分子氢作为一种新型抗氧化剂的医学应用优势

   日本医科大学，医学研究院，发育和老化科学系，生物化学和细胞生物学实验室太田成男是国际上最早研究氢气效应的学者，他最近写的一篇综述文章，全面回顾和分析了氢气研究的整体进展，虽然从学术角度，并没有太多值得阅读的内容，不过其中对一些研究细节，例如检测氢气浓度的样本采集过程和体外细胞培养的步骤，这篇文章有比较详细的描述，对希望能短时间全面了解这一领域的同行来说，这是一个难得的好文章。

感谢潓美小彭博士提供的翻译资料。

内容

1.        前言

2.        氢气与其他医用气体的比较

3.        氧化应激是致病根源

4.        过氧化氢的生理作用

5.        氢气浓度检测

6.        氢气的医学应用优势

6.1 氢气与强反应性活性氧的选择性作用

6.2 快速扩散

7.        摄取分子氢的方法

7.1 吸入氢气

7.2 通过饮用氢水口服摄入

7.3 注射氢气生理盐水

7.4 通过扩散直接摄入分子氢：滴眼液，沐浴和化妆品

7.5 通过母体摄入氢气

8.        氢气的医学效应

8.1             缺血/再灌注引起的急性氧化应激

8.2             神经退行性变导致的慢性氧化应激

8.3             对能量代谢的刺激作用

8.4             抗炎作用

9.        分子氢作用的可能分子机制

9.1             分子氢直接还原羟自由基

9.2             分子氢直接还原亚硝酸盐以调节基因表达

9.3             通过调节基因表达间接降低氧化应激

10.    未解决的问题和结束语

摘要

  过去认为，分子氢对哺乳动物细胞是惰性和没有功能的。最近几年科学家通过大量实验证明，氢气和细胞内强活性自由基（如羟自由基和亚硝酸阴离子）直接发生反应，从而推翻了这一陈旧观点。氢气应用于医学有显著优势，氢气非常稳定，不会干扰代谢过程的氧化还原反应，也不会影响参与信号转导的活性氧水平。因此，氢气没有或有极小的副作用。

研究过程中可用特异性电极或气相色谱法来检测氢气水平。氢气能快速扩散进入组织和细胞发挥生物学作用。氢气在预防和治疗疾病方面将会发挥重要作用。使用氢气治疗和预防疾病的方法有几种，吸入氢气、饮用氢水、注射氢气生理盐水、洗氢气浴或氢气盐水滴眼等。近来的研究表明，氢气不仅能直接中和强反应性氧化物外，还可以通过调节基因表达间接减少氧化应激。氢气还通过调节基因表达，发挥抗炎、抗过敏、抗凋亡和刺激能量代谢的作用。除在动物模型实验中获取越来越多的证据支持外，大量临床研究已经或正在开展。鉴于大多数药物都选择性与其特异性靶分子相作用，氢气似乎与传统药物不同。氢气效果明显，几乎无任何副作用，氢气的临床应用具有很大潜力。

1.       前言

分子氢的分子式是H₂，在室温下是无色、无臭、无味、非金属、无毒可燃性气体。空气中氢气浓度在4%-75%时可发生燃烧。氢气的自燃温度，即在空气中自发燃烧的温度，约500摄氏度。这表明当浓度低于4%时，即使在日常生活中呼吸氢气都不会发生危险。

氢气是许多厌氧微生物的代谢产物，氢气通常由含铁或镍的酶即氢化酶催化生成。在一些微生物如产甲烷菌，氢气可将电子提供给电子传递链，成为酶催化代谢的能量来源。氢化酶能催化氢气和两个质子和两个电子之间的可逆氧化还原反应。

在所有光合生物中，光反应中存在水分解反应，水能被分解成质子、电子和氧气。有些生物，包括衣藻和蓝藻，进化出一种暗反应，质子和电子经蓝细菌和叶绿体中特异氢化酶催化形成氢气。在工业应用方面，人们在衣藻生物反应器方面投入巨大，主要希望通过基因修饰蓝细菌氢化酶提高合成氢气的效率。

因为哺乳动物细胞缺乏类似微生物的氢化酶基因，所以在哺乳动物细胞中氢气被认为是惰性气体，或者说对我们的细胞没有功能。事实上，在正常体温下没有催化剂存在，氢气似乎不会与任何生物成分发生反应，包括氧气。正是因为这一特性，氢气曾经被用来测定局部血流。

太田教授于2007年发表的文章推翻了氢气没有生物学效应的传统观点，在论文中他们这样描述，氢气作为一种治疗性及预防性抗氧化剂，可选择性还原培养细胞中的强活性的氧化剂，如羟自由基和亚硝酸阴离子，氢气可对抗氧化应激，具有细胞保护效应。从那以后，国际上大量关于氢气对疾病治疗和预防效应的研究相继发表。这些论文涵盖了氢气对抗各器官氧化应激的多种生物学效应。研究表明，氢气具有更多生物学效应，如抗炎、抗凋亡和抗过敏等作用，氢气还可以刺激能量代谢。除大量动物模型实验论文外，还有10多篇临床研究论文发表。截止2013年，关于氢气生物学或医学作用的文章已超过300篇（现在已经超过500篇）。

待续