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延长健康寿命，氢气值得期待
“健康寿命”是指一个人在健康、日常生活可以自理的状态下生存的平均年数。根据世界卫生组织最新发布的《2020年世界卫生统计》数据，中 国的人均寿命为76.4岁，健康寿命为68.7岁，两者之差为7.7岁， 也就是说，中国老年人的养老生活中，大约有7-8年的时期“需 要依赖日常性的、持续性的医疗和照料护理而生存”，在这样的 时期里，老年人的生活品质也不高，谈不上有幸福感。
日本把延长健康寿命作为老龄化事业的重要任务，开展失能失智预防干预，并且取得了积极的效果，其经验值得我国研究借鉴。如何延长健康寿命，或者能生活自理的老年生命，不仅需要结合慢性病防控，还需要健康积极的生活方式，也需要效果广泛能提升生命健康水平，增加身体鲁棒性的手段。氢气作为一种对人体安全的抗氧化抗炎症工具，对于延缓衰老减少慢性病并发症，有望成为增加健康寿命的理想方法。
与年龄有关的疾病是对公共卫生的最大威胁。衰老是一个退行性、系统性、多因素和渐进的过程，加上功能逐渐丧失，最终导致高死亡率。过量的促氧化剂和抗氧化剂物质都会带来氧化应激（OS），并导致分子和细胞受损。OS在年龄相关疾病的发展中起着至关重要的作用。事实上，氧化引起的损伤在很大程度上取决于氧化还原介导的酶的遗传或获得缺陷。氢气（H2）最近被报道作为抗氧化剂和抗炎剂的作用，用于治疗几种氧化应激和衰老相关疾病，包括阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、癌症和骨质疏松症。此外，氢气增加肠道中产生更多肠道氢的有益细菌的数量，并通过其抗氧化和抗炎活性减少氧化应激，具有延长健康寿命的潜力。本综述重点探讨了H2在神经系统疾病的治疗中。这篇综述手稿将有助于了解H2的作用在促进健康长寿的氧化还原机制中。
氢气是否能抗衰老，目前的证据仍然没有定论。但有一些相关研究支持这一可能。
本综述作者来自韩国氢气医学研究学者Redox-Mechanisms of Molecular Hydrogen Promote Healthful Longevity，论文发表在《抗氧化剂》上。
许多重要的人类疾病，包括动脉粥样硬化、癌症、心血管疾病、代谢综合征、痴呆、高血压和其他神经退行性疾病，都将衰老这一生物社会问题作为其基础。为了帮助老年人尽可能长时间地保持健康并应对不断增长的人口，医疗保健提供者必须改善与年龄有关的疾病的预防和控制。饮食是帮助老年人活得更长、更健康的一种有用且价格合理的方法[1]。衰老主要被视为生命的基本现象，当年龄超过正常寿命就会表现出来。衰老的特征是分子损伤形成的核酸，蛋白质和脂质的积累。衰老的自由基原理早已在解释衰老过程的理论中确立[1]。当几种防御机制无法对活性氧（ROS）引起的损伤做出有效反应时，就会发生衰老，特别是在线粒体中[2]。老化诱发损伤的主要原因是维护、修复和周转途径无效和无能为力[3]。衰老与不利的水平衡倾向有关，使老年受试者更容易脱水[4]。水约占人体重量的一半，是人类生命和健康所必需的[5，6]。越来越多的证据表明，即使是轻度脱水（确定为体液不足导致的体重损失1-2%）也可能导致各种与年龄相关的疾病，包括关节炎、白内障、骨质疏松症、T2D型糖尿病（T2D）、高血压和阿尔茨海默病（AD）[7]。作为饮用水供应的水的类型在确定安全和健康问题方面起着重要作用，因为自来水质量继续引起公众的关注[8，9]，一些国家要求减损欧洲水质标准[10]。地下水是地球上最丰富和最重要的淡水资源[11]。尽管膳食食品成分已被证明可以改善老年人的认知功能[2]，但不同营养化合物对其他衰老生物标志物的影响知之甚少。膳食补充剂对端粒代谢有直接影响，可减缓端粒衰退并减少衰老，并可能延长寿命并改善健康[3]。
