氢气72小时持续吸入未见任何遗传毒性【法国】

氢气作为抗氧化剂，已经越来越受到学术界和产业领域的重视，许多国家都已经将氢气作为日常抗氧化的健康促进概念，进入实际应用阶段。但有学者担心，氢气作为人用抗氧化剂，安全性虽然有大量证据，包括潜水医学领域大剂量吸入的安全性，但研究仍然不够充分。特别是在遗传毒性方面，几乎没有任何研究。本研究来自法国学者则弥补了这个不足，提供了严格的证据，证明连续72小时3.1%氢气吸入不会产生任何遗传毒性。这一研究再次证明了氢气的高安全性，超过既往许多经典抗氧化剂，因为许多抗氧化剂存在遗传毒性风险。不过，严格来说，本研究属于急性毒性试验，且剂量相对比较低。仍然需要进行更大剂量更长时间的慢性毒性试验。也需要对氢水等使用方面进行类似研究。以上为博主孙学军个人观点。

临床前和临床研究表明，氢分子（H₂）具有抗氧化、抗炎和抗凋亡特性。安全性数据可在文献中找到，并且已在分离的细胞和实验动物中测试了急性毒性。我们评估了 H₂暴露72小时后在大鼠体内的遗传毒性，遵循国际协调理事会指南ICH S2（R1）。该研究对三组雄性Wistar大鼠进行：阴性对照组，接受甲磺酸甲酯的阳性对照组和接受 3.1% H₂气体混合气72小时的氢气治疗组。进行碱性彗星、甲酰胺嘧啶 DNA 糖基化酶 （Fpg） 修饰的彗星和骨髓微核测定。氢气暴露既没有增加彗尾DNA强度（DNA损伤），也没有增加血液、肝脏、肺或支气管肺泡灌洗液中“刺猬”的频率。在暴露于氢气的大鼠中，没有观察到肺部Fpg敏感位点的增加，没有诱导微核形成，并且没有观察到未成熟红细胞与总红细胞比率（IME%）的不平衡2.ICH S2 （R1）。在吸入含有 3.1 % 氢气混合气 72 小时后对 Wistar 大鼠没有体内测试到任何遗传毒性。

Salomez-Ihl C, Tanguy S, Alcaraz J P, et al. Hydrogen inhalation: in vivo rat genotoxicity tests[J]. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2024: 503736.

部分正文内容：

氢气（H₂）是一种易燃、无色、无味的气体。在化学工业中，这种还原剂用于生产甲醇和氨，并在精炼过程中用作试剂。氢工业的发展，特别是使用电解等低碳方法生产氢能产业，已成为能源转型的关键因素。1975年，Dole等[1]测试了H₂的治疗潜力.他们的工作假设是 H₂可以作为参与肿瘤发展的氧自由基的清除剂。长时间暴露于8 个大气压含有 2.5 % O2和 97.5 % H₂ 的混合气中，皮肤癌小鼠模型发现显着的肿瘤消退。然而，这项研究作者承认，由于H₂的爆炸危险，将他们氢氧混合气效应的发现转移到医疗实践的潜力仍然有限，特别是在高压下使用更为困难。H₂在 O₂ 存在下确实非常不稳定，即使在大气中氢气含量为也必须保持 <4.1 %，才能避免火灾或爆炸的危险。出于这个原因，Dole的原始工作多年来一直无人问津，直到2007年Ohsawa等证明了空气中低浓度氢气对接受实验性脑缺氧再氧的大鼠的有益作用（含 4 % H₂在大气压下）。这项工作首次证明了在可接受的安全条件下H₂的疾病治疗潜力，也是对各种病理生理学模型进行大量临床前研究的起点。这些研究表明，除了其抗氧化特性外，H₂降低促炎细胞因子（IL-1β、IL6、TNF-α），通过抑制促凋亡因子（如半胱天冬酶3、8和12）的表达和增强抗凋亡因子（如Bcl-2和Bcl-xL）来减少细胞凋亡，并与调节线粒体功能、细胞分化、增殖和生长的关键信号转导通路相互作用。

