氢气用于心血管代谢疾病管理【欧洲】

饮食和生活方式选择，尤其是西式饮食，与氧化应激和炎症有关，这些因素增加了心血管疾病（CVDs）和2型糖尿病（T2DM）的风险。相比之下，富含抗氧化物的地中海饮食似乎对这些风险具有保护作用。本文强调了饮食在肠道中生成氢分子（H2）的双重作用，以及氢对CVD和T2DM的病理生理学和预防的后续影响。膳食纤维、类黄酮和益生菌有助于在肠道中产生大量氢气，作为抗氧化剂来中和自由基并减轻炎症。在过去的二十年里，越来越多的证据表明，无论是内源性产生的还是外源性给药的氢气，无论是通过吸入还是富氢水（HRW），都具有广泛的生化和病理生理过程中的强大抗炎作用。最近的研究表明，氢气可以中和羟基和硝酰基自由基，充当细胞抗氧化剂，从而减少氧化应激和炎症——导致CVDs和代谢性疾病显著下降。临床和实验研究支持氢气干预措施如HRW在管理CVDs和代谢性疾病中的治疗潜力。然而，需要更大规模的研究来验证氢气疗法在管理这些慢性疾病中的作用。

1. 引言

肥胖、2型糖尿病（T2DM）和心血管疾病（CVDs）是全球死亡率的主要原因。这些条件共享包括不健康的饮食、烟草和酒精使用以及缺乏体育锻炼等共同风险因素。西式饮食的影响显著，引发氧化应激，损害身体的抗氧化能力并引发炎症。这种全身性炎症特别会影响胰腺的β细胞、肝细胞低密度脂蛋白（LDL）受体、内皮细胞、神经元和骨细胞。这些因素共同增加了患CVDs和T2DM的易感性，最终导致死亡率升高。

抗氧化剂在缓解与这些疾病相关的氧化应激方面的作用仍是一个持续研究的领域。一种假设是健康的饮食可以平衡氧化应激水平，维持细胞和组织稳态，从而减少炎症，降低CVDs和代谢障碍的风险。西式饮食（WD）通过提高蛋白质羰基化和脂质过氧化的水平而加剧氧化应激，同时降低肠道产生氢分子（H2）的能力，这是一种潜在的抗氧化剂。相反，富含膳食纤维、类黄酮和omega-3脂肪酸的地中海饮食（MD）可能通过促进产生像氢气这样的保护性分子来增强抗氧化防御。

虽然氢气的保护机制尚不清楚，但有证据表明，补充氢气可以减少氧化应激和炎症，为CVDs和代谢性疾病提供保护。增加氢气的方法有多种，包括吸入氢气、饮用溶解氢气的水（富氢水）、注射溶解氢气的盐水（富氢盐水）、进行氢气浴以及向眼睛应用富氢盐水。本文旨在强调氢气在管理心脏代谢疾病（CMDs）中的作用。

2. 自由基应激和抗氧化剂在慢性疾病的发病机理中的作用

西式饮食和包括污染、烟草烟雾、农药和污染物在内的环境因素的结合促进了自由基的产生。体内吸入的氧气（O2）经过单电子还原形成超氧阴离子自由基（O2−）。这些自由基可以进一步传播氧化反应或转化为其他活性物种，如过氧化氢（H2O2）和羟基自由基（•OH）。自由基带有一个未配对的电子，因此非常活跃，需要一个电子来形成稳定的电子壳层。这些游离氧自由基会攻击身体组织，导致细胞和分子损伤。这种活动影响细胞、蛋白质、脂蛋白和DNA，成为各种疾病的催化剂。

身体自然产生一系列自由基、活性氧物种（ROS）和来自内源性代谢过程的活性氮物种、暴露于环境毒性和疾病过程。维持自由基与身体抗氧化防御之间的平衡对于代谢健康至关重要，失衡会增加氧化应激，导致组织损伤，增加包括CVDs和T2DM在内的条件的风险。有趣的是，生理水平的自由基对细胞具有保护作用，强调了内源性抗氧化剂在中和自由基诱导的组织损伤中的重要性。这些毒素的显著内源性来源包括黄嘌呤氧化酶、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶以及线粒体呼吸链的电子泄漏，这些都会产生有害的超氧自由基。