氢气（H2）可以在体温和浓度低于4.7%的空气中安全使用。H2选择性淬灭有毒ROS，具有抗凋亡、抗氧化、抗炎、抗过敏作用，成为一种新的非氧化剂[12]。最近在临床前和临床研究中探讨了H2与氧化和炎症应激相关的各种疾病，例如心脏移植等组织缺血再灌注损伤心力衰竭、心肌梗死和脑梗死[13]。作为一种新型膳食健康饮料，富氢水（HRW）可以在干预试验中改善几种与衰老相关的特征，减少不同的炎症反应，可能有助于预防程序性细胞死亡[4]，改善营养代谢，抑制皱纹形成并增加其他生理过程[5]。日本百岁老人被发现具有更高水平的H2气体，表明肠道产生H2气体可能赋予它们更长的寿命并减少氧化应激[6，7]。另一项研究也报告了寿命的增加，指出肠道产生H2气体是明显的原因[8]。心血管和肿瘤疾病是全球发病率和死亡的主要原因，占93%以上[14，15]。病理性疾病，如心脏纤维化、肝损伤、神经元疾病和糖尿病，多种疾病病理生理过程涉及自由基，研究也发现H2对这些疾病的保护作用。一项研究表明，饮用氢水6个月对不同的年龄相关特征有有利影响，包括全身疼痛、端粒长度和大脑代谢——这些指标有助于增加抗氧化活性；HRW还能提高睡眠质量[9]。据报道，肠道内H2气产生取决于是否存在受某些环境条件影响的未消化碳水化合物和产氢细菌[10，11]。到目前为止，已经发表了一千多篇同行评审的研究论文，表明了对H2的广泛兴趣和生物医学研究。
本综述强调了H2预防与年龄有关的疾病，阿尔茨海默氏症，帕金森氏症，癌症和骨质疏松症等。这篇综述将有助于了解H2在促进健康长寿的氧化还原机制中的作用。
2. H2的作用机制
氢气延长健康寿命的基础
氢气作为健康产品，最核心价值是可用性。可用性的基础是安全有效，安全有非常多的研究证据，特别是潜水医学领域高剂量无毒的证据，有效虽然没有非常确定的具体疾病类型证据，但从对200多种疾病和损伤的有效证据考虑，氢气可能具有广谱有效但效果不快速不剧烈的特点，这种广谱有效，特异性不强的特征，决定了氢气很难在临床医疗活动中受到重视，因为无法获得立竿见影的效果，这恰好是临床医学比较重视的。
关于氢气作用机制，大家谈的比较多的是氢气对炎症的作用。氢气具有选择性抗氧化作用，其效应表现为能降低氧化应激损伤，这也是氢气最早被重视的重要因素。随着更多更广泛研究的开展，人们逐渐发现氢气还具有激活Nrf2转录活性的作用，而Nrf2是控制细胞内源性抗氧化系统的枢纽，例如我们熟悉的HO-1、SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽合成酶等基因表达，都受到这一转录因子的正向控制。可以这样说，氢气激活Nrf2意味着氢气能启动细胞内源性抗氧化系统。
Kawamura 等发现氢气无法在Nrf2基因敲除小鼠中产生缓解高氧肺损伤作用。在2012年和2013年研讨会上，Ohsawa等指出氢气增强线粒体功能并诱导Nrf2核易位。Mami等人报道，口服氢水增加生长素释放肽胃表达和分泌，生长素释放肽受体-拮抗剂和生长素释放肽分泌-拮抗剂消除了氢气的神经保护作用。2015年在日本名古屋举行的第5届氢气医疗研讨会上，太田等人证明氢气影响不饱和脂肪酸在细胞膜上的自由基链反应并改变脂质过氧化过程。氢气能对抗磷脂的异常氧化，磷脂代谢下游信号分子可能参与氢气生物学效应的实现。氢气除了具有自由基清除作用，可能是对脂质过氧化的自由链反应具有阻断作用。
