分子氢对运动作用笔记之一

首次报道氢在实验医学中的应用发生在大约40年前。多尔及其同事将患有鳞状细胞癌的无毛白化小鼠暴露于2.5%氧气和97.5%氢气的高压混合物中。发现肿瘤明显消退，导致氢疗法可能也被证明在不同医疗条件的治疗中具有重要意义。

1994年，Abarini及其同事报道了首次在人类身上应用氢来缓解深海潜水员的一些高压神经综合征症状。自那时以来，氢的影响已被广泛研究并记录在大量实验性疾病模型和人类疾病中。

在人体研究中观察到显著的影响，尤其是在氧化应激介导的疾病中，包括脑梗死、肝癌、血液透析患者的慢性炎症、炎症和线粒体肌病、代谢综合征、糖尿病、帕金森病和类风湿性关节炎。一项研究报告氢对泌尿科患者没有有益影响。

在我们的日常生活中，由于呼吸消耗氧气，活性氧在体内产生。这些活性分子作为有害物种和有益物种发挥着双重作用，已得到广泛认可。

患有酸血症的体力活动患者的最初目标是使用碱化剂提高全身pH值。当通过镁与水（Mg+2 氢O）反应生成氢时→Mg（OH）2+氢），可溶解的氢气饮料（如富氢水）具有高pH值、低溶解氧和极高溶解分子氢。作为一种可能的酸度降低剂，富含碱性氢的水可以被人类用来对抗运动产生的酸的影响。

几项研究考察了运动环境中富氢水的影响，主要结果是氢干预期间的血液缓冲指标。一项开放性初步研究调查了19名年轻健康男性每天口服2 L富氢水7天是否影响基线动脉pH值和最大运动诱发的酸中毒率。富氢水含有约1.1mmol/L溶解在饮料中的氢，氧化还原电位约为400 mV，pH值为9.3。参与者在干预期的开始（第0天）和结束（第7天）进行血液采样和耐力跑，在隔夜禁食和运动后采集动脉血样。

摄入富含氢的水会增加空腹和运动后的血液pH值。动物研究的证据表明，富含氢的水可能作为中和剂提供一些益处。

在一项随机、双盲、安慰剂对照试验中也发现了类似的结果，该试验涉及52名假定健康的体力活动男性志愿者，他们接受了为期14天的2升富氢水[48]。在干预期开始和结束时，在基线和运动后测量动脉血pH值、二氧化碳（pCO2）和碳酸氢盐的分压。干预14天后，摄入富氢水显著增加了空腹动脉血pH值0.04，运动后pH值增加了0.07，在给药方案后的富氢水试验中，与给药前相比，空腹碳酸氢盐显著升高。富氢水似乎起到了碱化剂的作用，可能是因为阴离子含量高，还原能力强。

关于富氢水作为碱化剂在体力活动和非运动个体中的潜在应用，这些早期发现很有前景。然而，在推荐富氢水之前应小心谨慎，因为其长期健康影响尚不清楚。由于尚未检测到过量消耗富氢水导致的潜在有害碱中毒，因此必须采取预防措施。

在代谢性酸中毒的治疗中可能应用有效和安全的碱化剂，对于血浆酸度增加的人来说，如运动性酸中毒，可能会特别感兴趣。摄入富含氢的水会增加空腹和运动后的血液pH值。动物研究的证据表明，富含氢的水可能作为中和剂提供一些益处。

关于氢作为运动损伤治疗的活跃注册临床试验包括评估口服和局部给予氢2周作为软组织运动损伤的治疗。在一项2期临床试验，初步结果支持了在传统治疗方案中添加氢气对运动员软组织损伤治疗有效的假设。这种方法有望在未来导致更多涉及运动医学富氢制剂的临床试验。

有几种方法被用于向人类输送分子氢，不同的路线呈现出不同的应用优缺点。实际上，当氢、氦和氧的混合物（Hydra 10）被用于岸上高压舱中有记录的最深潜水（701米）时，氢在人类中的首批应用之一与运动医学领域有关。分子氢可以通过局部、肠外和肠内给药途径输送。

