最新研究表明产氢菌不足者补充氢气效果更好！

产氢微生物的个体差异影响人体补充氢气后睡眠质量的改善效果：一项随机、双盲、安慰剂对照平行试验

1 日本广岛大学医院转化医学与临床研究医疗中心，

2 日本广岛大学医院普通内科

Higashikawa F, Kanno K. Individual variability in hydrogen-producing microbes influences the response to hydrogen supplementation on sleep quality: a randomized, double-blind, placebo-controlled, parallel study. Sci Rep. 2026 Jul 27;16(1):23337.

 摘要

已有研究表明氢气具有抗氧化与抗炎作用，学界持续探索其潜在健康价值。但据我们所知，氢气对健康人群睡眠质量影响的相关证据仍然十分有限。此外，肠道菌群个体差异如何影响氢气功效，相关研究较为匮乏。本研究旨在评估富氢果冻对睡眠质量的作用，并探究肠道菌群对该效应的调控作用。共计44名睡眠质量欠佳的健康成年人被随机分为两组，分别服用富氢果冻或安慰剂果冻。总体分析显示，两组受试者各项睡眠相关指标变化（包括OSA-MA、VAS、PSQI、STAI评分）不存在显著统计学差异。值得注意的是，依据睡眠质量视觉模拟评分（VAS）平均变化值对受试者分层后发现：氢气干预组受试者肠道菌群β多样性出现明显聚类特征，安慰剂组则无该现象。该聚类特征由拟杆菌等产氢菌的相对丰度差异所解释。线性混合效应模型分析结果显示：分组与产氢菌群存在显著交互效应，作用于睡眠质量、精神压力视觉模拟评分；基线产氢菌丰度更低的受试者，干预改善效果更加显著。综上，这项探索性研究提出假说：受试者基线肠道菌群组成，尤其是菌群产氢能力，能够改变人体对氢气补充干预的个体应答差异。该假说有待更大规模研究加以验证，可为后续氢气干预试验中基于微生物组开展受试者分层研究提供理论依据。

临床试验注册：本临床试验于2023年12月27日在大学医院医疗信息网络临床试验注册中心完成注册（UMIN-CTR，注册号：UMIN000053237）。

 引言

近年来，越来越多研究证实分子氢具备抗氧化、抗炎以及抗凋亡活性。分子氢体积微小，能够穿透细胞膜直达线粒体。氢气可清除羟基自由基以减轻氧化应激，并通过抑制NF-κB通路、激活Nrf2通路调控炎症反应。大泽等人证实，氢气能够选择性清除活性氧中危害最强的羟基自由基，减轻局灶性缺血再灌注引发的脑损伤1。动物实验显示，富氢水可激活大鼠Nrf2/ARE信号通路，提升缺血再灌注阶段超氧化物歧化酶（SOD）活性，显著降低丙二醛水平2。此外，分子氢能够抑制NF-κB磷酸化，明显改善糖尿病大鼠脑卒中后的炎症反应3。迄今为止，大量动物实验与临床研究证实，通过吸入氢气或饮用富氢水补充分子氢，可能对中枢神经系统疾病、心血管疾病、肿瘤、肥胖与代谢病、感染性疾病、呼吸系统疾病、胃肠道疾病、炎症性疾病有益，并且有望促进健康长寿⁴⁻⁷。

越来越多证据显示，过度氧化应激与睡眠障碍密切相关，减轻氧化应激有望改善睡眠质量⁸。已有研究报道，外源性补充氢气可提升小鼠睡眠巩固能力⁹，改善肥胖人群的主观睡眠质量1⁰,11。但是，氢气对健康人群睡眠质量的作用尚不明确，其抗氧化特性能否为健康人群带来睡眠获益仍有待阐明。