氢气长期使用对健康人疲劳的缓解作用，对癌症放化疗副作用的缓解作用，改善多种慢性病等这些方面的效应，提示氢气作为一种健康促进效应分子的应用价值。总之，生物安全和抗氧化效应是氢气延长健康寿命的效应基础。
3、氢气抗氧化抗炎症生物学效应
氢气的抗氧化作用
长期以来，氢气一直被认为是生物体的惰性气体，2007年的一项动物研究发现，由于其抗氧化特性，吸入氢气减少了氧化应激，并抑制了由缺血再灌注引起的脑损伤。此后作为生物抗氧化剂，氢气受到医学领域的极大关注。奇怪的是，即使氢气在体内的浓度非常低的情况下，氢气的生物和抗氧化作用仍继续存在，这意味着氢气作用可能包括内源性抗氧化信号的调节，而不仅仅是化学中和自由基。
大量证据表明，氢气是羟基自由基和过氧亚硝酸盐的选择性抗氧化剂，羟基自由基和过氧亚硝酸盐是作用强大的氧化剂，可以导致核酸、脂质和蛋白质被氧化损伤而失去分子活性。人类疾病和啮齿动物模型中，氢气可降低各种氧化应激标志物的表达，例如髓过氧化物酶、丙二醛（MDA）和8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG），这在证据上表明氢气抗氧化效应的明确性。此外，氢气可最大限度地减少髓过氧化物酶的表达，降低线粒体氧化还原酶，稳定线粒体膜电位，减少氧化应激引起的组织损伤。
2016年，研究人员提出氢气可提高内源性谷胱甘肽过氧化物酶，会降低活性氧水平。2021年一项研究表明，氢水饮用可影响老年人不同的衰老相关特征，例如端粒的延长和DNA甲基化的改善。许多研究表明，氢气在高剂量高浓度下也没有任何细胞毒性。饮用氢水减少了氧化应激发生，避免认知功能下降的结局。因此认为氢气在延缓衰老延长寿命方面可发挥作用。氢水能阻止大鼠黑质纹状体变性的发生和扩散，氢气能减少啮齿动物脓毒性损伤治疗期间细胞凋亡，氢气增加细胞内抗氧化酶活性，减少内毒素引起的组织损伤。
氢气的抗炎作用
2021年，法国潜水医学学者发现，高压吸入氢气能治愈寄生虫引起的肝脏炎症和纤维化，首次证明氢气具有抗炎症作用。2008年，美国匹兹堡大学小组率先证明，吸入低浓度2%的氢气能显著改善小肠移植后组织损伤，并能减少炎症反应。这进一步证明低剂量氢气的抗炎症作用。这一发现给后续多种以炎症为病理基础的急性和慢性疾病的研究提供了逻辑基础。也是此后氢气生物医学受到更广泛重视的重要原因之一。
氢气抗炎症是通过下调促炎和炎性细胞因子，来预防氧化应激诱导的炎症组织损伤。这些炎症因子主要包括白细胞介素（IL）-1β，IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），也包括上调某些抗炎症因子如IL-10表达。在氢气抗炎症研究方面，不仅包括常见的如过敏性疾病哮喘、自身免疫性疾病类风湿多发性硬化结肠炎、急性胰腺炎、肝炎和肺炎等研究，也包括糖尿病并发症、尿毒症透析反应、药物毒性反应、慢性病如动脉硬化组织炎症反应等等。在抗炎症效应研究方面，既有上调调节性T细胞，也有抑制巨噬细胞极化等多种细胞效应研究。在分子机制研究方面，不仅有炎症因子改变、炎症小体等各种信号分子表达影响，也有细胞凋亡、多种细胞程序性坏死等方面的研究。
这些研究表明，抗炎症不仅有效应证据，也有分子机制改变的证据。未来重点开展氢气抗炎症效应强度，特别是和传统抗炎症药物和化合物效应的相对抗炎症效度。这才是未来将氢气作为抗炎症手段的重要理论基础。
图1.H2在治疗不同年龄相关疾病方面的保护作用。
4、 年龄相关疾病与氧化还原机制
