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【編輯】趙長海
【作者】
解放軍301總醫院臨床營養科主任，主任醫師、教授、研究生導師，中國營養學會臨床營養分會主任委員，中國臨床營養專家微信群群主，中國臨床營養專業信息平臺專家委員會主任委員。
氫氣與疾病治療
氫是自然界常見的化學元素，位列元素周期表中第一，也是自然界最小的原子，氫氣是氫元素最簡單的分子物質存在形式。氫氣無味、無色、無嗅，具有一定的還原性，也具有易燃性，與氧發生化合反應生成水，被認為是一種理想的清潔能源。
人體內也存在一定數量的氫氣，主要是由腸道厭氧菌產生的，臨床上通過檢測呼吸氣中氫氣水平來診斷乳糖不耐受和菌群紊亂。過去雖然有研究人員證明了溶液中存在的氫氣可直接與羥自由基反應，但是這個實驗現象沒有受到重視，因此，氫氣一直被認為是生理惰性氣體，長期以來一直被生物學和醫學界所忽視，由于氫氣在減壓過程中不易產生氣泡，利用氫氧混合氣體作為呼吸介質可以縮短減壓時間，因此在過去氫氣僅用于潛水醫學領域。但是，最近的研究發現，氫氣可以選擇性地和羥自由基反應，氫氣分子小且呈電中性，其擴散性極佳，氫能輕易地穿過生物膜發揮其抗氧化能力，以上特點決定了氫在生物醫學領域具有良好的應用前景。
1975年《Science》報道了患皮膚惡性腫瘤的動物模型給予連續呼吸高壓氫氣（97.5%）14天后，腫瘤體積明顯縮小，提示高壓氫氣治療皮膚惡性腫瘤有效，認為高壓氫氣抗腫瘤機制可能與氫氣的抗氧化作用相關[1]，此后在2001法國學者Gharib等人[2]報道呼吸8個大氣壓的高壓氫氣可以治療肝血吸蟲感染引起的炎性反應，并且提出氫氣與羥自由基直接反應是治療炎癥損傷的基礎，在文中特別提出氫氣的抗炎作用值得進一步的研究。由于高壓氫氣具有較大危險性導致其無法有效的應用于臨床，自以上研究一直以來并沒有引起生物醫學界的關注，此后6年即2007年日本研究人員太田成男等在《Nature Medicine》報道，動物呼吸2%濃度的氫氣即能顯著改善腦缺血/再灌注損傷的程度，其作用機制與氫氣在體內的選擇性抗氧化作用及有效清除氧自由基相關, 即氫氣選擇性地降低羥自由基、亞硝基陰離子[3]，隨后氫氣作為一種新型的具有選擇性的抗氧化劑而受到廣泛的關注。
到目前為止，研究人員使用多種實驗動物模型和臨床病例觀察，確定了氫氣可以治療許多疾病，氫氣最重要的效應是對氧化應激相關疾病有很好的治療效果，例如新生兒腦缺氧、帕金森病等，最近也用利用氫氣治療糖尿病、動脈粥樣硬化、高血壓病、腫瘤等人類重大疾病的研究報道。
活性氧在人類許多疾病例如腦卒中、心肌梗死、糖尿病、動脈粥樣硬化等疾病的病理生理中起了重要的作用，活性氧包括以氧自由基形式存在和非活性氧自由基形式存在的兩大類物質，其中氧自由基又包括羥自由基、超氧陰離子、一氧化氮、亞硝酸陰離子等。在生理情況下，活性氧在體內不斷產生，也不斷被及時清除，維持動態的平衡，但是在缺血、炎癥等病理情況下，機體將產生大量的活性氧且不能及時被清除，其中羥自由基和亞硝酸陰離子的毒性最強，一氧化氮、超氧陰離子和過氧化氫等毒性相對較弱，且具有重要的信號轉導作用，在過去的抗氧化治療中，使用還原性過強的藥物可能引起體內氧化-還原狀態失去平衡，推測這是抗氧化治療效果不好的原因。2007年，日本學者太田成男等研究證實氫氣能夠選擇性的清除毒性較強的羥自由基和亞硝酸陰離子，而對其他擔負生理作用的活性氧影響不大[3]，這就是氫氣選擇性抗氧化的作用基礎，這個研究的意義就在于奠定了選擇性抗氧化治療疾病的新思路。最新研究發現，氫氣還可以通過影響細胞信號通路而發揮相關作用，因此推測氫氣很可能是繼一氧化氮、一氧化碳及硫化氫后的新型氣體信號分子[4]。
缺血/再灌注損傷在臨床上非常常見，腦缺血或腦出血的病理生理機制非常復雜，而羥自由基和亞硝酸陰離子等氧自由基是導致缺血/再灌注損傷的最主要的因素。氫氣對組織器官缺血/再灌注損傷具有明確的保護作用，另外，氫氣能顯著降低缺血/再灌注組織的丙二醛水平和髓過氧化物酶活性，還能抑制細胞凋亡。氫氣能同時作用于氧化應激、中性粒細胞浸潤、細胞凋亡、炎性介質等缺血/再灌注損傷的多個環節，因此能顯著減輕缺血/再灌注損傷所致的組織器官損傷[5]。國內學者孫學軍等研究顯示呼吸氫氣對新生兒窒息導致的缺血缺氧性腦損傷具有理想的治療作用。國內外還有研究人員先后報道氫氣呼吸和注射氫氣生理鹽水對腦出血和蛛網膜下腔出血引起的早期腦損傷、神經細胞壞死、腦水腫和血管痙攣等具有理想的治療作用，提示氫氣在腦血管疾病治療中的應用價值，但是正式用于臨床仍然還需要深入的研究。
帕金森病是老年人的常見病，其發病機制之一就是過度的氧化應激。在帕金森病動物模型實驗研究中發現，氫氣水能保護大鼠的黑質-紋狀體功能并避免其變性，顯著延緩帕金森病的進展速度。阿爾茨海默病是常見的神經退行性疾病，多種實驗模型的研究發現氫氣可明顯緩解海馬神經的退行性改變，日本有研究人員正在進行氫氣水對老年人認知障礙影響的研究，一些結果顯示氫氣具有比傳統的銀杏葉治療更好的效果。