氢气挥发性强，极易快速消散，因此储存、包装与递送方式需要重点关注。目前临床与日常应用中尚未建立公认、标准化的氢气补充方案。市面上虽有富氢水产品，但尚无明确法规标准规范水中残余氢气浓度，产品稳定性与效果难以评估。同时氢气水溶性较低（1.57 mg/L），给药剂量受到限制⁵。氢气干预的另一种方式为吸入氢气，或是本研究采用的口服富氢果冻。富氢果冻属于新型递送载体，可承载比富氢水更高浓度的氢气。不过，尽管安全性无需过度担忧，能够产生有效作用的适宜给药剂量目前仍未完全明确⁵,12。

肠道微生物在碳水化合物发酵等代谢过程中会产生氢气，这些氢气还可被其他共生微生物利用，形成交叉喂养关系13,1⁴。细菌产生的氢气能够穿过肠黏膜，经血液循环分布至全身1⁵。不同个体肠道菌群组成差异巨大，意味着人体内源产氢水平存在明显个体差异。尽管学界尚未明确最优产氢量，也不清楚产氢微生物与耗氢微生物之间的理想平衡状态，但内源产氢能力的个体差异与人体患病风险存在关联。已有研究提示肠道细菌产氢水平下降与帕金森病1⁶,1⁷、类风湿关节炎1⁸发病相关1⁵。然而，极少研究在评估外源性氢气健康效应时，考虑肠道产氢菌群的个体差异。

本研究提出假说：补充氢气能够降低全身氧化应激水平，进而改善睡眠质量；同时肠道产氢菌丰度会影响氢气补充的效果。为此，我们开展随机临床试验，评估富氢果冻对睡眠质量、氧化应激水平欠佳的健康受试者的干预效果。主要结局指标设定为中老年人群奥uri-白川-安住睡眠量表（OSA-MA）评估的主观睡眠质量变化。次要结局包括各类睡眠与压力量表（VAS、PSQI、STAI）评分变化、氧化应激标志物水平、肠道菌群组成。借此探究肠道菌群个体差异是否会改变氢气干预效果。

 材料与方法

 试验材料

富氢果冻独立铝箔条状包装，每份含氢气0.3 mg、水9.81 g、胶凝剂（Clearagar MN150，日本青叶化成株式会社，宫城县仙台市）0.17 g、蔗糖酯0.01 g、安赛蜜0.01 g。该产品为市售商品，生产商通过严格质控标准化保障铝箔包装内氢气浓度，在标准储存条件（室温阴凉干燥处、避光存放）下，24个月保质期内氢气稳定性可控。安慰剂果冻内部填充空气，不含氢气。为实现盲法，安慰剂果冻与富氢果冻外包装、质地、口味、气味完全一致。受试者每日服用3条，每日总氢气摄入量0.9 mg（安慰剂组摄入空气）。单次0.3 mg的给药剂量参考既往临床研究：单次口服富氢水可提升人体呼气氢气浓度1⁹,2⁰。富氢果冻与安慰剂果冻由日本新菱株式会社（福冈）提供。

 受试者招募

通过广岛本地广告招募受试者。纳入标准：20～75岁健康成年人，持续存在睡眠质量不佳；中老年OSA-MA睡眠量表五大因子平均分低于45分21。

排除标准：慢性疾病正在接受治疗；正在服用抗氧化剂等可能干扰试验结果的药物或膳食补充剂；近3个月参与其他临床试验；妊娠期、哺乳期女性；研究者判定不适合入组者。

OSA-MA量表45分临界值未提前告知受试者，避免受试者刻意调整作答结果。

 研究设计

本随机、双盲、安慰剂对照平行组临床试验于2024年1—5月在广岛大学医院开展。由主要研究者筛选，共计44名符合入排标准受试者按照1:1比例随机分为氢气组或安慰剂组。随机序列由计算机生成，采用区组随机化（区组大小=4）并按性别分层。生成随机序列、分配受试者的研究人员不参与结局评估。整个试验期间，主要研究者、临床医师、试验工作人员均对分组设盲。

