覺麻痹等疼痛癥狀。隨著病情的加重，有的患者甚至出現(xiàn)下肢壞疽，最后不得不接受截肢手術(shù)。糖尿病是下肢截肢的主要原因，僅在美國每年就有大約8萬糖尿病患者接受截肢手術(shù)。糖尿病引起的截肢疼痛和風(fēng)險嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量和身心健康，給社會和家庭帶來巨大負(fù)擔(dān)。但由于糖尿病的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，只有通過控制血糖水平和減輕疼痛癥狀才能減輕患者的痛苦。因此，尋找多種致病機(jī)制的新藥迫在眉睫。許多因素參與了糖尿病周圍神經(jīng)病變的發(fā)病機(jī)制，包括氧化應(yīng)激、炎癥前改變和晚期糖基化終末產(chǎn)物的形成。這些過程導(dǎo)致多種類型的細(xì)胞損傷，如神經(jīng)元損傷和血管內(nèi)皮損傷。在這些因素中，氧化應(yīng)激和炎癥機(jī)制在糖尿病神經(jīng)病變的發(fā)病中起重要作用。有文獻(xiàn)證實(shí)，單核細(xì)胞趨化蛋白1 (MCP-1)及其特異性受體C-C趨化因子受體2 (CCR2)在許多疾病的病理生理過程中作為炎癥介質(zhì)發(fā)揮重要作用。它們參與炎癥反應(yīng)的各個階段，包括黏附、遷移、炎癥物質(zhì)的清除和修復(fù)，并從本質(zhì)上調(diào)節(jié)炎癥、免疫、感染等疾病。氫是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新型抗氧化劑。過去，大多數(shù)生物學(xué)家認(rèn)為氫在生理上是惰性的。細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)研究證明，氫可以選擇性地清除羥基自由基和過氧亞硝酸鹽陰離子[6]。2009年，Mao等在高壓下將氫溶于生理鹽水中，制備0.6 mmol/L的富氫生理鹽水(氫鹽水)或飽氫介質(zhì)，用于體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)。此后，氫鹽水被廣泛應(yīng)用于不同疾病模型的研究，但其具體機(jī)制仍不清楚。與其他抗氧化劑相比，氫具有選擇性、無毒性、滲透性強(qiáng)、無殘留、成本低等特點(diǎn)，對多種疾病模型具有良好的保護(hù)和治療作用。然而，其對糖尿病周圍神經(jīng)病變的影響迄今尚未有報道。由于糖尿病周圍神經(jīng)病變與氧化應(yīng)激損傷和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，我們推測氫鹽水可能是治療糖尿病周圍神經(jīng)病變的臨床有效藥物。
    本研究目的探討氫在糖尿病大鼠神經(jīng)性疼痛治療中的作用機(jī)制。將8周齡雄性SD大鼠隨機(jī)分為對照組、模型組和氫處理組。氫治療組在造模后第7、8周每日腹腔注射富氫鹽水。造模前及造模后2、4、6、8周，檢測小鼠坐骨神經(jīng)神經(jīng)功能、行為學(xué)變化及炎癥因子TNF-α、IL-6水平，Western blotting檢測MCP1、CCR2蛋白表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氫治療組大鼠運(yùn)動神經(jīng)傳導(dǎo)速度、熱戒斷潛伏期和機(jī)械戒斷閾均顯著升高。模型組大鼠坐骨神經(jīng)TNF-α、IL-6水平明顯高于對照組，氫處理組大鼠坐骨神經(jīng)TNF-α、IL-6水平明顯低于對照組。模型組大鼠坐骨神經(jīng)MCP1、CCR2蛋白表達(dá)明顯高于對照組。氫處理組表達(dá)明顯低于模型組。氫通過抑制MCP1-CCR2信號通路減輕糖尿病大鼠周圍神經(jīng)炎癥反應(yīng)，減輕神經(jīng)性疼痛。