氧化应激会导致许多病症。出于这个原因，已经提出了多种具有抗氧化潜力的分子作为新的治疗方法。然而，将抗氧化剂策略用于治疗目的有几个局限性：抗氧化剂可能无法到达产生反应性物质的部位；抗氧化剂可能与涉及反应性物种的生理信号通路相互作用；抗氧化剂可能具有细胞毒性或致突变作用。最近提出了几种分子工程策略来改善抗氧化剂在亚细胞区室中的分布，例如添加亲脂性阳离子（例如三苯基膦、TPP）或将抗氧化剂封装到脂质体中。然而，这些策略通常受到毒性的限制，无论是负责运输的化学基团还是抗氧化剂本身。例如，TPP使抗氧化化合物能够靶向线粒体，具有很高的内在毒性。临床前研究表明，许多被提议作为掺入脂质体的候选抗氧化剂（如槲皮素、姜黄素、白藜芦醇或α-生育酚）可引起DNA损伤或促进癌变。

H₂在生物系统中具有特别有利的高扩散特性，因为它穿透膜的能力使其能够分布到所有细胞内区室，包括线粒体和内质网，而无需任何转运蛋白。除了良好的分布外，H₂可以选择性地减少羟基自由基和过氧亚硝酸盐，同时保留参与细胞信号传导和生理学的活性氧。H₂可能优于常规抗氧化剂，但评估其在体内可能的遗传毒性至关重要。

除上述实验研究外，H₂已经用于人类。在多种疾病的临床试验中。因此，已经根据国际协调委员会 （ICH） 指南进行了许多监管性临床前测试，以便能够建立这些临床研究。特别是，Saitoh等在细菌和中国仓鼠肺成纤维细胞中已经证明，近饱和H₂水溶液在体外没有致突变性或遗传毒性。这项研究还证明了，亚慢性 H₂使用如富集水28天，通过胃输注给大鼠不存在给药时的毒性。最近，Cole等证明在暴露于含有2.27%H₂的气体混合物的健康小鼠中吸入27小时没有发现任何急性毒性。在这项研究中，没有观察到血液和各种器官的行为障碍或毒性迹象。

在人类中，H₂已安全地用于深潜气体混合气，以预防减压病和动脉气体血栓形成，即使在高浓度下也没有细胞毒性作用[16]（Hydreliox = 49%H₂、50 % He 和 1 % O2的呼吸气体混合气).Ono等研究了急性脑缺血患者吸入（3-4%）H₂的作用，以验证生理参数的安全性。同样，没有任何迹象显示 H₂ 存在毒性。

尽管数据证明H₂没有毒性文献中可用的疗法很多且一致，据我们所知，仍然没有出版物实施 ICH 的全套建议并证明该分子缺乏体内遗传毒性。然而，在许多国家，在考虑开发新的候选药物之前，这一监管步骤不仅是强制性的，而且对于在现有抗氧化剂中H₂的定位也是必要的，其中许多抗氧化剂已被证明具有遗传毒性作用。因此，本研究的目的是评估在以单剂量（3.1%）吸入72小时的大鼠中 H₂的体内遗传毒性潜力，使用官方测试电池（ICH S2（R1）），包括肺，支气管肺泡灌洗液（BALF），血液和肝脏样本中的骨髓微核试验和碱性彗星测定，以及肺样本中的Fpg修饰彗星测定。

伦理学

实验是根据关于保护用于科学目的的动物的指令L276-33 2010/63 / EU和世界医学协会（WMA）关于赫尔辛基宣言中动物使用的生物医学研究的声明的建议进行的。该协议由格勒诺布尔-阿尔卑斯大学伦理委员会#12验证，并得到法国高等教育和研究部的批准（协议：APAFIS#32369-2021070616189539 v2）。

动物和治疗

平均 H₂在处理开始后 24 小时在密封室中收集的气体样品评估的含量为 3.21 ± 0.06 %（理论预期 H₂含量：3.1%）。在H₂治疗3天期间中的治疗组未观察到毒性的临床体征。

显示了用碱性彗星测定获得的结果（图2;表1）。阴性对照的背景数据的数量级和分布与我们小组先前报道的一致。

讨论

我们的研究表明，Sprague Dawley大鼠暴露于3.1%氢气混合物3天不会诱导肺，血液，支气管肺泡灌洗液（BALF）或肝脏样本中的DNA损伤（%尾部DNA强度），基于碱性彗星和Fpg修饰的彗星测定。H₂与阴性对照相比，治疗没有增加微核未成熟红细胞（MN-IME/1000 IME）的比例。

本研究应用了 ICH 指南的一整套建议来估计

结论

许多用于治疗氧化病理的抗氧化化合物显示出令人担忧的遗传毒性作用[33]。尽管这些影响通常是适度的，并且仅限于高剂量，但它们仍然令人担忧，因为其中一些化合物已经被患者广泛使用，无需任何处方或医疗监督。抗氧化剂的遗传毒性作用的起源仍然知之甚少，而且可能是多方面的。