3. 饮食、西式饮食、微生物群和氢分子

西式饮食（WD）以高饱和脂肪和糖分摄入以及低纤维摄入为特点，在慢性疾病和死亡率上升中扮演着重要角色。常见的工业制造的超加工食品，包括碳酸软饮料、快餐、工业生产的面包或热狗等营养价值降低。这些饮食习惯导致心血管风险因素升高（例如，血脂异常、高血压），以及肥胖或代谢综合征（MS）的增加，从而导致死亡率增加。这种饮食模式正日益成为健康问题，特别是在采用西方生活方式的国家，推动了糖尿病和肥胖等代谢性疾病的激增。

最近的研究强调了肠道微生物群在炎症进展中的作用，这种炎症通常被称为与免疫系统失调相关的非传染性疾病发展的元炎症。饮食可以影响肠道微生物群，从而导致宿主生理反应的改变。消费西式饮食会破坏肠道的微生物平衡，导致菌群失调并进一步加剧肠道炎症。

地中海饮食以其抗炎特性而闻名，主要是由于其强调基于植物的、富含益生元的食物，如芦笋、大蒜、洋葱、韭菜和omega-3脂肪酸。这些饮食成分提供与肠道微生物群和免疫系统相互作用以维持稳态的营养素。多不饱和脂肪酸、纤维和多酚可能通过调节氧化应激来减少慢性疾病的风险。这些多酚的前体存在于富含纤维的未精炼谷物产品、种子、豆类、豌豆和浆果中。尽管饮食中的抗氧化剂可能通过中和ROS来防止氧化损伤，但将其转化为临床实践已被证明是具有挑战性的。一个问题是抗氧化剂不加选择地减少所有ROS水平，包括那些参与有益生理信号的水平。

4. 饮食作为氧化剂和抗氧化剂

西式饮食与低饮食抗氧化剂摄入的结合导致抗氧化剂缺乏，以及全身自由基应激诱导的组织损伤增加。值得注意的内源性抗氧化剂如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和铜蓝蛋白通过抑制自由基生成，保护肝脏细胞的胆固醇受体、胰腺的β细胞和内皮细胞免受损伤。有证据表明，西式饮食缺乏抗氧化营养素，如类黄酮、纤维和omega-3脂肪酸，导致肠道微生物产生较少的保护性分子，包括短链脂肪酸、胰高血糖素样肽和氢气，这些都是潜在的抗炎剂。相反，地中海饮食富含抗氧化剂，如维生素、矿物质、类黄酮、omega-3脂肪酸和纤维，可以抑制氧化应激和炎症，从而降低CVDs和T2DM的风险。富含抗氧化剂的饮食还促进了肠道中氢气的产生，这可能调节血压的昼夜变化。在临床环境中，已证明氢气能够抑制因氧化应激引起的内皮功能障碍、CVDs和T2DM糖尿病受试者的自由基应激（图1）。

图1.饮食对氧化应激和炎症的影响：氢分子在心血管和代谢疾病发展中的作用。

5.肠道中氢分子的产生

肠道微生物群在减轻T2DM和CVDs的风险中起着至关重要的作用。由于缺乏特异性消化酶，许多复杂的碳水化合物和植物多糖在肠道中逃过消化。然而，合适的微生物可以将这些多糖代谢成有益的短链脂肪酸（SCFAs），如丙酸酯、丁酸酯和乙酸酯，以及甲烷和氢气等气体，这些物质具有潜在的抗炎作用。氢气是通过肠道细菌发酵碳水化合物产生的，如乳糖、乳果糖和果糖。参与氢气产生的主要细菌群体包括脆弱拟杆菌、产气荚膜梭菌和假单胞菌，这些通常存在于大肠中并具有氢化酶。这种产生SCFA的发酵过程通常发生在结肠中。它们的浓度在近端结肠较高，而在远端结肠较低，尽管后者具有更大的微生物密度和更高的气体水平。除了它们的局部效应外，像乙酸酯这样的SCFA还可以影响神经功能，为肠道-大脑相互作用提供了一条潜在途径（图2）。

图2.饮食通过肠道微生物群产生和抑制氢分子的机制，及其对抗炎分子和心脏代谢性疾病的影响。氢气；IL4、IL6和IL10，白介素4、6和10；TGFβ，转化生长因子β；GLP，胰高血糖素样肽；BDNF，脑源性神经营养因子；SCFA，短链脂肪酸；NO，一氧化氮；RAAS，肾素-血管紧张素-醛固酮系统；Ang II，血管紧张素II；CAD，冠状动脉疾病；SMC，平滑肌细胞。