氫氣在肝病的治療中也有不俗的作用，呼吸2%氫氣或飲用氫氣水可以有效地抑制肝臟缺血/再灌注損傷所致的肝細胞損傷程度，并有效地降低轉氨酶水平及保護肝臟功能[6,7]。氫氣不僅用于急性肝細胞損害的治療，還有人用于治療肝硬化、治療膽管阻塞后的黃疸和肝損傷。日本的研究結果顯示長期飲用氫氣水可以明顯改善高脂飲食引起的脂肪肝，改善肝功能、防止肝纖維化，氫氣還刺激肝臟成纖維細胞因子（FGF）21的表達，FGF21具有重要的調節糖代謝的作用。
2008年日本學者報道了使用氫氣水治療糖尿病的臨床研究結果，在這項30例糖尿病和6例糖耐量異常的隨機雙盲安慰劑對照的研究中，每天飲用氫氣水8周后，氧化型低密度脂蛋白、小密度脂蛋白改善降低，糖耐量得到改善[8]。
氫氣水用于治療代謝綜合征的臨床研究也顯示，受試者的脂代謝得到明顯的改善，例如總膽固醇下降、而高密度脂蛋白膽固醇水平升高，血液中過氧化產物明顯下降[9]。載脂蛋白E基因缺陷小鼠灌胃飽和氫水6個月，其動脈粥樣硬化程度明顯好轉[10]。
如前所述，在1975年《Science》就報道[1]了連續呼吸氫氣治療動物的皮膚惡性腫瘤，提示高壓氫氣治療皮膚惡性腫瘤有效。氫水灌胃或者呼吸1%-2%濃度的氫氣還可以顯著減輕化療藥物對臟器功能的損傷[11]。Kang等人對肝癌放射治療患者進行了臨床研究，在這個隨機對照實驗中，接受放射治療的49名肝癌患者連續6周每天飲用氫氣水1.5-2L（氫氣含量為0.65mmol/L）,患者的抗氧化能力有所提升，食欲下降得到很好的改善，盡管不是隨機雙盲對照研究，但是實驗結果還是對肝癌患者的放射治療有一定的幫助。氫分子可以緩解藥物或化學制品對正常細胞的損傷。順鉑是常用的化療藥物，伴有嚴重的腎毒性，通過菊粉測定腎臟的重吸收作用，發現氫分子可以減輕順鉑的腎毒性，更重要的是并不影響順鉑的抗癌藥效[12]。
氫氣水還用于治療一些其他疾病例如血液透析、肌肉病和皮膚病如紅斑性皮膚病。
日本學者太田成男等將氫氣、氧氣和氮氣按比例混合后通過呼吸方式給氫[1]，此后通過呼吸方式供給氫氣在小腸移植手術、新生小鼠缺氧以及心肌缺血等大量模型中得到很好的抗氧化效果。氫氣在4.6%～75.0%范圍內都可發生爆炸，且氫氧混合過程中也易發生爆炸。氫氣在2%-4%濃度內就能發揮其抗氧化、抗凋亡的作用，這在安全范圍內，但是依然存在著危險，且不能準確地計算試驗中使用的氫氣量。隨后，太田成男等又通過電解水制造出富氫水，將其應用在動脈粥樣硬化模型上，同樣表現出很好的抗氧化等保護作用。美國研究人員通過金屬鎂與水發生的化學反應產生氫水，代謝綜合征患者每天飲用1.5-2.0L富氫水56 天后脂代謝得到改善，提示金屬鎂與水的化學反應產生的氫水也有很好的治療效果。孫學軍教授等將氫氣充入生理鹽水至飽和后得到飽和氫鹽水，通過腹腔注射或靜脈注射后對腸缺血再灌注和腸缺血再灌注引起的肺損傷都有保護作用。除了通過呼吸、飲用、注射等方法提供外源性氫分子外，氫分子還能溶解于熱的洗澡水，通過皮膚滲入，對紫外線造成的皮膚衰老有很好的改善作用。此外也還可以通過誘導腸道菌群產生氫氣的方式，例如口服阿卡波糖、變性淀粉、牛奶、姜黃素、乳果糖、乳糖、甘露醇、寡聚糖以及可溶性淀粉等，這種方法已經有研究，但是效果似乎不如富氫水。
目前國內市售的商業產品主要為直接飲用的富氫水和制氫水機，富氫水氫氣含量為0.2-08ppm，氧化還原電位為-500mv。
雖然氫氣生物學效應的研究表面上十分紅火，但是其治療的機制還是沒有獲得突破性進展，一方面還缺乏比較準確的確定氫氣劑量-效應方法，另一方面，盡管氫氣的治療用量比較小，但是人體腸道內細菌可以產生大量的氫氣，只要增加為數不多的氫氣就能起到較好的治療作用，對此還是不得而解。
氫氣結構簡單、分子質量小，可通過呼吸自由排出體外而無任何體內的蓄積和殘留，臨床應用的安全性可靠；氫具有理想的選擇性抗氧化作用，能選擇性地中和毒性強的活性氧與自由基，而不影響在機體內承擔重要生物學功能的活性氧；氫氣制備過程簡便并且價格低廉，氫氣可用于臨床治療的疾病譜較廣包括帕金森病、膿毒血癥、2型糖尿病、缺血缺氧性疾病、腫瘤、臟器移植術后缺血再灌注損傷等。氫氣對信號轉導通路的調控作用已經有一些認識，但其作用的范圍、機制等還有待進一步研究，氫對多種疾病具有潛在的臨床應用價值，很有可能為人類疾病的防治提供新的理論基礎和治療方法。
【參考文獻】
1.Dole M, Wilson FR, Fife WP. Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment for cancer. Science,1975,190(4210):152-154。
2.Gharib B，Hanna S，Abdallahi OM et a1．Anti-inflammatory properties of molecular hydrogen：Investigation on parasite-induced liver inflammation. C R Acad Sci III.2001,324(8):719-24.