主要结局指标：为期8周干预前后OSA-MA量表评分变化。

次要结局指标：睡眠质量、精神压力、躯体疲劳视觉模拟评分（VAS）变化；匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）；状态-特质焦虑量表（STAI）；排便频次；氧化应激与抗氧化标志物；肠道微生物16S rRNA扩增子测序。全程监测富氢果冻的安全性。

受试者按照分组每日服用3条果冻，要求撕开包装后立即直接吞食；每日3次服用间隔不少于2小时。

受试者需要遵守以下要求：

（1）避免暴饮暴食，维持日常运动等原有生活习惯；

（2）每日填写试验日记，记录果冻服用情况、自身健康状态、服用药物/膳食补充剂、自主排便次数；

（3）每次复诊前连续3天完整记录所有饮食（零食、酒精饮品均包含在内）；

（4）试验期间不得新增服用任何膳食补充剂；

（5）试验期间禁止献血。

依从性依据每日日记评估：依从率=实际服用果冻条数÷总需服用条数（8周共计168条）。为避免高估依从性，日记缺失记录统一判定为“未服用”。试验期间所有不良事件在复诊问卷与受试者日记中记录，并依据《不良事件通用术语标准5.0版（CTCAE）》评估。

8周干预结束后开展盲法有效性测试：让受试者猜测自身分组（富氢果冻组/安慰剂组/不清楚）。

 睡眠质量调查问卷

OSA-MA量表为自评量表，用于评估中老年人主观睡眠质量21，包含5个维度：①觉醒后困倦感；②入睡与睡眠维持；③多梦频率；④苏醒清爽感；⑤睡眠时长。该量表广泛应用于日本临床与科研，用于监测睡眠模式、筛查睡眠障碍、评估老年人群干预效果；OSA-MA得分越高，代表睡眠质量越好。

视觉模拟量表（VAS）评估受试者睡眠质量、精神压力、躯体疲劳相关主观感受。受试者在100 mm刻度线上标记自身感受，分值区间0～100。评分定义（评估填写问卷前一周状态）：

睡眠质量：0=想象中最佳睡眠，100=想象中最差睡眠；

精神压力：0=完全无精神压力，100=承受极大精神压力；

躯体疲劳：0=毫无躯体疲劳，100=极度躯体疲劳。

匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）是应用广泛的自评量表，评估近1个月睡眠质量与睡眠障碍，总分0～21分，分数越高睡眠质量越差22，常用于临床筛查睡眠问题、评估干预疗效。

状态-特质焦虑量表（STAI）用于区分两类焦虑：①状态焦虑：受试者当下即时感受；②特质焦虑：个体长期稳定的焦虑倾向23，广泛用于心理学与健康研究，评估压力水平、监测干预带来的情绪变化，分值越高焦虑程度越高。

所有问卷在第0周（基线）、1、2、3、4、5、6、7、8周依次采集。

 肠道微生物16S rRNA扩增子测序

分别在干预前、干预结束后采集粪便样本。要求受试者采集粪便前7天避免使用抗生素，减少菌群剧烈波动；所有受试者取样前均未使用抗生素。采用日本NIPPON GENE公司粪便DNA提取试剂盒提取粪便总基因组DNA。

扩增16S rRNA基因V3–V4区，引物序列：341F（5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′）、806R（5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′），引物携带接头序列。使用Illumina Nextera XT Index试剂盒构建文库，按照厂商说明书操作。测序平台为Illumina MiSeq，采用MiSeq Reagent Kit v3试剂，2×300 bp双端测序。

序列数据使用QIIME2（2024.10版）处理2⁴。利用DADA2插件完成双端读长质控、降噪，参数设置：trim-left-f=19，trim-left-r=20，trunc-len-f=270，trunc-len-r=210，max-ee-f=5.0，max-ee-r=5.0，线程数=4；生成扩增子序列变异（ASV）特征表与代表序列，使用DADA2默认流程去除嵌合体。汇总降噪统计结果，确认各样本读长保留与拼接效果。最终得到的ASV序列不再额外进行物种过滤。