人体胃肠道（GI）中氢气的产生主要依赖于丰富的肠道菌群对可摄入纤维基质的发酵，这一过程主要发生在结肠。通过这一机制内生的氢气量通常超过从饮用富含氢气的水（HRW）中获得的量。过量的氢气可以通过多种微生物途径被移除。除了产甲烷作用外，另一种机制涉及使用过量氢气的硫酸盐还原菌将硫酸盐转化为亚硫酸盐。 “关键石病原体”假说为特定微生物在疾病状态下的作用提供了解释，即某些低丰度的微生物病原体可以扰乱通常良性的微生物群，将其转变为与疾病相关或失调的状态。这些关键性的微生物，被称为“关键石病原体”，在创造有利于疾病的环境方面发挥作用，特别是通过促进炎症。最近的研究证实了这些病原体通过改变肠道微生物群来引发疾病的观点。

结合适当的饮食，肠道微生物群可以在结肠产生3-9升的氢气。氢气是由Firmicutes和Bacteroidetes微生物类群的成员进行的聚合碳水化合物发酵的最终产物。氢气的处理有两条主要途径，产甲烷作用和同型乙酸生成作用，后者更为普遍。许多肠道微生物群成员可以产生氢气，随后可能被交叉喂养的微生物用于生长和产生更大的分子。氢气可以作为氢营养微生物的底物，这些微生物分为三类：硫酸盐还原菌、产甲烷古菌和产乙酸菌，它们分别能将氢气转化为硫化氢、甲烷和乙酸。越来越清楚的是，氢气在GI微生物代谢中扮演着关键角色，影响着人类的营养、健康和福祉，越来越多的证据表明，肠道细菌产生的氢气量与各种疾病之间存在强烈的相关性。

一项试点研究表明，在运动前四小时摄入产生氢气的牛奶显著降低了肌酸激酶和8-羟基-2-脱氧鸟苷的水平，同时改善了运动后的肌肉恢复。先前的研究表明，乙酸促进了微生物群-大脑-β细胞轴的相互作用，加剧了MS，而增加包括短链脂肪酸、脑源性神经营养因子（BDNF）和氢气在内的代谢产物的产生，通过肠-脑互动神经回路增强了代谢。当富含纤维的地中海饮食包含益生菌时，促进了健康的肠道微生物群，使氢气的产生量达到可用升来衡量的水平。医学界越来越多地探索像氢气这样的天然、无毒化合物，因其在预防心血管疾病和其他慢性疾病中的潜在抗氧化作用。对肠道氢气生物学重要性的不断认识已经改变了人们对其重要性的看法。氢气不再仅被视为一种副产品，而是被视为全球器官功能和稳态中的一个关键因素。

在过去的二十年里，氢气作为一种多用途的抗氧化剂出现，在一系列生理和病理生理条件中都有应用。无论是通过健康食品内源性产生还是通过吸入或饮用富含氢气的水（HRW）外源性给药，氢气已显示出在广泛的生理和病理生理过程中作为潜在抗氧化剂的前景。氢气能够抑制细胞和组织中的羟基和亚硝酸阴离子，使氧化应激显著下降，从而导致糖尿病和CVDs发病机制中标志性的炎症下降。有趣的是，Slezák等人和其他研究人员已经证明，氢气可以迅速扩散到组织和细胞中，而不干扰代谢的氧化还原反应或信号活性物种（图3，参考文献）。

图3.氢分子在心血管和代谢疾病发病机制及控制中的作用机制（根据Ichihara等，Med Gas Res 2015修改）。•OH，羟基自由基；ONOO，亚硝酸阴离子；H，氢气；NO，一氧化氮；IL-10，白介素10。

除了调节基因表达外，氢气还参与表观遗传调控，提供了减轻氧化应激诱导的遗传损伤的替代途径，从而增强其抗炎和抗凋亡能力。氢气还可以缓解血脑屏障损伤并改善认知功能障碍。氢气疗法被发现可以改善心脏重塑、血脂异常和MS中的氧饱和度，以及非甾体抗炎药(NSAID)引起的肠病。