在过去的几十年里，已经提出了几种模型来定义衰老的关系和生物途径。学术界普遍接受的理论是“氧化应激假说”，它推进并改进了自由基老化理论。氧化应激理论强调了抗氧化剂防御者在整个氧化还原平衡中的关键作用。Ito 等 （2011）进行了开放标签氢气对数名肌肉疾病，包括肌肉萎缩症和线粒体肌病的患者进行12周氢水饮用（1升/天）治疗试验。这项研究显示氢水对患者乳酸：丙酮酸比值、空腹血糖、血清基质金属蛋白酶-3（MMP3）和甘油三酯水平都显著改善。在线粒体肌病中，乳酸：丙酮酸比率（线粒体电子转运系统的响应性生物标志物）下降了28%。此外，炎症标志物MMP3在皮肌炎中减少了27%。
在八周内，招募22名患有皮肌炎和线粒体肌病的人进行随机双盲，安慰剂对照，交叉氢水或安慰剂水（0.5L/d）对照研究。氢气可以解释试验中看到的多种组织包括乳房、骨骼肌、心肌、睾丸或肝脏的能量代谢促进效应，氢气对生长激素促分泌素受体（GHS-R1α）的影响可能是其中原因。
线粒体是通过氧化磷酸化产生能量的最重要的细胞器，氧化磷酸化对细胞行为和三磷酸腺苷（ATP）的产生至关重要。正常健康条件下，活性氧和氧化过程以调节方式发生。氧化还原状态和免疫系统失调的变化可能导致衰老过程中系统炎症状态增加。这两种过程都会诱导炎症介质通过氧化应激刺激氧化还原失衡。抗氧化系统如超氧化物保护不良和活性物质如羟基自由基和过氧亚硝酸盐的侵蚀效应，活性氧导致的过氧化物提高最可能导致与年龄相关的氧化还原失衡。功能下降可能被视为与退行性疾病的病理生理学联系，与年龄和整个衰老过程中未解决的慢性炎症相关。某些蛋白质的功能活性需要某些假基团共价连接到多肽链。这些通常涉及通过复杂的有机分子将无活性载脂蛋白转化为酶。一些基因翻译后变化通过不同的酶操作影响生化过程。为了改善稳态细胞的操作，保持健康的氧化还原平衡对于体内的生理酸碱缓冲系统至关重要。氧化还原平衡的现代化将极大地影响转录和移动信号通路，因为大多数活化和反应依赖于还原/氧化过程。图2显示了氧化应激的影响以及衰老与年龄相关疾病之间的关联。
图2.氧化应激的影响衰老与年龄相关疾病的作用
氧化还原稳态丧失和炎症是导致衰老相关疾病的重要因素。氢气通过减少氧化损伤，维持氧化还原平衡，减少炎症损伤等效应，是减少衰老相关疾病的重要潜在工具。
老年性疾病往往具有多样性特点，典型的如代谢性疾病，可综合表现为血脂紊乱、血糖升高、血压升高，如果单独一种疾病，目前临床上可提高多种类型药物供选择，但如果老年患者存在多种疾病同时出现，按照目前的治疗逻辑，需要对各种紊乱进行一一治疗。导致老年人同时服用多种药物的处境。又由于老年人肝脏和肾脏解毒功能不足，长期服用多种药物，往往会增加代谢负担。面对这样的矛盾问题，最合理的做法是综合措施，根据情况选择性使用药物。并从营养、微循环、运动等角度进行全面综合干预。氢气作为一种人体安全性高，没有代谢压力的工具，用于多种表现的老年慢性病，尤其是相对不严重但表现多样的情况，可以产生不可思议的干预效果。当然对老年患者，需要有耐心，尽量小量多次，长期使用，不可操之过急。不以治疗为目的，以辅助和调理的态度应对比较合理。
5、 氢气对炎性细胞因子的影响
炎性细胞因子影响许多信号，介导先天免疫应答，并有助于包括癌症在内的许多疾病的失调[69，70]。常见的炎性细胞因子包括白细胞分泌的IL和巨噬细胞分泌的TNF，两者均与癌症的发生和进展密切相关[71，72];IL 和 TNF 都可以被 H 阻断2气体 [73]。在癌症患者中，化疗诱导的炎症不仅会引起不良事件[74，75]，还会促进癌症转移和治疗失败[76]。通过调节炎症，H2GAS可预防肿瘤的发展和进展，并减少化疗和放疗的副作用[73]。
8. 氢气缓解化疗的不良反应
