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在这个特别的日子里，特别把最近为《科学画报》写的一篇科普文章奉献给大家，希望大家能在不久利用氢气给大家带来更多健康，更多好心情。

氢气可以治病吗

本文不久将在《科学画报》发表。

氢气是我们非常熟悉的一种气体，最近几年，关于氢气治疗疾病的话题逐渐增加。关于这个话题，许多人可能比较关心是以下几个问题，氢气为什么可以治疗疾病？氢气可以治疗那些疾病？氢气对身体是否有危险或危害？如何使用氢气治疗疾病？本文将主要围绕这些问题进行介绍。

氢不仅是宇宙比例最高的元素，占全部化学元素中的80%以上，而且是组成各种生命物质中数量最多的元素，也占人体所有元素的80%以上。氢气是由两个氢原子组成的气体分子，是一种化学性质相对稳定的气体，也是分子质量最小的气体。氢气最典型也是最重要的化学性质是具有还原性，中学化学课程中我们都非常熟悉的一个关于氢气还原性的实验，就是氢气还原加热的氧化铜为铜，这个试验的目的就是为证明氢气具有还原性的。氢气分子体积非常小，很容易在其他物质中扩散，如可在人体等生物体内存在并扩散到几乎任何部位。利用氢气的特点，人们在工业领域大量使用氢气。虽然氢气在化学和工业领域是非常重要的气体，但过去生物学家并没有认识到氢气的生物学作用，更不会认为氢气与疾病治疗有任何关系。

氢气为什么可以治疗疾病？

1975年有人在世界著名杂志《科学》上发表论文，证明呼吸氢气可以治疗恶性黑色素瘤，这是一种恶性程度非常高的肿瘤，治疗手段非常有限。当时科学家认为，肿瘤发生可能与细胞氧化过度有关系，而氢气具有一定还原性，容易联想到氢气是否可以通过抗氧化作用治疗恶性肿瘤，试验中遇到的两个问题是。一个问题是让动物呼吸氢气非常危险，因为氢气和空气混合会发生爆炸；另一个问题是氢气很难溶解在液体中，就是说可以进入身体的数量非常少。科学家通过提高气体的总压力到8个大气压解决了上述问题，因为这样一方面可降低氧气的浓度到不会燃烧的安全范围，另一方面把氢气在身体内溶解的浓度提高许多。这个试验最后获得成功，他们证明连续呼吸8个大气压氢气14天可以非常有效地治疗恶性黑色素瘤。尽管这个试验很成功，不过呼吸高压氢气毕竟是一个需要大型设备，而且操作起来也非常危险，此后几乎没有人再进行类似的研究。

解决氢气使用危险性的另一个方法就是降低氢气的浓度到4%以下，这样也可以避免发生燃烧或爆炸。由于氢气溶解度非常低，过去没有人接受这样低的氢气浓度具有治疗疾病的观点。2007年日本医科大学太田成男教授采用呼吸2%的氢气治疗动物脑缺血的试验取得成功，让世界生物学界再次把眼光投向这个小小的气体分子。太田成男关于氢气治疗疾病的最重要贡献是提出小剂量氢气为什么可以治疗疾病的假说，就是氢气可选择性中和毒性自由基，也可以说氢气是一种选择性抗氧化物质。那么什么是选择性抗氧化？

氧化还原反应是生物体最基本的化学反应类型，例如大部分需氧细胞获取能量途径就主要是依靠氧气把能量物质氧化的氧化还原反应。但是身体内的氧化还原反应并没有全部充分反应，就会产生一些中间产物，这些中间产物往往具有很强的活性，活性氧就是这类中间产物的典型代表。过去生物学界曾经认为，活性氧是导致许多疾病的根本原因，清除活性氧应该是治疗疾病的有效手段。经过多年的研究，人们尝试过多种能清除活性氧的还原性物质，例如维生素C、维生素A、各类食品提取物等，但发现这些物质并不能有效治疗疾病。为什么会这样？

随着对活性氧研究的深入，人们发现活性氧不仅可以造成细胞损伤，也是细胞功能的重要调节物质，过度清除活性氧不仅不能治疗疾病，可能本身就会导致细胞损伤。人们还发现，不同类型的活性氧在细胞发挥的作用是不同的，例如过氧化氢是细胞内含量最多的活性氧，它的作用主要是作为生物活性物质发挥正面作用，而羟基自由基在细胞内含量最少，其主要作用是产生毒性作用。那么如何能找到专门针对性中和毒性活性氧的物质，也就是说具有选择性抗氧化的物质，就可以有效治疗疾病了。2007年日本学者研究发现，氢气可以选择性中和羟基自由基，对过氧化氢没有任何作用，因此氢气就是这种具有选择性抗氧化作用的物质，这是氢气治疗疾病的最重要基础。

氢气可以治疗那些疾病？

从疾病发生机制上考虑，氧化损伤几乎是所有疾病的最基本病理生理过程，氢气既然是选择性抗氧化物质，就有可能对人类大部分疾病具有治疗作用。大量动物试验也证明，氢气可通过减少氧化损伤、炎症性损伤、细胞凋亡等病理过程，对40多种人类常见疾病具有显著的治疗效果。例如脑缺血再灌注损伤，就是常见于我们熟悉的中风；见于心肌梗死和心脏器官移植的心脏缺血再灌注损伤；其他各类重要器官如肝、肾和小肠缺血再灌注损伤；再如各类与衰老有关的神经退行性疾病老年性痴呆、巴金森病、糖尿病和肥胖；还如各类炎症性疾病，如关节炎、全身炎症反应等等。如果氢气选择性抗氧化损伤的作用确实正确，那么氢气几乎将对人类大部分疾病具有治疗价值。