6. 氧化应激、炎症、免疫调节及氢气的影响

氧化应激源于活性氧和氮物种的产生与身体排除活性中间体的能力之间的不平衡。许多通过不同机制作用的抗氧化剂已成功用作治疗形式，防止细胞损伤。虽然氧化应激是老化的自然部分，但超过2000篇科学论文将慢性氧化应激与一系列慢性病理状况的发展联系起来。在氧化应激期间，包括DNA、蛋白质和膜在内的关键大分子可能被高反应性的羟基和亚硝酸阴离子损伤。

•OH自由基具有高度反应性，几乎可以与附近的任何生物分子相互作用。清除自由基可以起到预防和治疗的作用。由于其具有选择性，即仅与•OH和过氧亚硝酸盐(ONOO−-)反应，氢气作为一个独特的自由基清除剂脱颖而出。其他ROS如超氧阴离子(O2∙−-)、H2O2和一氧化氮(•NO)——它们也充当细胞信号分子——不受氢气的影响。此外，氢气通过各种信号转导途径间接调节激素和细胞因子。在炎症反应期间，免疫细胞打破了稳态平衡；氢气抑制促炎信号并激活抗炎信号。

氢气的一个基本属性是其渗透性，使其能够迅速穿透细胞膜并在胞浆、细胞核和其他细胞器中分散，以提供保护作用[44]。与大多数抗氧化化合物不同，氢气能够穿过血脑屏障，到目前为止，还没有关于其细胞毒性的报告。氢气对体温、血压、pH或pO2也没有直接影响。氢气通过直接与线粒体电子传递链相互作用并中和氧化应激来发挥抗炎和抗氧化作用。总的来说，这缓解了线粒体损伤，平衡了细胞内环境稳态，并保护了炎症关键调节蛋白的转录。

7.心血管疾病的氢分子疗法

心肌细胞、血管——包括内皮和平滑肌细胞——的损伤都是导致心血管功能障碍的CVD风险因素。纤维化和凋亡的增加与心力衰竭密切相关。因此，需要新的治疗策略来治疗心脏重塑和心肌纤维化，以提高心脏缺血患者的存活率。在心肌梗死的大鼠模型中，氢气治疗（每天吸入2%氢气3小时，持续28天）显著改善了心脏功能，同时减少了纤维化区域。补充的体外实验也显示，氢气疗法减轻了缺氧诱导的心脏细胞损伤，并抑制了血管紧张素II诱导的心脏成纤维细胞的迁移和活化。

ROS在血管疾病的发展中扮演着重要的角色，同时也调节着血管的血管舒缩功能。这些自由基中和了•NO，将其转化为更具危害性的过氧亚硝酸盐自由基。NADPH氧化酶（NOX）家族蛋白是产生H2O2和超氧化物的主要来源，也是血管自由基的主要来源。血压和血流的变化会影响内皮功能，这对于维持血管舒缩张力至关重要，因为动脉内皮积极调节剪切应力。累积的氧化应激和炎症可以导致内皮功能障碍，使个体易患动脉粥样硬化和心血管疾病（CVDs）。内皮衍生的松弛因子（EDRF），如•NO、内皮衍生的超极化因子（EDHF）和前列环素，在饮食诱导的血管功能障碍发展中起着至关重要的作用。剪切应力激活NOX蛋白——特别是NOX 1、NOX2和NOX3——这些是血管功能的关键因素。超氧化物自由基，主要由NOX1和NOX2通过单电子转移到氢上生成，迅速中和细胞内过量的•NO，导致过氧亚硝酸盐的产生。这种化合物对由一氧化氮介导的血管舒张产生不利影响。

在有过氧亚硝酸盐存在的情况下，表明氧化功能失调，可能会抑制内皮一氧化氮合酶（eNOS）酶活性，导致NO产量减少。eNOS氧化诱导辅因子四氢生物蝶呤（BH4）可能会转化为非活性形式7,8-二氢蝶呤（BH2）。这种转化导致eNOS解耦联，一种产生超氧化物自由基的机制。

