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結論

水素分子療法は神経疾患に対して抗酸化・抗炎症作用を持ち、安全性の高い新たな治療法として有望である。

研究の背景と目的

脳卒中やパーキンソン病など多くの神経疾患では、活性酸素が過剰に産生される「酸化ストレス」が組織障害の中心要因になっている。水素分子は最も毒性の強いヒドロキシルラジカルなどを選択的に除去できるため、2007年のラット脳梗塞モデル報告以降、治療応用が急速に拡大した。本レビューは、水素療法の作用機序と臨床応用の現状を動物研究・臨床研究の両面から整理することを目的とする。

研究方法

研究結果

• 虚血性脳卒中
  • 複数の動物研究で、水素ガスが治療的抗酸化剤として作用し、選択的に細胞毒性酸素ラジカルを減少させることが報告されている。臨床研究では、水素ガス療法を受けた虚血性脳卒中患者がより迅速で完全な回復を示し、NIH脳卒中スケール（NIHSS）スコアの早期改善、修正Rankinスコアの向上、日常生活能力の向上、および機能的自立の向上が見られた。さらに、水素ガス療法を受けた患者では、MRIで測定された梗塞領域が有意に小さかった。副作用は報告されていない。
• 脳内出血
  • 動物モデルでは、2.9%水素吸入1時間の投与が、マスト細胞の活性化と脱顆粒の抑制を介したレドックスストレスと血液脳関門障害の軽減によって有益な効果をもたらすことが観察された。1.3%の水素ガス吸入も抗炎症、神経保護、抗アポトーシス、抗酸化活性を通じて脳内出血後の早期脳損傷に対する神経保護効果を一貫して発揮した。ただし、脳内出血患者における水素療法を評価する臨床研究はまだ報告されていない。
• くも膜下出血
  • くも膜下出血（SAH）後の急性脳損傷とその後の血管攣縮は、酸化ストレスと炎症によって引き起こされると考えられている。動物モデルでは、水素化生理食塩水の投与がAkt/グリコーゲン合成酵素キナーゼ3β経路を阻害することによって神経細胞アポトーシスを減少させ、酸化ストレスと血管炎症を阻害することによって血管攣縮を減少させることが示された。また、SAH誘導後1時間以内に吸入された水素が酸化ストレスを改善し、アポトーシスを減少させ、血液脳関門を保護し、脳浮腫を軽減し、神経学的欠損を改善することも報告された。高グレードSAH患者450人を対象とした二重盲検無作為化対照試験が現在進行中である。
• パーキンソン病
  • パーキンソン病（PD）は、黒質の中のドーパミン作動性細胞の変性または喪失によって引き起こされる。酸化ストレスとミトコンドリア機能不全が様々な病因の共通経路であると考えられている。PD患者を対象とした臨床試験では、48週間にわたる水素水療法（1L/日）により、プラセボ群と比較して総合的なPD評価スケールの有意な改善が見られた。
• アルツハイマー病
  • アルツハイマー病（AD）は、神経細胞外のアミロイドベータタンパク質の沈着と神経細胞内のリン酸化タウタンパク質の蓄積が特徴的な神経変性性認知症疾患である。酸化ストレスと神経炎症がADの発症の原因となるメカニズムとして同定されている。老化促進マウスでは、経口水素水摂取が認知障害を改善することが示された。同様に、水素リッチ生理食塩水の腹腔内投与も、酸化ストレス、サイトカイン産生、核因子カッパB産生の阻害によって記憶を改善した。ADマウスモデルでは、パラジウム水素化物ナノ粒子による生理活性水素の持続的放出がシナプスと神経アポトーシスをブロックし、酸化ストレスを除去することで神経代謝を促進し、抗酸化経路を活性化させ、認知障害を改善することが示された。ヒトを対象とした水素療法の有効性については、まだ報告されていない。
• 神経外傷
  • マウスモデルにおける脳損傷の治療における水素分子の有効性が、外傷性脳損傷（TBI）と外科的脳損傷の両方で調査されている。吸入水素はラットTBIモデルにおいて血液脳関門を保護し、脳浮腫を減少させ、スーパーオキシドジスムターゼやカタラーゼなどの抗酸化酵素の減少を阻害することが報告された。TBIにおける水素療法を評価する大規模な臨床研究はないが、個別のケースでは臨床的な効果が報告されている。例えば、脳震盪後直後と2時間ごとに1日間水素発生溶解錠を頬投与された運動選手は、脳震盪スコアが中等度から軽度カテゴリーに改善した。
• 全脳障害
  • 水素ガス療法は、敗血症性脳症のマウスモデルにおいても症状を改善することが示されている。グローバルな脳虚血/再灌流のげっ歯類モデルでは、低濃度の水素ガス吸入または水素リッチ生理食塩水の腹腔内注射が抗酸化メカニズムおよびミトコンドリア保護を通じて神経保護効果と生存率の向上を示した。最近の研究では、水電解生成の67%水素が無酸素心停止ラットモデルにおいて短期および長期の神経学的欠損を改善し、海馬内の神経変性を減少させることが報告された。

Appendix（用語解説）

• 活性酸素種（ROS）: 通常の代謝過程で形成される高反応性の酸素を含む分子やフリーラジカルで、過剰になると細胞損傷を引き起こす。
• 酸化ストレス: 体内の活性酸素種と抗酸化防御のバランスが崩れた状態で、細胞や組織の損傷を引き起こす。
• ヒドロキシルラジカル: 非常に活性が高く有害なフリーラジカルで、細胞構造に重大な損傷を与える。
• ペルオキシナイトライト: 一酸化窒素とスーパーオキシドから形成される強力な酸化剤で、細胞損傷を引き起こす。
• アポトーシス: プログラムされた細胞死のプロセスで、不要または異常な細胞を排除するために体が使用するメカニズム。
• 血液脳関門: 循環血液と脳組織の間の高度に選択的な膜で、有害物質が脳に侵入するのを防ぐ。
• くも膜下出血（SAH）: 脳の周囲のくも膜下腔への出血で、通常は脳動脈瘤の破裂によって引き起こされる。
• 血管攣縮: 血管壁の異常な収縮で、血流を減少または制限する。
• ミトコンドリア機能不全: 細胞のエネルギー生産工場であるミトコンドリアの機能障害。

論文情報

タイトル

Molecular hydrogen therapy for neurological diseases: a review of current evidence（神経疾患に対する水素分子療法：現在のエビデンスのレビュー）

引用元

Ramanathan, D., Huang, L., Wilson, T., & Boling, W. (2023). Molecular hydrogen therapy for neurological diseases: a review of current evidence. Medical gas research, 13(3), 94–98. https://doi.org/10.4103/2045-9912.359677

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