采用朴素贝叶斯分类器，基于SILVA 138数据库（Silva138 99% OTU全长序列）完成物种注释2⁵,2⁶。利用QIIME2多样性插件计算α多样性、β多样性指标。多样性分析前，所有样本抽平至5000条序列（qiime diversity core-metrics-phylogenetic）。采用加权UniFrac距离评估β多样性，基于Emperor软件绘制主坐标分析（PCoA）图。针对已知产氢菌开展物种水平对比分析时，剔除相对丰度＜0.005的物种。

 氧化应激与抗氧化标志物

检测尿液氧化应激标志物：8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）、异前列腺素。同时检测血清氧化应激标志物、抗氧化标志物、促氧化金属、脂质指标：脂质过氧化产物（LPO）、辅酶Q10氧化比率、血清总抗氧化状态（STAS）、水溶性抗氧化物质（维生素C、叶酸、维生素B12、尿酸）、脂溶性抗氧化物质（生育酚异构体、叶黄素+玉米黄质、β-隐黄质、番茄红素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、维生素A）、铁、铜、总胆固醇、甘油三酯。所有指标在基线、第8周检测，检测工作委托日本日建赛乐株式会社（静冈县）完成。

 统计学分析

样本量计算条件：设定8周OSA-MA五大因子平均分组间预期差值2.5，标准差2.0；采用Holm法多重检验校正α=0.01；检验效能90%，计算得到单组所需样本量21例。考虑脱落风险，两组总计入组44例。上述预期数值参考同类研究设定（量表、干预周期存在差异）2⁷。

本研究无受试者脱落，没有违反全分析集（FAS）原则的病例，所有随机入组受试者全部纳入最终分析（图1）。依据数据分布类型，组间8周干预前后各指标变化对比采用独立样本t检验（必要时对数转换）或曼-惠特尼U检验；组内干预前后对比采用配对t检验或配对样本威尔科克森符号秩检验。

肠道菌群物种相对丰度组间差异先采用克鲁斯卡尔-沃利斯检验，随后采用曼-惠特尼U检验进行事后两两比较，并通过Holm法校正。基于加权UniFrac距离矩阵，采用置换多元方差分析（PERMANOVA，置换次数999次）检验β多样性组间差异，效应量以R2表示；采用PERMDISP（999次置换）检验多元离散度齐性。两两比较时，采用本雅明–霍赫贝格法校正多重比较，报告q值。

为分析肠道微生物个体差异带来的影响，采用线性混合效应模型（LMM）处理重复测量的主要结局指标。固定效应变量包括：分组、时间、产氢菌群（拟杆菌属、埃希菌属、瘤胃球菌属、狭义梭菌1类群合并丰度，作为连续协变量）、分组×时间交互项、分组×产氢菌群交互项。时间作为分类变量，包含9个观测时间点（基线、第1～8周）。线性混合模型仅评估整体固定效应与交互作用，不开展事后两两比较。受样本量限制，为降低模型复杂度、避免过参数化，模型未纳入时间×产氢菌群、分组×时间×产氢菌群三项交互项。该属水平合并丰度仅作为菌群产氢潜力的间接指标，无法直接反映体内实际产氢水平。

分类资料安全性比较采用费希尔精确检验。表格数据采用均值±标准差展示，补充图数据为均值±标准误。统计软件使用IBM SPSS Statistics 30.0；统计学显著性阈值设定p＜0.05。

图1 受试者流程图

 结果

 受试者基线资料

共计44名受试者入组并完成全部试验（图1）。表1汇总受试者基线特征。膳食记录显示干预期间两组热量摄入无差异。整个试验周期内，安慰剂组果冻服用依从率95.4%，氢气组95.2%，组间无统计学差异。