内皮细胞中•NO与超氧化物自由基产生的氧化还原失衡可能导致内皮功能障碍。另一种ROS，H2O2对血管功能既有有害影响也有有益影响。尽管氢氧自由基——过氧化氢衰变的产物——的作用尚未完全理解，但已知它会损害内皮功能。这种损害可以通过氢气来对抗。一项临床研究表明，氢气疗法显著改善了健康志愿者的血流介导的舒张（FMD），表明对血管功能有保护作用。在接受高剂量氢气的组中，FMD从6.80%±1.96%增加到7.64%±1.68%（均值±标准差），而在安慰剂组中则从8.07%±2.41%下降到6.87%±2.94%。这些发现表明，氢气可能保护血管组织免受剪切应力和羟基自由基引起的损伤，同时保留一氧化氮对血管舒缩功能的有益影响。鉴于氧化应激可加剧全身性炎症，从而损害心肌细胞、β细胞、神经元以及内皮的功能，氢气的潜在保护作用值得进一步研究。

ROS作为氧化磷酸化过程中必不可少的辅助因子通过电子转移产生，这一过程发生在有氧代谢中。类风湿性关节炎（RA）被认为会增加冠状动脉疾病（CAD）和动脉粥样硬化的风险，这反过来又增加了死于心血管疾病（CVD）的死亡率[53]。这种联系可以归因于RA和CAD中共有的炎症途径[53]。具体来说，自由基和促炎细胞因子似乎是连接这些疾病的关键驱动因素。这些炎症机制影响关节炎中的血管内皮和关节组织。内皮和平滑肌细胞通过NADPH氧化酶产生超氧化物自由基，包括NOX1、NOX2、NOX4和NOX5，这对内皮功能和动脉粥样硬化的进展至关重要。低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的氧化，作为这些机制之间的交叉点，促使动脉粥样硬化中的斑块发展，从而导致高CVD风险。患有关节炎的患者可能由于内皮表型对大量有害刺激的反应改变而容易发展为CAD或中风。氧化应激上调了粘附分子如血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）、细胞间粘附分子1（ICAM-1）和E-选择素的表达。促炎细胞因子肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素1（IL-1）、干扰素γ也在动脉粥样硬化的发病机制中被激活。有趣的是，仅TNF-α表达的上调也可能导致血管功能障碍，进而导致动脉粥样硬化[58]。在患有类风湿性关节炎的患者中，抗TNF-α疗法可以减少动脉粥样硬化的进展，这表明动脉粥样硬化的发病机制涉及共享的TNF-α/ROS炎症途径，位于Loop 1和2的交叉点。Slezak及其团队的进一步研究说明了氢气在缺氧后适应、辐射诱导的心脏损伤或急性心脏损伤中的作用（图4）。

图4. 氢气疗法对心血管代谢疾病的作用机制（修改自LeBaron等人，2019年参考文献）。SMCs，平滑肌细胞；CVDs，心血管疾病；NF-κB，核因子κB；TNF-α，肿瘤坏死因子α；ICAM-1，细胞间粘附分子-1；（INF）-γ，干扰素γ；IL-1β，白细胞介素1β；HMG-1，高迁移率族蛋白1；MMP2，基质金属蛋白酶2；Bcl-2，B细胞淋巴瘤2；Bcl-xL，B细胞淋巴瘤-特大；ASK1，凋亡信号调节激酶1；MAPK，丝裂原活化蛋白激酶；JNK，c-Jun N末端激酶；Nrf2，核因子红细胞2相关因子2；•OH，羟基自由基；ONOOˉ，过氧亚硝酸盐；SOD，超氧化物歧化酶；CAT，过氧化氢酶；GSH，谷胱甘肽；H，氢气。

8. 氢气在中风中的作用

通过吸入2%的氢气可以显著减少脑缺血/再灌注期间造成的损伤，这反过来又是由氧化应激通过选择性消除•OH和ONOOˉ引起的。大量涉及氢气的实验和临床研究表明，该疗法产生抗氧化、抗炎和抗凋亡效应。由于大脑组织极易受到自由基和其他标志物的细胞损伤，氢气疗法的好处可能在易患中风的患者身上更容易显现。一个综合评估血脑屏障、穿透性、可能的副作用以及氢气的分子特性的全面综述，应该会促进临床和实验研究及疗法的发展。在临床研究中，缺血性中风发作时，8.5-30%的患者会遭受出血性中风，其余则经历缺血性中风。在动物研究中，小剂量的氢气已被证明能显著降低全脑缺血性中风的死亡率。当给高血糖水平和短暂性大脑中动脉闭塞（tMCAO）的组别施用氢气时，它有效地降低了脑出血的风险。持续吸入2.9%的氢气2小时，显著减少了氧化和硝化产物，以及基质金属蛋白酶-9（MMP-9），表明血脑屏障得到了更好的保护。Chen等人提出，这种效应有助于降低伴随脑梗死的出血发生率。在另一项研究中，通过对双侧颈总动脉（BCCAO）进行45分钟的闭塞，使小鼠经历了全脑缺血/再灌注（I/R）。吸入1.3%富含氢气的空气提高了7天存活率，显著减轻了海马CA1区域的神经元损伤、自噬和脑水肿。此外，施用氢气导致脑组织中的氧化应激标志物8-羟基-2′-脱氧鸟苷（8-OHdG）和丙二醛水平降低。