3.Ohsawa I，Ishikawa M，Takahashi K，et a1．Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine，2007，13(6):688-694。
4.Itoh T, Fujita Y, Ito M, et al. Molecular hydrogen suppresses Fc epsilon RI-mediated signal transduction and prevents degranulation of mast cells. Biochemical and Biophysical Research Communications 2009; 389:651-656。
5.Ji Q, Hui KL, Zhang LD, et al. The Effect of Hydrogen-Rich Saline on the Brain of Rats with Transient Ischemia. Journal of Surgical Research 2011,168:E95-E101
6.Fukuda KI, Asoh S, Ishikawa M, et al. Inhalation of hydrogen gas suppresses hepatic injury caused by ischemia/reperfusion through reducing oxidative stress.Biochemical and Biophysical Research Communications 2007; 361:670-674
7.Sun HY, Chen L, Zhou WP, et al. The protective role of hydrogen-rich saline in experimental liver injury in mice.Journal of Hepatology,2011; 54:471-480
8.Kajiyama S, Hasegawa G, Asano M, et al. Supplementation of hydrogen-rich water improves lipid and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes or impaired glucose tolerance. Nutrition Research 2008; 28:137-143
9.Nakao A, Toyoda Y, Sharma P, et al.Effectiveness of Hydrogen Rich Water on Antioxidant Status of Subjects with Potential Metabolic Syndrome-An Open Label Pilot Study. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 2010; 46:140-149
10.OhsawaI, Nishimaki K, Yamagata K, et al. Consumption of hydrogen water prevents atherosclerosis in apolipoprotein E knockout mice. Biochemical and Biophysical Research Communications 2008; 377:1195-1198
11.Nakashima-Kamimura N, Mori T, Ohsawa I, et al. Molecular hydrogen alleviates nephrotoxicity induced by an anti-cancer drug cisplatin without compromising anti-tumor activity in mice. Cancer Chemotherapy and Pharmacology 2009; 64:753-761。
12.Kitamura A, Kobayashi S, Matsushita T, et al. Experimental verification of protective effect of hydrogen-rich water against cisplatin-induced nephrotoxicity in rats using dynamic contrast-enhanced CT. British Journal of Radiology 2010; 83:509-514。
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