盲法有效性测试结果：氢气组22人中有7人正确猜出分组（8人猜测为安慰剂，7人选择“不清楚”）；安慰剂组22人中有11人猜对分组（5人猜测为氢气组，6人选择“不清楚”）。总体仅44人中的18人（40.9%）准确判断分组，证实全程双盲设计有效。

 全部受试者主要结局指标变化

主要结局指标OSA-MA量表（例如维度2：入睡与睡眠维持）结果显示：经过8周干预，安慰剂组与氢气组得分均较基线显著改善。组内分析同样可见，睡眠质量、精神压力、躯体疲劳VAS评分在两组内均显著好转。尽管氢气组指标改善幅度数值上更大，但组间对比不存在统计学差异（表2）。各组干预前后肠道微生物16S测序结果未见显著群落改变。

表2 全体受试者干预期间主要结局指标变化

 基于干预应答差异的β多样性分布特征

图2为加权UniFrac分析结果，反映基线肠道菌群同时结合进化距离与物种丰度的β多样性特征。干预前两组菌群整体分布相近（图2A）。如表2所示，两组三项VAS评分均出现下降；所有受试者睡眠质量VAS评分平均变化中位数为−9.9 mm。为探索规律、可视化结果，以该中位数为界将受试者分为两类：改善亚组（睡眠VAS平均变化＜−9.9）、无明显改善亚组（VAS平均变化≥−9.9），探究氢气干预带来的睡眠改善与肠道菌群特征的关联。该二分法仅用于直观展示趋势；睡眠改善与菌群特征关系的核心结论基于连续变量线性混合模型与相关性分析。

安慰剂组样本均匀分布，不存在按照改善与否形成的聚类（图2B）。与之相反，氢气组样本按照改善/无改善呈现明显群落分离（图2C）。加权UniFrac距离PERMANOVA检验：pseudo-F=1.64，p=0.033（999次置换，n=44），效应量R2=0.109。四组多元离散度无显著差异（PERMDISP F=1.55，p=0.214；999次置换）。两两比较提示：氢气组内改善亚组与无改善亚组菌群构成存在显著差异（p=0.004，q=0.024），其余亚组对比无统计学差异。

图2 基于加权UniFrac距离的肠道菌群主坐标分析（PCoA）（干预前样本）

A：安慰剂组与氢气组整体；B、C分别为安慰剂组、氢气组分层结果。改善：睡眠VAS平均变化低于全体中位数；无改善：高于中位数。中位数依据全部受试者统一计算。

 产氢菌个体差异影响睡眠质量改善效果

进一步对比各组内改善/无改善亚组基线属水平肠道菌群相对丰度。图3展示主要产氢菌（剔除相对丰度＜0.005物种）1⁵,2⁸⁻31。氢气组内，拟杆菌属在两个亚组间丰度存在显著差异（p=0.046）；安慰剂组无此现象（图3A）。埃希菌属、瘤胃球菌属、狭义梭菌1类群组间差异不显著（图3B、C、D）。四类产氢菌合并丰度（H2-Producers，作为产氢潜力间接指标）在氢气组两亚组间差异更为突出（p=0.008，图3E）。

主要耗氢微生物脱硫弧菌仅在9名受试者检出，产甲烷短杆菌仅3人检出；检出样本中二者丰度极低（分别＜0.01、＜0.005），并且丰度和睡眠改善与否无关（数据未展示）。

图3 基线产氢菌相对丰度在改善/无改善亚组间的差异

改善：睡眠VAS平均变化低于全体中位数；无改善：高于中位数。采用曼-惠特尼U检验。A拟杆菌属；B埃希菌属；C瘤胃球菌属；D狭义梭菌1类群；E四类产氢菌合并丰度。

将产氢菌群合并丰度作为协变量纳入线性混合模型后发现：分组与产氢菌群的交互项显著影响OSA-MA维度2、睡眠质量VAS、精神压力VAS；OSA-MA维度4、躯体疲劳VAS存在接近显著的趋势（表3）。敏感性分析进一步校正年龄后，睡眠质量VAS的分组×产氢菌群交互效应仍然具有统计学意义（p=0.009）。