出血性中风被定义为脑出血后随之而来的脑组织受压和坏死。出血性中风通常比缺血性中风更危险，因为它们涉及在出血时被激活的小胶质细胞和炎性细胞，产生自由基。在一种脑出血的小鼠模型中，吸入2%的氢气1小时显著减少了脑水肿的程度并显著改善了神经功能。有趣的是，这些改善仅限于72小时内，这表明氢气吸入仅在脑出血的急性阶段提供保护。在72小时后发生的中性粒细胞浸润和小胶质细胞激活的峰值延迟，可能解释了为什么氢气的抗氧化效果在那段时间内不够持久。此外，氢气对血脑屏障的保护作用及其减少脑水肿的能力，可能归因于其对肥大细胞活动的调节影响，这对于中风后的初始炎症反应至关重要[69, 70]。在一项涉及急性高血糖大鼠的研究中，使用富氢盐水治疗与局灶性缺血中的出血转化增加有关。同时，一项关于兔蛛网膜下腔出血模型的大脑干梗死的研究显示，氢气和依达拉奉联合治疗比单独使用依达拉奉更能显著缩短恢复时间。

9. 氢分子对血液脂蛋白的影响

增加的血脂浓度和促炎细胞因子是心血管疾病（CVDs）的风险因素。临床和实验研究表明，使用氢气具有有益的降脂效果。在一项20名多发性硬化症（MS）患者的病例研究中，给予HRW（0.9-1.0 L/天），以确定其对血清脂蛋白生物活性的影响。经过10周的治疗，HRW导致总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）浓度下降。同时伴随着载脂蛋白（apo）E、apoB100显著下降，以及高密度脂蛋白（HDL）功能的改善。HRW的摄入与超氧化物歧化酶（SOD）的增加和低密度脂蛋白（LDL）及血清中硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）的减少有关，这是MS的重要标志。在一项临床试验中，68名高胆固醇患者被随机分配到HRW组（0.9 L/天，n=34）或安慰剂组（n=34），共持续10周。在HRW治疗组中，分离出的HDL胆固醇显示出在促进三磷酸腺苷（ATP）依赖性胆固醇流出方面的增强效能，特别是与ABCA1转运蛋白相关。同时，血浆中的前ββ-HDL水平增加，而HDL-胆固醇浓度保持不变。此外，HRW治疗与LDL氧化相关的其他HDL功能的改善有关，特别是抑制促炎氧化LDL和保护内皮细胞免受凋亡。另外，HRW疗法与总胆固醇（47.06%对17.65%）和LDL-C（47.06%对23.53%）的更好下调有关。在氢气组中，apoB100显著下降，而apoM上升。使用氢气治疗与血浆和HDL颗粒中多个促炎标志物以及氧化应激指标的浓度显著下降有关。目前的结果强调了氢气疗法在降低胆固醇以及动脉粥样硬化方面的潜在效能。

10. 氢分子在糖尿病和代谢综合征中的作用

代谢综合征（MS）的特征是存在至少三个以下风险因素：肥胖、糖尿病、高血压、高血脂和低HDL。自由基，无论是否伴有炎症，都被认为在MS和2型糖尿病（T2DM）的发展中扮演关键角色。使用HRW治疗在改善T2DM或葡萄糖不耐受个体的葡萄糖和脂质代谢方面显示出希望，这些状况都与氧化应激有关。HRW（1.5-2 L/天）的有效性在一项开放标签、为期8周的研究中进行了检验，该研究涉及20名潜在MS受试者。通过将金属镁棒插入饮用水中生成HRW，产生的氢气浓度在0.55-0.65 mM之间，化学反应如下：