氢气在延长健康寿命方面具有重要意义，主要考虑这种工具安全性高，作用范围广泛，另外就是氢气可以减少许多干预手段毒性作用的特点。氢气对抗化疗药物副作用。癌症治疗主要是手术放疗和化疗，其中放疗和化疗会给患者身体带来极大挑战，主要是这些治疗本身会对人体导致伤害。因此癌症患者进行放疗化疗过程中会经常感到身体疲乏，生活质量受到影响。不幸的是，对治疗副作用，并没有非常有效的药物和方法。癌症治疗过程中，因为治疗导致的氧化应激和炎症也会让患者自身体质下降，免疫功能受伤害，这也不利于治疗效果。氢气作为一种抗氧化抗炎症工具，研究表明对癌症化疗和放疗导致的器官损伤，患者生活质量下降等都具有一定作用。如阿霉素是一种常用的抗癌药物，能治疗多种类型的癌症，但阿霉素非常容易导致心脏损伤，可导致致命的扩张型心肌病，也可以引起肝脏毒性。研究表明，腹腔注射氢气生理盐水可以降低阿霉素导致的心血管功能障碍。氢水对常见化疗药物顺铂诱导的大鼠肾毒性具有肾脏保护作用，氢水可以逆转其毒性作用。顺铂在治疗期间诱导更高的氧化水平并抑制抗氧化酶的活性。有研究发现，1%的氢气吸入和氢水都可以逆转顺铂导致的体重下降和减少死亡率。孟等研究发现，富氢盐水可以减轻卵泡刺激的激素释放，增加雌激素水平，改善卵泡生长并减少顺铂诱导的卵巢皮层损伤。摄取氢气6周的肝肿瘤患者可以使活性氧代谢物减少，抗氧化活性提高。与安慰剂相比，氢水可在不破坏放疗抗肿瘤作用的情况下，降低了放疗引起的氧化应激。各种使用氢气的方法都具有缓解化疗药物毒性的作用。药物毒性虽然是化疗药物的重要特点，但多数药物都存在不同程度的毒性可能，尤其是需要长期使用的慢性病治疗药物，虽然相对比较安全，如果长期服用仍然存在毒性风险。慢性病往往老年人更多，而老人肝脏解毒功能相对不足，更增加了毒性风险。氢气对化疗药物毒性的对抗作用，提示氢气对其他药物毒性也有相应效果。事实上有研究发现，氢气对庆大霉素导致的耳毒性有保护作用，对许多肝脏毒性药物的毒性也有缓解作用。又因为氢气对人体的安全性非常高，这意味着将氢气作为一种减少药物毒性的辅助工具的可行性。在延长健康寿命方面，氢气这种解毒辅助功能，将是其及其突出的优点。
6、 氢与肠道微生物组
肠道菌群脑轴已经被推荐作为影响中枢神经系统的神经系统疾病（如AD）的重要治疗靶点。在预防近端肠道细菌过度生长方面起着关键作用有几种机制，如迁移运动复合物、胃酸、肠道免疫系统和胆道分泌物等。
食物在肠道发酵过程中，大肠中可产生氢气。发酵产生的氢气主要被菌群代谢，被肠道粘膜吸收后，可能通过血液循环经呼吸，或者通过肠道经肛门排泄。经过呼吸氢气的释放量主要决定于其产生速率。例如乳果糖的发酵比抗性淀粉或果胶产生的产生更多氢气。
氢水是一种很有前途的功能性饮料，对人体健康有积极影响。
过去十年中，仅仅发表了约150篇与氢水相关的论文，显示出氢水饮用具有多种有利作用[101]。肠道微生物群是一个由100万亿个微生物细胞组成的群落，可以增强人体新陈代谢，免疫功能，营养和其他生理活动。根据研究，饮用氢水可影响肠道微生物群。2018年中国研究小组的研究表明，氢水可缓解辐射诱导的小肠毒性。日本池田等研究了HRW治疗作为脓毒症小鼠模型中细菌易位的预防措施的效果。中国南京农业大学郑等研究了饲喂受霉菌毒素污染的玉米的母仔猪口服氢水和乳果糖后肠道微生物群反应。这项研究的结果还表明，氢水治疗影响了各个肠道段，氢水组的大肠杆菌和双歧杆菌比对照组少。氢水组恢复了被氯菊酯破坏的肠道屏障，并增加了粪便中丁酸的含量。一项首次人体试验支持氢水及其对肠道微生物群的积极影响。在动物模型中，氢水预防炎症性肠病。口服氢水可通过减少小肠上皮细胞凋亡、维持肠道屏障和紧密连接以及恢复饲喂被镰刀菌毒素污染食物的母仔猪小肠中CLDN107的蛋白表达和分布显示出积极作用。氢水饮用可改善葡萄糖耐量，但拟杆菌水平可能降低。另一项临床研究报道，饮用碱性电解水会增加健康志愿者的双歧杆菌水平。从肠道释放氢气的纳米胶囊可诱导大量粘液菌，并减少代谢功能障碍相关的脂肪肝疾病。肠道微生物群也可能成为氢水生物效应的主要贡献者。研究发现，氢气生理盐水可调节粪便中拟杆菌和乳酸杆菌的丰度，这可能是喂食高脂肪饮食的小鼠脂质代谢增加的原因。急性运动可增强乳果糖试验氢气呼气，运动期间结肠细菌是内源性氢气的生产来源。