表3 产氢菌丰度对富氢果冻干预改善睡眠效果的影响

 基线肠道菌群与睡眠改善程度的关联

为明确产氢菌对结局变化的作用方向，分别在安慰剂组、氢气组中分析存在显著（或接近显著）交互作用的指标与产氢菌群合并丰度的相关性（图4）。皮尔逊相关分析显示氢气组存在统一趋势：产氢菌丰度越低，VAS评分下降幅度越大；睡眠质量VAS（p=0.033）、精神压力VAS（p=0.063）；安慰剂组无相关关系。OSA-MA维度2、4的变化与产氢菌丰度在两组均无明显关联（图4D、E）。线性混合模型未发现STAI状态焦虑存在交互效应，但相关性分析呈现有利趋势（r=0.376，p=0.085，图4F）。

图4 主要结局指标变化与基线产氢菌群合并丰度的相关性

A睡眠质量VAS；B精神压力VAS；C躯体疲劳VAS；D OSA-MA维度2；E OSA-MA维度4；F状态焦虑量表。图中标注皮尔逊相关系数r与p值。

 产氢菌丰度解释加权UniFrac主坐标聚类特征

将产氢菌群合并丰度分为三档，以不同颜色标注在加权UniFrac主坐标图中，可以观察到样本分布梯度与产氢菌丰度相对应，证实图2C中的聚类代表基线产氢菌丰度偏低人群（图5）。

图5 干预前肠道菌群加权UniFrac距离主坐标分析

样本点依据产氢菌群合并丰度排名着色：黄色（最低，排名1–15）、红色（中等，16–30）、蓝色（最高，31–44），包含两组全部基线样本。

 氧化应激指标与排便情况变化

全体受试者氧化应激相关指标、排便情况汇总见补充表S1。氢气组血清铁水平显著下降；但在产氢菌低丰度亚组未观察到该改变（补充表S2）。生化检测个体变异较大，该结果仅作为参考。

 试验果冻安全性评估

试验全程通过每日日记、体格检查、问卷收集受试者自觉症状。富氢果冻与安慰剂果冻均未出现安全不良事件（补充表S3、S4）。

 讨论

本随机对照试验探索连续8周服用富氢果冻对睡眠质量的影响。预设主要分析结果显示，组间各项睡眠相关指标变化不存在统计学显著差异。两组受试者主观睡眠质量均出现改善，可能受多重因素影响：受试者期待新型膳食补充剂产生强烈安慰剂效应、均值回归现象，同时试验期间反复随访带来的霍桑效应也发挥作用。

但是，肠道菌群探索性分析显示：菌群β多样性分布特征和富氢果冻干预应答存在关联。按照睡眠VAS改善中位数（−9.9 mm）划分亚组后，加权UniFrac主坐标图可见：氢气组菌群群落按照改善与否清晰分离，安慰剂组无该特征。进一步物种分析发现，氢气组改善亚组与无改善亚组之间拟杆菌属丰度存在显著差异，安慰剂组不存在该现象。拟杆菌属是肠道核心产氢菌，在肠道产氢菌群中占比很高1⁵。约71%肠道细菌基因组携带氢化酶基因，可在碳水发酵过程产生氢气；其中超过85%属于拟杆菌门或厚壁菌门13。该比例仅代表携带氢化酶基因物种占比，不能直接等同于体内产氢菌丰度。

