氢气：一种先进且最安全的癌症治疗气体选择

目前现有的癌症治疗方法，如手术、化疗、放疗和免疫疗法，都存在一定的局限性。由于存在全身毒性和耐药性问题，治疗效果可能并不理想。最近，气体疗法在癌症治疗领域受到了广泛关注。多种气体分子，如一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、氧气、氢气、硫化氢（H₂S）和二氧化硫等，都因其抗癌特性而被深入研究（附加表1）。

然而，抗癌气体疗法的可靠性和潜在意义尚未被完全理解。为了克服诸如操作困难、输送系统复杂、在水中溶解度低、组织穿透性强、在体内随机扩散、在靶组织中积累量低以及可能导致中毒等操作问题，人们正在探索精确且安全的气体疗法。此外，包括一氧化氮、硫化氢和一氧化碳在内的大多数气体的抗癌机制都与浓度相关。只有高浓度（≥纳摩尔）的这些气体才对癌细胞有毒性，而低浓度（<纳摩尔）的这些气体可能会逆转其抗癌特性，反而对癌细胞起到保护作用。总体而言，这些方法中的许多要么存在局限性，要么具有毒性，尤其是在晚期癌症或癌症转移的病例中。

这些气体中的大多数具有毒性，是因为它们对血红蛋白具有高亲和力，这给它们的应用带来了严重风险，尤其是在采用吸入方式时。

相比之下，分子氢（H₂）是一种无毒气体，不会像二氧化碳、一氧化氮或硫化氢那样诱发与血红蛋白相关的毒性。高水平的氢气抗氧化剂及其广泛的治疗潜力已经在多种癌症模型中得到了研究，这些模型包括肺癌、胆囊癌、肝癌以及脑转移癌模型等。

氢气具有显著的抗氧化和神经保护作用，以及其他优势，例如能够迅速穿透血脑屏障和生物膜，并扩散到细胞质和细胞器中，且不会伤害健康细胞。

此外，根据目标疾病的不同，氢气可以以多种形式使用，例如富氢水、富氢盐水和纳米氢气晶体等形式。不过，吸入氢气和口服富氢盐水是两种最常见的全身性氢气给药途径。在一些国家，吸入氢气疗法也被认为是最安全的氢气给药方式。

吸入氢气可能是一种简便且安全的癌症治疗方法。最近来自癌细胞系和动物模型的研究结果表明，氢气可以通过调节多种调控因子和肿瘤标志物来影响异常细胞分裂（图1）。一个人宫颈癌细胞（HeLa）异种移植小鼠模型显示，吸入氢气可能会增加HeLa细胞的凋亡率、增殖速率和氧化应激水平。氢气可能通过调节过表达的转录因子亚基（如缺氧诱导因子1α和核因子κB p65亚基）的表达来影响肿瘤的生长。 

图1：氢气吸入对肿瘤细胞和正常细胞的影响。CD47：分化簇47；CDC42：细胞分裂控制蛋白42；H₂：分子氢；ROS：活性氧。

氢气抑制肺癌细胞中的细胞分裂控制蛋白42和分化簇（CD）47；这能调节异常增殖，并增加肿瘤细胞对巨噬细胞和树突状细胞免疫攻击的敏感性。同样，氢气能促进肿瘤坏死因子α和白细胞介素6等促炎因子的表达。氢气还能提高p53肿瘤抑制蛋白的表达水平。p53蛋白会破坏线粒体的膜电位，诱导自噬，并抑制癌细胞中的活性氧。

日本玉名地区医疗中心的一项临床研究强调了氢气吸入用于改善癌症治疗的理念。这项研究显示，每天吸入氢气3小时，可通过减少程序性细胞死亡1/CD8⁺ T细胞的数量，改善IV期结直肠癌患者的预后和总生存期。外周血中终末耗竭的程序性细胞死亡1/CD8⁺ T细胞等因素与更差的无进展生存期和总生存期相关。耗竭的CD8⁺ T细胞通常会因过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α失活导致的线粒体功能障碍而失去免疫潜能，这会导致癌症患者预后不良。

尽管氢气等气体信号分子在肿瘤细胞生长调控方面逐渐显现出优势，但缺乏临床应用和结果。氢气的应用仍存在一些不确定性。然而，一项研究显示，氢气能逆转诱导人类癌细胞系中细胞增殖的效应。氢气抗癌治疗还可能面临其他挑战，因为其作用机制尚不完全清楚，存在全身给药、靶向性差以及使用风险，比如其易爆性。

相比之下，许多研究表明，氢气吸入是治疗癌细胞最安全、最有效的方法，至少对于呼吸道癌症是如此。通过纳米载体介导的氢气递送能更好地靶向其他肿瘤部位。

我们认为，由于氢气固有的生物安全性和显著的治疗潜力，氢气抗癌疗法是一种安全的辅助或支持性治疗方案，可提高传统癌症治疗的质量和效果。氢气抗癌疗法可以通过提高生存率、生活质量和血液参数，将传统抗癌疗法的衰弱性副作用降至最低。处理和使用相关的问题可以通过技术进步和安全预防措施来解决。然而，作为一种独立的癌症治疗选择，在这方面还需要大量的临床研究工作。

Gupta, Nishant*; Abd EL-Gawaad, N. S.; Mallasiy, L. O.; Alghamdi, Saad; Yadav, Virendra Kumar. Hydrogen: an advanced and safest gas option for cancer treatment. Medical Gas Research 15(2):p 191-192, 

作者单位

印度大诺伊达 River Engineering Private Limited 医疗部 （Gupta N）

沙特阿拉伯艾卜哈 哈立德国王大学理学院物理系 （Abd EL-Gawaad NS）

沙特阿拉伯穆哈伊尔阿西尔哈立德国王大学艺术与蒂哈马学院家政系 （Mallasiy LO）

沙特阿拉伯麦加 Umm Al-Qura 大学应用医学科学学院临床实验室科学系 （Alghamdi S）

马尔瓦迪大学研究中心，马尔瓦迪大学理学院微生物学系，印度古吉拉特邦拉杰果德360003 （Yadav VK）