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

连续8周饮用HRW导致抗氧化酶SOD增加了39%（p << 0.05），尿中TBARS减少了43%（p << 0.05）。此外，受试者的HDL-胆固醇增加了8%，总胆固醇/HDL-胆固醇从基线到第4周下降了13%。在8周的研究期间，空腹血糖浓度没有变化。饮用HRW可能代表一种潜在的新颖治疗和预防MS的策略。

Singh及其同事进行了一项随机、安慰剂对照试验，其中MS患者接受HRW治疗，与安慰剂组相比，在24周后多项参数显示出有利效果（p << 0.05, p = 0.309）。结果伴随着体重指数（BMI）和腰臀比（WHR, p << 0.05）的显著下降。此外，HRW治疗导致血脂显著下降，如表1所示。

HRW治疗24周后，空腹血糖也有所降低，与基线水平和安慰剂组相比，糖化血红蛋白（HbA1C）显著下降了12%（p << 0.05）[36]。HRW治疗还降低了炎症标志物：TNF-α和IL-6（p << 0.05）[36]。虽然氧化标志物显著下降，但氢气组的维生素C和E水平增加[36]。血清中血管紧张素转换酶水平显著降低，而血清亚硝酸盐水平显著增加（表2），这可能导致血压下降。

在一项涉及30名2型糖尿病患者和6名糖耐量受损患者的随机、对照、交叉试验中，患者每天摄入900 mL的HRW或900 mL的安慰剂水，为期8周，之后进行12周的洗脱期。摄入HRW导致改良LDL-C（即增加LDL净负电荷的修饰）、小而密LDL以及尿中8-异前列腺素分别显著下降15.5%（p << 0.01）、5.7%（p << 0.05）和6.6%（p << 0.05）。此外，血清氧化LDL和游离脂肪酸浓度呈现下降趋势，血浆脂联素和细胞外SOD浓度增加。这些结果表明，HRW可能是预防2型糖尿病和胰岛素抵抗的有用辅助手段，可能通过激活ATP结合盒转运蛋白A1依赖性胆固醇流出并增强HDL的抗动脉粥样硬化功能，并具有有益的降脂效果。这些发现表明，HRW可能是预防2型糖尿病和胰岛素抵抗的有用辅助手段，可能通过激活ATP结合盒转运蛋白A1依赖性胆固醇流出并增强HDL的抗动脉粥样硬化功能。由于代谢综合征已成为全球性问题，氢气疗法可能是缓解CMDs的新方法。最近的一项评论也再次强调，印度-地中海饮食可以产生更多的氢气，可能是预防高血压的更好选择。

氢气疗法可能对线粒体功能有有益影响，正如Gvozdjáková等人在大鼠研究中所展示的。该研究表明，给大鼠施用氢气导致心脏线粒体状态3呼吸增强，与复合物I（CI）和复合物II（CII）底物相关。据推测，氢气可能促进Q循环中醌中间体向完全还原的泛醌醇的转化。这种转化可能增强醌池的抗氧化能力，从而减少线粒体ROS的产生。

11. 结论

过去二十年来，人们对氢气的潜在健康益处越来越感兴趣，特别是在心血管和代谢疾病方面。氢气治疗效应的主要机制似乎是其选择性和高效地清除和中和ROS，如•OH和•ONOO−-。除了其抗氧化作用外，氢气还表现出抗炎和抗凋亡特性。我们的综述表明，氢气给药在缓解CVDs、动脉粥样硬化、中风和高血脂方面显示出前景，可能在冠状动脉疾病和糖尿病中有潜在应用。值得注意的是，氢气可以通过特定的细菌在人体肠道内源性产生，这一过程可以通过饮食选择进行优化。例如，富含纤维和生物活性化合物的地中海式饮食可能增强基于肠道的氢气产生。我们的综述表明，氢气给药在缓解CVDs、动脉粥样硬化、中风和高血脂方面显示出前景，可能在冠状动脉疾病和糖尿病中有潜在应用。值得注意的是，氢气可以通过人体内的细菌在肠道产生。这一过程可以通过饮食选择进行优化，特别是富含纤维和生物活性化合物的MD。鉴于越来越多的证据支持氢气对代谢和心血管状况的积极影响，针对性策略以增加肠道氢气产生可能成为这些疾病的未来预防措施或辅助治疗。