肠道作为完整微生态系统，菌群之间存在复杂代谢网络。虽然埃希菌属、瘤胃球菌属、狭义梭菌1类群丰度远低于拟杆菌属（图3），但我们认为评估外源性氢气获益与内源产氢能力的关系时，纳入多个菌属更加合理。四类菌合并丰度在氢气组亚组对比中p值优于单独拟杆菌属，因此我们将四类菌总和定义为产氢菌群指标，进一步探究内源产氢能力对外源氢气改善睡眠效果的影响。

需要着重说明：我们仅将睡眠VAS平均变化作为二分类指标用于可视化展示；基线菌群产氢能力与氢气干预应答关系的核心结论依据连续变量模型（线性混合模型、相关性分析），不依靠二分分组结果。图5加权UniFrac主坐标图可见样本分布梯度与产氢菌群丰度对应，印证假说：基线产氢菌丰度较低人群，对外源氢气补充干预应答更好。

为直观展示连续变量作用趋势，补充图S1提供探索性柱状图。划分产氢菌群丰度阈值0.32仅基于图3E数据，存在一定主观性；低于0.32的受试者全部归入睡眠改善亚组。该图仅用于展示干预组内指标变化趋势，包含线性混合模型无统计学意义的指标，仅作描述性探索。

受试者产氢菌群总丰度占肠道微生物比例区间为0.1%～57.5%（均值34.8%）；优势产氢菌拟杆菌属个体差异极大，0%～46.2%（均值31.7%）。提示人体内源产氢潜力个体差异巨大，肠道氢气代谢网络、菌群源性氢气带来的全身健康效应，个体间差距可达数十倍。

本研究干预方式为持续8周长期口服补充。口服氢气会造成体内氢气浓度短暂、间歇性升高，通常15分钟达到峰值，数小时回落至基线1⁹,2⁰。既往研究证实，这种间歇性峰值刺激（而非持续暴露）能够激活Nrf2等毒物兴奋效应通路，发挥治疗作用32,33。本研究每日多次服用果冻，反复形成间歇性氢气高峰。据此我们提出假说：外源氢气的干预效果高度依赖人体内源氢气基线水平。

铃木等人报道，健康人群基线内源产氢水平个体差异可达十倍3⁴。因此，产氢菌丰度低的受试者，外源氢气峰值相对于自身低基线形成清晰的治疗信号；而产氢菌丰度高的人群，持续大量内源产生氢气会掩盖外源氢气带来的浓度提升。这套“信噪比”假说可以解释本研究观察到的有效人群/无效人群分化规律。

近期研究证实，补充氢气能够改善小鼠睡眠连续性⁹，缓解肥胖人群疲劳并提升主观睡眠质量11。肥胖常伴随肠道菌群失调（厚壁菌门/拟杆菌门比值改变）3⁵,3⁶，这类人群中基线产氢菌丰度偏低、对氢气干预敏感的受试者占比可能更高。尽管机制证据尚不充分，但现有文献结合本研究结果提示，外源性氢气值得进一步开发用于睡眠障碍干预。

干预期间两组肠道菌群组成保持稳定。安慰剂组一名受试者基线拟杆菌属无法检出（图2B、图5右下角样本），干预后拟杆菌丰度0.016%；四类产氢菌基线总丰度0.086%，干预后0.726%。本研究中补充富氢果冻并未改变肠道菌群构成；部分文献报道富氢水可调节肠道菌群3⁷⁻3⁹。前文提到，口服富氢水后呼气氢气约15分钟达峰1⁹,2⁰。本研究使用的果冻质地柔软、可快速吞咽，果冻内氢气吸收模式与富氢水相近。由此推测，外源氢气在抵达结肠前就被人体吸收，不会直接作用于肠道菌群。

本研究采用VAS、OSA-MA、PSQI多重量表评估氢气对睡眠的作用，但不同量表结果不完全一致。OSA-MA、PSQI、STAI大部分题目为四选一选择题；VAS为连续标尺，直接评价整体睡眠质量、精神压力，相比之下对细微变化更加敏感，每周复测更容易捕捉波动。此外，PSQI、STAI原始设计用于评估数周跨度的情绪与睡眠变化，而非7天周期状态，也可能降低其识别每周波动的灵敏度。

