辐射损伤防护的关键指标是动物生存率，本研究发现氢水能让30天动物生存率从37%增加到100%，这说明氢水对辐射损伤的防护效果非常明确。研究还对产生这种作用的分子机制进行了探讨。来自日本的这一文章是一篇预印本，还没有经过同行评议。

许多研究已经证明了氢气对各种疾病的治疗和预防作用。其对羟基自由基的选择性抗氧化特性，这些自由基是电离辐射间接效应的原因，可能使其成为值得关注的新型放射防护剂。我们最近开发了新型氢气水，通过使用超细气泡，使其更稳定且具有更高的抗氧化活性。在这项研究中，自由饮用超细气泡氢气水（UBHW）的雌性C57BL/6J小鼠接受了全身X射线照射，并评估了UBHW的放射防护效果。亚致死剂量的全身照射使得UBHW喂养的小鼠30天存活率达到100%，而对照组小鼠仅为37%。在致死剂量的全身照射情况下，尽管对照组小鼠在约3周内全部死亡，但UBHW组的30天存活率提高到了40%，这归因于其对羟基自由基的高清除活性。通过蛋白质组学在UBHW喂养的小鼠中显著识别出26种参与炎症和免疫反应的血清蛋白，UBHW可能增强并调节这些功能，从而减少暴露于全身照射的小鼠受到的损伤。我们得出结论，UBHW在放射防护方面具有良好的潜力，有证据表明该领域值得进一步研究。

1. 引言

电离辐射的主要生物学效应大致可分为直接效应和间接效应，直接效应是指辐射直接切断目标分子DNA，而间接效应涉及由电离和激发生物体内的水分子产生的活性氧物种（ROS）和自由基，如羟基自由基（ŸOH）、超氧阴离子（O2•-）和过氧化氢（H2O2）[1, 2]。其中约70%是由间接效应引起的。在ROS和自由基的分子物种中，羟基自由基是最活跃的，它会非特异性地氧化和修饰核酸、蛋白质和脂质，并发挥毒性作用。

氢分子是一种易于在体内扩散并选择性还原高毒性自由基的抗氧化剂。Ohsawa等人报告说，吸入氢气可以缓解脑缺血再灌注损伤[3]。他们展示了氢气是一种抗氧化剂，能选择性地还原高度氧化性的羟基自由基和过氧亚硝酸盐（ONOO－），后者是由超氧阴离子和一氧化氮（NO）直接反应形成的，但它不会与其他ROS如超氧阴离子或过氧化氢发生反应。随后，一系列关于氢气疗法在临床前和临床研究中的应用被报道，包括脑部疾病、炎症性肠病和血管疾病[4-8]。此外，由于氢气减少了辐射产生的羟基自由基，因此已报道了氢气的几种减少辐射损伤的效果[9, 10]。Hirano等人总结了氢气在动物模型中对抗各种辐射损伤的保护作用，包括认知功能、免疫系统、肺、心脏、胃肠、造血、睾丸、皮肤和软骨障碍[10]。在这些报告中，大多数使用了易于处理的富氢溶液。在正常大气压下，氢气在水中的溶解度达到0.8 mM（约1.6 ppm，重量/体积）；氢气分子如此之小，以至于它能迅速穿透玻璃和塑料容器的壁，而铝壁可以相对长时间地保留氢气[9]。技术进步使得能够开发出困在更小颗粒中的氢气水，从而实现更高的溶解氢浓度和更长的溶解期[11, 12]。最近，我们开发了一种通过使用直径小于1μm的超细气泡将氢气分散在水中的方法来生产更稳定的氢气水[13,14]。这些研究报道了长效超细气泡氢气水（UBHW）的功能特性，它具有出色的抗氧化活性和储存稳定性。UBHW也有望用于医学应用，以治疗由氧化应激引起的与生活方式相关的疾病，如衰老、动脉硬化和糖尿病的发作和并发症，以及由电离辐射暴露引起的辐射损伤。其对羟基自由基的选择性抗氧化特性，这些自由基是电离辐射间接效应的原因，可能使其成为值得关注的新型放射防护剂。然而，UBHW减轻辐射损伤的具体作用机制尚不清楚，也未对其对生物组分的影响进行详细评估。在本研究中，我们使用了一个严重的急性辐射综合征（ARS）小鼠模型，该模型接受了致死剂量的X射线全身照射，并在饲养期间让它们自由饮用UBHW。通过30天存活率和使用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）对存活小鼠血清进行的蛋白质组分析，评估了UBHW减轻辐射诱导损伤的效果。

关键研究结果

3.1 使用超细气泡水治疗的小鼠存活至第30天

在6 Gy全身照射（WBI）后，随意饮用自来水（TW）的小鼠30天存活率约为37%。相比之下，UBHW处理组显著抑制了WBI诱导的致死性，存活率提高到100%（P = 0.0158），而UBOW处理组的30天存活率提高了60%（图1A）。对于6.5 Gy WBI，虽然TW处理组在大约3周内全部死亡，但通过摄入UBHW或UBOW，30天存活率分别提高到了40%和20%（图1A）。8-OHdG是已知的DNA氧化损伤标志物，其中构成DNA的碱基脱氧鸟苷的8位被羟基化。因此，对接受6.0 Gy X射线WBI的第30天的幸存小鼠外周血中的8-OHdG进行了估算（图1B）。在测量8-OHdG之前检查采血时的红细胞压积值时，与对照组（47.6%）相比，所有WBI组均显著下降，而且这些值在UBHW摄入（42.9%）后比TW（38.2%）或UBOW摄入（32.3%）有显著更多的恢复。与TW摄入相比，UBHW和UBOW摄入显著降低了WBI后存活30天的小鼠血清中8-OHdG水平（图1B）。这表明持续摄入UBHW或UBOW可能减少WBI诱导的损伤并导致小鼠存活，并且在后续实验中，我们专注于UBHW，它可以对严重ARS小鼠产生出色的救命效果。

图1. 各种超细气泡水对TBI小鼠的放射防护效果。（A）6 Gy或6.5 Gy X射线照射的C57Bl/6JJcl雌性小鼠用UBHW（每组n = 10）、UBOW（氧气气泡也有一点作用）（每组n = 10）或在Hirosaki的自来水（每组n = 8）处理的生存曲线。此外，未接受TBI仅饮用自来水的小鼠用作对照。差异的统计学意义（P值<0.05（*））通过log-rank检验确定。（B）显示了红细胞压积值（%）和血清8-OHdG水平（ng/ml）。通过单因素方差分析和多重比较检验评估统计学上的显著差异；P值<0.05（*）或0.01（**）。