    慢性高血糖引起的血管損害并發(fā)癥可分為微血管和宏觀血管兩種類型。微血管并發(fā)癥包括糖尿病神經(jīng)病變、視網(wǎng)膜病變和腎病。糖尿病神經(jīng)病變是糖尿病最常見、最難治性的并發(fā)癥，影響到半數(shù)以上的糖尿病患者，其中近15%存在下肢截肢的風(fēng)險，甚至危及生命。疼痛癥狀的早期表現(xiàn)為自發(fā)性疼痛、痛覺過敏和痛覺麻痹。后期表現(xiàn)為痛覺減退，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。由于糖尿病周圍神經(jīng)病變的病理機(jī)制復(fù)雜，目前尚無有效的治療方法。STZ是一種專門破壞胰島細(xì)胞的毒素。一次注射可導(dǎo)致突然的高血糖。STZ誘導(dǎo)的糖尿病模型是研究糖尿病周圍神經(jīng)病變最經(jīng)典的模型。STZ模型通常顯示疼痛行為、神經(jīng)功能和神經(jīng)形態(tài)的變化，與糖尿病患者的變化基本一致。早期神經(jīng)系統(tǒng)癥狀通常以痛覺過敏、痛覺麻痹、神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢等時間依賴性加重為特征，晚期神經(jīng)系統(tǒng)癥狀表現(xiàn)為痛覺減退、神經(jīng)退行性變、脫髓鞘和表皮神經(jīng)纖維丟失。通常在注射STZ后兩周出現(xiàn)明顯的痛覺過敏和痛覺麻痹，到第八周可繼續(xù)加重。8周后出現(xiàn)痛覺減退等癥狀，這可能與神經(jīng)纖維的不可逆轉(zhuǎn)變性有關(guān)。神經(jīng)功能指標(biāo)包括運(yùn)動神經(jīng)傳導(dǎo)速度和感覺神經(jīng)傳導(dǎo)速度，目前被認(rèn)為是評價神經(jīng)損傷程度的金標(biāo)準(zhǔn)。它們的下降是神經(jīng)缺氧缺血的表現(xiàn)，在神經(jīng)損傷的研究中比疼痛閾值的變化更為敏感和客觀。在本研究中，參考文獻(xiàn)方法建立模型，結(jié)果與上述理論一致。與對照組比較，注射STZ后48h大鼠出現(xiàn)多食、多飲、多尿等糖尿病癥狀，血糖升高至16.67 mmol/L以上。行為學(xué)和神經(jīng)學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，注射STZ后第14天，機(jī)械痛閾和熱痛閾均顯著降低，且直到注射后第8周，坐骨神經(jīng)傳導(dǎo)速度均顯著降低，且呈時間依賴性。提示糖尿病周圍神經(jīng)病變成功誘導(dǎo)并繼續(xù)發(fā)展。
    研究結(jié)果表明氫水可抑制糖尿病大鼠神經(jīng)性痛覺過敏癥狀的加重和功能損害，且其作用與促炎細(xì)胞因子水平的降低有關(guān)。我們假設(shè)氫分子可能在神經(jīng)系統(tǒng)的慢性氧化應(yīng)激環(huán)境及其引起的炎癥損傷中發(fā)揮保護(hù)作用，從而治療糖尿病神經(jīng)病變。注射STZ后6周，MCP1水平和CCR2在糖尿病周圍神經(jīng)病變組坐骨神經(jīng)被連續(xù)注入小時顯著下調(diào)14天，促炎細(xì)胞因子的含量受STZ也下降，熱與機(jī)械痛閾值明顯增加，神經(jīng)傳導(dǎo)速度明顯提高。綜上所述，氫可能通過抑制MCP1-CCR2信號通路的激活，降低糖尿病大鼠周圍神經(jīng)的炎癥反應(yīng)，從而改善神經(jīng)痛。由于病變的發(fā)病機(jī)理的復(fù)雜性和有限的治療效果，有必要找到一個綜合治療措施，以防止和恢復(fù)神經(jīng)損傷和解決患者痛苦。
本研究來自南京大學(xué)附屬醫(yī)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.