本研究预期补充氢气降低全身氧化应激，体现为8-OHdG、异前列腺素等标志物下降。氢气组产氢菌低丰度亚组（＜0.32）观察到8-OHdG小幅下降，但无统计学意义；各类氧化损伤标志物、抗氧化指标变化趋势不一致。受个体差异与检测误差影响，解读需要谨慎。该结果仅作为探索性参考，仍需更大样本研究阐明长期补充氢气潜在抗氧化作用。

整个试验周期内，服用富氢果冻未发现安全风险，与既往文献结论一致。刘等人证实，健康成年人吸入2.4%氢气无明显不良临床反应，耐受性良好⁵。黑川等人系统综述纳入81项临床试验、64篇人体研究文献，总结认为无论何种给药方式，氢气干预几乎无毒性12。

已有大量研究探索氢气抗氧化作用及其在各类疾病中的应用，但尚未将基线产氢菌群丰度视为干预效果的潜在调节因素。本探索性研究提出假说：评估外源氢气健康获益时，需要纳入肠道菌群组成，尤其是菌群产氢能力，有助于推动氢气个体化干预。

肠道细菌产生的氢气可被其他共生微生物交叉利用；耗氢微生物分为三大功能类群：硫酸盐还原菌、产甲烷古菌、产乙酸细菌1⁴。本研究分析潜在耗氢菌群后发现，耗氢微生物分布和睡眠改善与否无关。主要耗氢菌脱硫弧菌、产甲烷短杆菌绝大多数受试者无法检出，少数检出样本丰度极低。这提示：外源氢气干预应答差异，更多由菌群产氢潜力决定，而非耗氢菌群。

如前文所述，四类产氢菌合并丰度是有效的观测指标，线性混合模型、皮尔逊相关均证实其与自评睡眠质量（VAS）变化显著相关。同时四类菌总丰度与拟杆菌属丰度高度相关（r=0.905，p＜0.001），拟杆菌属与睡眠VAS平均变化相关系数r=0.423，p=0.050（补充图S2）。从实际应用角度，仅检测拟杆菌属丰度，就有潜力预估人群对外源氢气的应答水平。

研究局限性

1. 样本量偏小，受试者人种单一，结论外推受限；

2. 外源氢气调控睡眠质量的深层机制尚未充分阐明；

3. 干预期间仅记录总热量摄入，未全面详细表征受试者膳食结构，无法完全排除饮食对肠道菌群、睡眠指标的干扰；

4. 入组标准未排除近期使用抗生素人群；虽然取样前受试者均未使用抗生素，但既往抗生素暴露对菌群的长期影响无法排除。

后续研究应当扩大样本、纳入不同人群；加入睡眠客观监测指标；深入挖掘作用通路；全面采集饮食信息、调查近期抗生素使用情况。同步检测呼气氢气浓度，有助于阐明外源、内源氢气动力学与肠道菌群组成的关联。

结论

尽管组间整体分析显示主要睡眠结局指标不存在统计学显著差异，但本研究结果提示：纳入肠道菌群特征有助于解释人群对氢气补充干预应答的个体差异；这种基于微生物组分层的研究思路，除睡眠相关研究外同样具备推广价值。该探索性结果支持以下假说：肠道菌群产氢能力偏低的人群，补充氢气干预效果更佳。未来开展氢气相关临床试验时，检测个体菌群产氢潜力，有助于揭示氢气潜在作用机制。如果后续能够确立具有临床意义的临界值，基于微生物组分层可以提前预测个体应答，推动更加个体化的氢气干预方案。总而言之：在本研究中，富氢果冻干预更容易让基线产氢菌丰度较低人群获得主观睡眠质量改善。

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