自Ohsawa等人于2007年在《自然医学》中报告补充氢的显著选择性抗氧化作用后，分子氢作为一种医学干预开始引起更多的科学关注。从那时起，氢的作用已在动物模型和人类疾病中得到广泛评估。之前的研究表明，氢具有抗氧化、抗凋亡、抗炎和细胞保护特性，对细胞有益。人体临床试验表明，氢具有很好的治疗效果，在运动医学中的应用主要集中在氢作为一种新型的能量和碱化剂。通过氢溶解水输送的氢气似乎可以提高肌肉性能，减少疲劳，改善运动员运动诱发的酸中毒，但其作用可能不是由于氢的抗氧化特性。涉及运动损伤的临床试验的有希望的结果证实了氢作为抗炎和康复辅助剂的用途。然而，需要更多的研究来确定氢作用的确切机制，开发更实用和适用的治疗方案，并验证氢在临床环境中的治疗潜力。

已经在6名男性商业潜水员中描述了气态氢在人体中的最初应用，他们在500米的公海潜水期间接受了神经和心理生理反应的调查。潜水员在30天内吸入了含49%氢的氢-氦-氧（Hydreliox）混合物或氦-氧混合物（Heliox）。与氦-氧混合物相比，氢缓解了减压病和氮麻醉的症状，如高压震颤、手部灵活性、算术能力和视觉选择能力下降。

测试表明，氢麻醉在500米深处成为一个因素。除了在深海潜水员中使用气态氢混合物外，没有任何人体研究报告在临床环境中使用这种给药途径。因此，目前没有氢吸入的干预方案。其他局部氢给药途径（例如，载氢滴眼液）仅用于动物研究。Ohta等人描述了在日本的日常生活中，将溶解氢的温水浴方案作为将氢纳入体内的方法。关于使用氢治疗运动损伤的研究检查了直接应用于软组织损伤部位上方皮肤的富氢配方的效果。

由于吸入氢气和氢饱和盐水注射在日常生活中可能不切实际，因此开发了其他更方便的输送系统，富氢水成为最常用的肠内给氢方法。2004年，佐藤及其同事首次通过富氢水向遭受缺血再灌注损伤的小鼠施用氢。人类研究中首次使用富氢水可追溯到2008年，当时Kajiyama等人给2型糖尿病或糖耐量受损患者服用了一种实验性饮料，该饮料是在高压下将氢气直接溶解到水中产生的。富氢水在提供血液中活性氢的功效方面与吸入氢的效果相当。可以使用几种方法制备富氢水：a）在高压（~ 0.4 MPa）下溶解水中的气态氢；2） 通过镁与水的电化学反应；和c）通过电解（电解还原水）。在室温下，在大气压下，高达0.8 mmol/L的氢可以溶解在水中，但氢会迅速穿透任何容器的玻璃和塑料壁。倒入杯中的约5%的氢在3分钟内损失，而铝容器能够长时间保留氢气。使用富氢水作为输送分子氢的手段的主要优点是，它便于携带、易于管理和安全，即使浓度很低，也足以发挥有益的作用。

动物模型研究表明，吸入或摄入氢气可使各种疾病和病症中的活性氧物种（如羟基自由基）失活，氢可减少脑、心脏和其他外周组织中由氧化应激引起的损伤。这些报告表明，外源氢部分被氧自由基捕获。

Shimouchi进行了一项研究评估摄入富含氢的水后的氢消耗量。七名成年受试者摄入了富含氢的水。他们呼气中的氢含量用半导体气相色谱法测定。摄入富含氢的水后10分钟，呼气氢含量迅速增加至约36 ppm的最大水平，然后在60分钟内降低至基线水平。同时测量呼气分钟容积，呼出59%的摄入氢。实验过程中，水中氢的损失占氢的3%或更少。皮肤表面氢的释放量估计约为0.1%。根据剩余的氢质量平衡，摄入的氢约有40%在体内消耗。据报道，氢分子是一种弱的羟基自由基清除剂，对超氧物或过氧化氢无效，羟基自由基生成速率估计至少为1.0μmol/min/m2（相当于29 nmol/min/kg），假设氢分子全部用于清除羟基自由基，并且可以排除消化道和皮肤表面的细菌消耗。总之，摄入的氢中有59%是呼出的，其余大部分是在体内消耗的。

Shimouchi A, Nose K, Shirai M, and Kondo T. Estimation of molecular hydrogen consumption in the human whole body after the ingestion of hydrogen-rich water. Adv Exp Med Biol 2012; 737: 245–250