需要强调地是，氢气虽然对许多疾病具有潜在的治疗价值，但到目前为止，由于没有大规模临床证据，尚没有任何一项研究可以明确肯定这种临床治疗价值。令人高兴地是，关于氢气治疗疾病的临床研究正逐渐增加，如在糖尿病、肾衰、中风、皮肤病、肝癌后放射治疗造成的损伤等方面都有氢气治疗有效的报道。相信随着研究，特别是临床研究的深入开展，这个问题不久将有明确的答案。

氢气对身体是否有危险或危害？

从我们目前掌握的知识看，氢气对人体十分安全。首先氢气的生物学作用是属于惰性气体，其作用类似氮气，很早以前，人们就使用氢气作为呼吸气体用于潜水医学研究。大量研究发现，人体呼吸一定压力的氢气是非常安全的，即使长期呼吸也不会造成任何明显伤害。更重要的是，潜水呼吸的氢气压力往往是十到几十个大气压，而用于治疗疾病的氢气分压只有很小的压力，因此使用氢气治疗疾病的安全性是非常高的。

其次，人体内一直就存在一定浓度的氢气。人体的大肠内细菌就可以产生许多氢气，而这些氢气大部分被其他细菌作为能量物质利用，例如可以被产甲烷利用合成甲烷。大肠细菌产生的部分氢气可以被人体吸收。有一种常见肠道疾病为乳酸不耐受，这种患者肠道内缺乏乳糖酶，无法消化牛奶等食品中的乳糖，当这些乳糖进入大肠后，细菌利用这些能量物质大量产生氢气。利用患者呼吸气体中氢气浓度可以诊断这类疾病的严重程度。从这个角度考虑，氢气从来就是人体内存在的一种气体，这也是使用氢气治疗疾病具有安全性的一个重要前提。

再次，从生物进化角度考虑，氢气曾经在低等生物中充当能量供应的角色，它们类似于高等生物中葡萄糖的地位。上文也提到人类大肠细菌可以利用氢气，最近有新的研究发现，深海生物就是利用来自海底的氢气作为基本能量来源的。既然氢气可以作为能量物质，那么这种气体的安全性也是比较大的。

如何使用氢气治疗疾病？

从目前的研究看，使用氢气治疗疾病的基本手段包括呼吸、饮用或注射氢气溶液、动员体内细菌产生氢气，也有人提出一些其他利用氢气治疗疾病的手段。

呼吸氢气的手段包括呼吸高压氢气和低压氢气，呼吸高压氢气常用于潜水呼吸或治疗潜水疾病，很难在普通的临床治疗中得到应用。呼吸低压氢气具有比较强的可行性，而且近年来关于氢气生物学效应的研究最常采用的手段就是呼吸低压氢气和氧气的混合气体。

饮用氢气水作为一种保健品目前已经在日本上市，国内也有一些公司进口了一些日本产品，由于价格相对比较高，并没有获得国内的消费者的广泛认可。由于氢气饮品的成本价格不高，制造技术并不复杂，希望国内的相关企业能开发出相关产品，造福中国的患者。注射氢气溶液是我们实验室首先使用的一种技术，目前在许多疾病的研究中获得肯定的效果。由于注射的方法比呼吸氢气在剂量控制，给药时间和反复给药等方面具有更大优势。这种方法被认为是最具有临床应用前景的手段。

另外一种手段是通过促进大肠细菌产生更多氢气实现利用氢气治疗疾病的目的。但这种方法也存在一定缺陷，例如大肠内不仅存在可以产生氢气的细菌，也存在大量利用氢气的细菌。当我们用药物和食品刺激大肠细菌产生氢气的同时也可能会促进利用氢气的细菌利用更多氢气，而且利用氢气的细菌可以产生多种其他物质，这些物质有的可能会产生一些不利作用。因此使用这种方法仍存在一定的风险。但由于这种方法具有更简单，方便使用的优点，仍值得开展探索性研究。

其他一些利用氢气的手段包括使用电针电解组织液产生氢气、直接皮下等部位注射氢气、利用皮肤扩散吸收液体或气体中的氢气等手段，例如最近有报道用氢气水沐浴可预防皮肤皱纹，初步试验效果显著。这些手段各有优缺点，限于篇幅这里不详细介绍。

氢气医学存在的主要问题

尽管氢气治疗疾病的研究在国际上逐渐成为一个热点，但不能否认的是，该领域仍属于新兴研究方向，氢气的生物学效应，特别关于氢气作用的分子机理仍存在许多未解之谜。例如，氢气治疗疾病的剂量非常小，但治疗效果非常强，这说明氢气的作用不是直接发挥的，也就是说中和活性氧的观点可能并不准确。既然有治疗作用，就有可能具有毒副作用，虽然目前没有任何毒副作用被发现，不能认为氢气没有任何不良作用。最近一些研究发现，长时间使用氢气可以造成肝脏和脑内许多基因表达发生改变，这提示氢气在高等生物中的作用可能具有更大范围，而不仅是一种抗氧化物质。

尽管氢气的生物学研究逐渐成为一个热点，但仍需要更多不同领域，特别是化学、生物学和临床医学等领域同行的积极参与和帮助，以早日解决氢气生物学效应的各种谜团，为人类健康贡献我们的力量。