氢医学机制的范式转变：原子水平解析作用靶分子与催化机制

要点（Highlights）

- 氧化态铁卟啉（血红素，hematin）是氢气（H₂）真正的分子作用靶点（氧化还原生物传感器）

- 氢气利用血红素作为有机催化剂，形成催化循环，将羟基自由基（•OH）选择性还原为水

- 氢气可将髓过氧化物酶（MPO）的化合物Ⅰ还原转变为化合物Ⅱ，选择性抑制中性粒细胞胞外诱捕网形成（NETosis）与免疫血栓形成

- 统一的高价铁Fe(IV) = O“过热保护”机制，解释了氢气对线粒体的保护作用以及乳酸生成的抑制效应

- 氢气不会损害正常酶活性；仅在病理过度氧化状态下发挥干预作用，构成终极故障‑安全保护机制

摘要（Summary）

分子氢（H₂）已被证实，在大量疾病模型与临床试验中均表现出抗氧化、抗炎效应。但氢气在水溶液中与羟基自由基（•OH）的直接反应速率极慢，该作用机制多年悬而未决，被称为“氢气悖论”。本综述从三个不同角度阐述一项范式转变，解开这一谜题。

第一，氧化态铁卟啉——血红素［Fe(III)-OH］被确认为氢气的氧化还原生物传感器，可通过催化循环将羟基自由基选择性还原为水。从头算密度泛函理论计算证实：氢气并不干扰正常二价血红素，仅对病理状态下过度氧化的血红素产生干预。

第二，本文提出全新机制：在中性粒细胞胞外诱捕网形成过程中，氢气对髓过氧化物酶的高价铁‑氧中间体化合物Ⅰ［Fe(IV) = O·P•+］执行单电子还原。该过程能够在不破坏正常杀菌功能的前提下，选择性阻断次氯酸生成，抑制免疫血栓。

第三，本文讨论相同的“高价铁过热保护”概念同样适用于线粒体复合体Ⅳ，这或许可以解释氢气维持有氧能量代谢、抑制乳酸蓄积的现象。

本文提出一套统一的范式转变理论：氢气作为生物体内终极故障‑安全保护机制，精准调控氧化应激驱动下病理性“失控氧引擎”，同时完全保留机体正常酶活性不受影响。

论文题目和作者单位信息

Sano, FJCC Motoaki. "Paradigm shift in hydrogen medicine: Target molecules and catalytic mechanisms elucidated at the atomic level." Journal of Cardiology (2026).

a 山口大学大学院医学系研究科内科学与临床科学系，日本山口县（Department of Medicine and Clinical Science, Yamaguchi University Graduate School of Medicine, Yamaguchi, Japan）

b 山口大学大学院医学系研究科氢转化医学研究中心，日本山口县（Hydrogen Translational Medical Research Center, Yamaguchi University Graduate School of Medicine, Yamaguchi, Japan）

c 庆应义塾大学医学院综合运动医学研究所，日本东京都（Institute for Integrated Sports Medicine, Keio University School of Medicine, Tokyo, Japan）

d 庆应义塾大学医学院心血管内科，日本东京都（Department of Cardiology, Keio University School of Medicine, Tokyo, Japan）

e 山口大学大学院医学系研究科保健学研究部检验医学系，日本山口县（Department of Laboratory Medicine, Faculty of Health Sciences, Yamaguchi University Graduate School of Medicine, Yamaguchi, Japan）

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