医学气体在临床中有着广泛的应用,如氧疗、高压氧用于治疗低氧血症、心脏呼吸骤停、缺血性脑损伤等疾病。氢气是一种无色、无味、具有还原性的双原子气体,被认为是一种生理性惰性气体,但近年来研究发现,氢不仅具有抗氧化作用,同时具有抗感染和抗细胞凋亡作用。分子氢可能启动了一种新的生物医学研究领域,可能是另外一种具有治疗作用的医学气体。
一、H2的产生及代谢在人体细胞中由于不存在氢化酶,所以氢不能内源性产生。但是,在大肠内厌氧菌通过降解碳水化合物来获得能量,主要是植物细胞的多糖或淀粉通过氢化酶产生氢气。氢一旦进入血液循环,肺是唯一的排出途径,另外氢也可通过排气或结肠内的微生物代谢,转化为H2S、甲烷和乙酸排出。
二、H2生物学效应及机制羟自由基和过氧化亚硝酸离子具有非常强的氧化性,可使核酸裂解、脂类过氧化和蛋白活性丧失。氢能选择性减少羟自由基和过氧化亚硝酸离子,另外氢保护细胞的作用可能与增强抗氧化酶的活性如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和加氧酶-的作用有关。H2可通过抑制caspase3的活性具有抗凋亡作用。氢在各种损伤模型中具有抗炎性反应作用,在氧化应激诱导的炎性反应中氢下调炎性反应因因子IL-1β,IL-6，趋化因子和TNF-α水平。
三、氢的病理生理学意义研究表明,氢具有调节脂质代谢,抑制过敏反应,减轻缺血再灌注、放射线和感染性疾病造成的损伤,同时可减轻化疗药物在治疗肿瘤过程中的副反应,具有重要的病理生理学意义。
3.1缺血再灌注损伤
氢对器官缺血再灌注损伤具有广泛的保护作用。研究表明,氢对心脏、肝、小肠、脑及视网膜动脉等器官缺血再灌注损伤均具有保护作用。吸入H2(0.5%~2%）可减少大鼠缺血再灌注损伤后心肌梗死面积,减轻心肌重塑,改善左室发展压,改善心脏功能。吸入(1%~4%)的H,可减轻小鼠肝脏缺血再灌注损伤,抑制肝细胞凋亡,使血清中谷丙转氨酶和肝中丙二醛水平降低。大鼠小肠缺血再灌注模型中,给予静脉注射饱和氢盐水(5mL/kg),可减轻小肠再灌注损伤,具有明显的抗感染和抗氧化作用。氢可通过清除羟自由基有效的减轻视网膜缺血再灌注损伤。腹腔注射氢盐水(1mL/g),可明显减少大鼠脑梗死面积和水肿,降低缺血脑区8-羟基脱氧鸟苷、白细胞介素-1β,TNF-x,抑制caspase3的活性%。氢可能是一种有效的减轻缺血再灌注损伤的有效治疗方式。
3.2代谢综合征
氧化应激在代谢综合征的发病过程中发挥着重要的作用,以≥40岁具有代谢障碍的人为研究对象,饮用富氢水可使超氧化物歧化酶增高39%,高密度脂蛋白增高8%,而总胆固醇/高密度脂蛋白降低13%,以上。研究表明,饮用氢水可能是一种新的防治代谢综合征的方法。在Ⅱ型糖尿病患者研究中发现,每天服用富氢水(0.55~0.65mmol/L),持续12周,低密度脂蛋白和尿中8-异前列腺素水平明显降低,同时是氧化低密度脂蛋白和游离脂肪酸水平降低,而脂联素和超氧化物歧化酶水增高。apoE（-/-）小鼠是一种自发性动脉粥样硬化模型,饮用饱和氢水可使粥样硬化斑块明显减小,说明氢对动脉粥样硬化具有一定的防治作用。
3.3急性放射病
在放疗前,人淋巴细胞_1培养液中给予饱和氢后,可明显抑制离子辐射诱导的凋亡,具有增强细胞活性的作用;腹腔注射饱和氢盐水,可保护胃肠道内皮细胞避免辐射造成的损伤,减少血浆中丙二（malondialdehyde,MDA)生成和肠8-羟基脱氧鸟苷的水平,增强血浆中内源性抗氧化酶水平,具有选择性清除羟自由基的作用;同时临床研究表明饮用富氢水可以改善接受放疗的肝癌患者的生活质量,抑制放疗过程中自由基的过度产生。
3.4器官移植
将路易鼠的肾脏移植到挪威鼠体内后,每天饮用含氢水,持续d,结果发现饮用含氢水的大鼠移植后肾脏功能改善,抑制了移植后慢性肾病的发生，氧化损伤和炎性介质的产生降低。
3.5过敏性反应
小鼠饮用富氢水(0.8mmol/L),可明显减轻快速过敏反应,抑制磷酸化FRI-lyn和下游的信号分子,进一步抑制氧化型NADPH的活性,减少了过氧化氢的产生。
四、氢与器官疾病研究表明,氢对神经系统、肝脏、胰腺、肺及耳具有广泛的生物学作用,通过抑制炎性反应和过氧物的产生发挥保护作用。
4.1神经系统
氢在神经退行性疾病中也具有治疗作用。研究表明,患帕金森病小鼠饮用富氢水,即便氢浓度在0.04mmol/L,也能显著减少多巴胺能神经元的丧失,减少DNA损伤和脂质过氧化”,改善大鼠的认知和记忆功能具有明显的改善作用,其机制主要通过抑制神经炎性反应和氧化应激作用。在乳鼠的在乳鼠的脑出血模型中,研究发现吸入氢可明显降低鼠生长发育后智力衰退和脑瘫的发生率,可改善脑萎缩。
4.2肝脏
在刀豆蛋白A诱导的小鼠肝炎中,由小肠细菌产生的H,对肝炎的炎性反应具有抑制作用,而且体外实验表明,氢能够抑制刀豆蛋白A介导的T细胞的激活,从而抑制具有组织破坏性TNF-x和IFN-y的产生。富氢盐水可抑制CGI，诱导的小鼠肝纤维化和肝细胞增殖,抑制JNK和caspase3的激活。
4.3胰腺
在L-精氨酸诱导的急性胰腺炎大鼠模型中,研究发现通过静脉注射富氢盐水可以明显减轻L-精氨酸诱导的急性胰腺炎,减轻血清中增高的淀粉酶,抑制中性粒细胞浸润、脂质过氧化和胰腺组织水肿。
4.4肺
最近研究表明,在呼吸机所致的肺损伤小鼠模型中,吸入2%H,可以明显减轻肺损伤,减轻间质水肿和肺泡隔的增厚、减少炎性细胞的渗出,上述研究表明,吸入H2可通过抗氧化、抗炎性反应和抑制NF-kB激活减轻呼吸机诱导的肺损伤。
4.5耳
耳蜗内氧化应激所致的细胞损伤可致感音神经性听觉丧失,抗霉素a通过原位氧化应激产生不良作用直接损伤培养的小鼠耳蜗毛细胞,高浓度的氢可减少氧自由基的生产,提高了毛细胞的存活率。
参考文献
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传播氢知识促进全民健康
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有效清除体内的有害物质，常保健康。
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