昨天介绍了氢气生物学效应的发现，主要介绍氢气作为医学生物学气体的重要基础，概述了氢气研究的情况，并介绍了氧化损伤和活性氧气的研究背景。今天重点介绍氢气生物学效应，特别是选择性抗氧化的发现细节，并全面分析使用氢气治疗疾病的几种主要方法。

三、氢气选择性抗氧化效应的发现

太田成男教授小组在确定氢气抗氧化效应的研究中，首先将氢气溶解到细胞培养基，用线粒体电子传递链抑制剂抗霉素A处理PC12细胞，产生氧化应激，细胞出现收缩和短突起  。当培养基内存在氢气时，不会出现这种变化(Fig.)。

   图

如果将培养基内氢气去除，则不会发生这样保护效应，说明并非因为培养基出现新物质，而是氢气的直接作用。根据这一研究，学者们预测氢气将会具有广泛的临床应用前景。随后，该小组分别用萤光指示剂MitoSOX 和DCF-DA证明。氢气溶解在培养基并不能影响细胞内超氧阴离子和过氧化氢的水平，也不影响细胞内一氧化氮水平。但是，用萤光指示剂HPF氢气处理可以显著降低羟自由基和亚硝酸阴离子浓度。然后，他们用顺磁共振方法验证了氢气中和羟自由基的能力。氢气所以能选择性中和羟自由基和亚硝酸阴离子可以用自由基的氧化能力来解释。羟自由基和亚硝酸阴离子氧化活性是其他活性氧的上千倍，是氢气可选择性反应的化学基础。或者说氢气在中和有毒自由基的基础上，不影响能产生信号作用的超氧阴离子、过氧化氢和一氧化碳等活性氧的水平，这种现象就是氢气的选择性抗氧化作用。

关于氢气生物学效应的研究，早在1975年美国学者就发现高压氢气能中和羟自由基治疗皮肤鳞状细胞癌，2001年法国潜水医学学家又采用同样方法，证明氢气能治疗肝脏寄生虫炎症。由于高压氢气难以投入实际应用，一直没有受到学术界的关注。

四、利用氢气治疗疾病的方法

（一）呼吸氢气

很早就有科学家证明，氢气本身对人体是一种非常安全的气体，不会产生任何有毒的效应。尽管氢气可以燃烧和保障，但只有在4-75%的浓度、温度达到527°C以上才可以发生。只要限制浓度、避免大量混合体积、避免高温或火种，就可以安全使用，更重要的是，即使呼吸1-4%的氢气，就可以达到治疗效果，这种浓度绝对没有任何爆炸燃烧的可能。这给氢气的医学应用提供了重要前提。

  不过，由于氢气具有很强的生物安全性，如果采用一定的方法通过呼吸提高氢气的摄取量，将有希望进一步提高氢气治疗疾病的效果。尤其对呼吸系统，呼吸氢气不仅能有效提高局部氢气的剂量，而且能一定程度上减少呼吸阻力，将具有更加重要的意义。

呼吸氢气可以采用闭式循环呼吸系统，这种系统只补充氧气，清除二氧化碳，氢气可以重复使用，在临床上已经采用这种方法作为麻醉技术，潜水技术也采用这种方法节省呼吸氢气。

由于氢气扩散能力极快，给这种呼吸治疗急性氧化损伤提供了基础。研究证明，呼吸大量氢气不会影响人的正常呼吸、血压等生理指标，临床研究发现，呼吸3–4%氢气20分钟可使动脉和静脉血中氢气浓度达到10–20 μM的，不会产生任何不良效应。

Ono, Hirohisa, etal. "A basic study on molecular hydrogen (H2) inhalation in acute cerebralischemia patients for safety check with physiological parameters andmeasurement of blood H2 level." Med Gas Res 2.1 (2012): 21.

（二）氢水

呼吸氢气由于需要特殊技术和设备难以广泛使用，溶解氢气的富氢水也发现具有治疗效果，由于氢水方便携带、容易使用，尤其是对消化系统疾病具有特殊价值，目前已经成为使用氢气治疗疾病最受欢迎的手段。氢气在常压下在水中可溶解0.8 mM (1.6 mg/L)，不影响水的酸碱度。虽然饮用饱和氢水治疗疾病被广泛研究，但也有学者发现，即使将饱和氢水稀释10倍，也能产生治疗肥胖的效果(Kamimura et al., 2011)。

制备氢水的方法很多，理论上只要将氢气溶解到水中就可以，如可以用增加压力溶解、电解、金属镁或氢化钙等，有人甚至用氢气直接通入水中就可以产生氢气水（类养鱼的方法）。这也吸引了大量从事氢气水的各种企业的加入。目前在市场上这些氢气相关产品的类型也最为丰富。当然，这种方法不仅可以制作氢水，也可以制作成其他饮料。特别需要注意的是，因为氢气具有十分强大的穿透力，许多开发者忽视氢气可能从塑料、瓶口等快速弥散的问题，生产的氢水难以达到长期有效存放的问题依然十分严重（大约80%以上的所谓氢水几乎没有氢气）。有一些企业在产品上标记包装时的氢气浓度，这显然也是忽悠人的作法。为克服这些问题，一般是采用金属铝材料的包装材料。

将氢气溶解到生理盐水等临床注射液中，可以制造出能治疗疾病的静脉注射液，这种方法给临床应用提供了可能。我们实验室在国际上率先建立这种给氢气的方法，并从2009年后和国内外大批研究单位重点开展这一领域的研究，已经产生了良好的社会影响。但从研究手段上看，由于我们缺乏系统配套的技术条件，不能进行稳定规模化生产，目前我们转向采用饮用氢水和呼吸氢气的研究方法。提请国内各家研究单位注意，可不需要继续采用氢气生理盐水。针对饮用氢气存在氢气泄漏的问题，我们建立了一种给水方法，有兴趣开展这一研究的同行可以通过微信咨询（hydrogen315）。(Cai et al., 2009; Sun etal., 2011a,b; G.M.240 Li et al., 2013).

日本有学者利用一种装置可以将普通生理盐水在不打开包装的情况下，依靠氢气的扩散制造出高浓度的氢气生理盐水。并将这种氢气生理盐水在临床上使用，发现对多种临床疾病如脑干缺血（38例）具有治疗效果。在脑干缺血的研究中，日本学者在患者诊断明确后立刻每天2次静脉注射200毫升氢气生理盐水。研究表明这种方法安全，也不会干扰t-PA溶栓治疗(Nagatani et al., 2013)。

氢水也可以局部使用，依靠氢气强大的扩散能力治疗局部损伤，这种方法已经在眼部疾病模型中研究，发现氢气饱和水滴眼能治疗视网膜损伤(Oharazawa et al., 2010;Kubota et al., 2011)。也有学者将氢气溶液制造成器官保护液，作为体外器官保护的方法。我们曾经和长海医院徐志云教授合作开展用氢气饱和器官保护液保护体外心脏，效果十分理想。这方面的研究将给器官移植带来重要工具。采用氢水洗浴能通过皮肤摄取氢气达到治疗皮肤和全身疾病的目的，这种方法将有可能成为家庭和会所中日常保健的重要工具。目前日本已经出现商业化的氢气水洗浴粉产品（如有兴趣，我可提供照片）。