分子氢抗活性氧

活性氧的氧化损伤累积与多种病理学有关。细胞氧化还原稳态取决于活性氧产生和抗氧化系统之间的平衡。氧化应激被认为是调节多种生理学的信号分子。

H2O2被证明是细胞因子、胰岛素、生长因子、AP-1、c-Jun N-末端激酶1（JNK1）、p53和核因子κB（NF-κB）信号传导所必需的分子，可通过半胱氨酸氧化促进磷酸酶失活。活性氧通过该机制影响信号通路。活性氧依赖性信号在各种系统中期重要作用。

H2O2是调节细胞分化、免疫系统，自噬和凋亡的关键因子。由H2O2和NO引起的氧化应激诱导参与抗氧化和耐受的酶，可以保护细胞免受氧化应激。例如，NF-E2相关因子2（Nrf2）向细胞核的易位导致参与防御系统的基因表达的调节，以抵抗氧化应激和其他有毒来源，包括重金属。

虽然氧化损伤在疾病发生和衰老起重要作用，但传统的抗氧化剂的治疗效果有限。抗氧化剂补充剂在预防癌症、心肌梗死和动脉粥样硬化方面的作用很小。使用不当，还会增加死亡率。因此，在开发有效的抗氧化剂以预防氧化应激相关疾病时，了解副作用非常重要。细胞氧化还原稳态需要H2O2以维持体内平衡。理想的抗氧化剂分子有望减轻过度氧化应激，但不会干扰氧化还原稳态。理想的抗氧化剂不减少信号分子（如H2O2），而能有效减少强氧化剂（如OH）。跟进目前已经发表的研究结果，分子氢可能是理想的抗氧化剂。

Ohta等人将氢注入培养基，而不改变pH、O2和CO2浓度或其他条件。当培养的PC12细胞通过线粒体电子易位链的抑制剂抗霉素A处理暴露于氧化应激时，细胞明显收缩并延长短纤维以应对氧化应激。相反，当在H2存在下用抑制剂处理细胞时，细胞没有改变其形状。在H2脱气培养基中，细胞再次对氧化应激反应。这一发现表明，H2不影响原始培养基中的任何成分，但直接作用于细胞。通过第一个实验的发现，可以预见H2在实际临床应用中具有很大的潜力。

H2处理显著降低了OH的水平，只与强活性氧OH反应，不与H2O2和NO反应。在培养基中溶解的H2不会改变O2的细胞水平和H2O2，H2足够温和，既不会干扰代谢氧化还原反应，也不会影响细胞信号中的活性氧。H2也没有降低细胞内NO的水平。