肥胖和瘦弱的程度对肠道微生物群有影响，这在减肥手术患者的肠道菌群中观察到。因此，氢水可能成为一种即将推出的功能性水饮料，可以增强和调节内源性肠道微生物群。
7、H2的保护作用关于心血管系统
必需气体信号分子一氧化氮（NO）通常可以识别为诱导血管舒张，减少超氧化物的产生，减少炎症和改善线粒体能量的产生。在温缺血、离体输注和移植后无非心跳肺移植物通气可减少I/R肺损伤[116]。在实验室研究中，一氧化碳（CO）对血红素假体群落具有很高的亲和力，并且与保存溶液结合使用也显示出可增强移植物功能[117，118]。Osawawa等人（2008）发现口腔H2水阻止了载脂蛋白E敲除小鼠模型中动脉粥样硬化的发展[119]。H2已知S可诱导平滑肌松弛、细胞凋亡、炎症反应调节和氧化应激缓解[120]。虽然不是气体变送器，但H2现在称为气态信号分子[118]。优点与NO，CO和H相似2硫化物（H2S），生理和治疗[121，122]。辐射对小鼠造成的心肌损伤降低了H2水[123]。吸入H2在心脏骤停后综合征的大鼠模型中，生存率和功能表现也得到了改善[124]。研究人员得出结论，改善冷鼠缺血再灌注损伤和频繁饮用H2水可以保护受累者免受炎症性心脏和主动脉同种异体移植物降解的影响[125]。H2在毒性方面有益;即使在高浓度下也没有显示出细胞毒性。对于吸入，高水平的H2气体被定义为高压。在深潜气体混合物中，H2气体用于防止动脉气体的氧化和血栓形成[126]。鉴于 H2是体内惰性和非功能性气体，没有毒性作用是可以理解的。如上所述，吸入1-4%H2气体非常有效[20]。过去十年的基础和临床研究表明，H2是主要的调节病理生理因子，对细胞和器官具有抗氧化、抗炎和抗凋亡作用[127]。心肌传递释放H2通过吸入或注射[128]，注射用H2-富含盐水[129]，饮用H2-丰富的水[127]，采取H2-丰富的沐浴和增加肠道H的发育2通过细菌[130]。表2总结了H的影响2关于人类疾病中与年龄相关的临床研究。
表 2.H的影响2关于人类疾病中与年龄相关的临床研究。
8、H2的治疗效果帕金森病（PD）及其与肠道微生物组的相互关系
具有锥体外系症状的黑质PD是由产生多巴胺的细胞的变性和丧失引起的疾病。然而，肠黏膜中α-突触核蛋白的聚集可能是由肠壁高通透性引起的管腔壁巨噬细胞产生的氧化应激引起的，肠道微生物群显著影响高通透性诱导的氧化应激，这可能与PD肠神经系统的突触核蛋白病理有关[141]。在一项研究中，呼吸 H2分析了28例健康对照组和37例PD患者在摄入6g乳果糖后的浓度[142]。
PD的临床表现与氧化应激有关[143]。此外，已有研究探讨了PD与线粒体功能障碍的关系[12，143]。动物PD模型和临床试验都报告了H2在PD上[12]。黑质纹状体通路氧化应激受到抑制，摄入H2-丰富- 饮用水，多巴胺细胞的损失减少。这些发现表明，饮用富含H2可能影响PD的发作[134]。一项随机双盲研究发现，摄入 48 周的 H2-富水（1000 mL/天）显著提高了左旋多巴治疗的帕金森病患者的总体统一 PD 评定量表 （UPDRS） 评分。双盲、多中心 H2目前正在进行水研究[144]。一项研究显示，PD患者的肠道通透性增加，其水平与大肠杆菌、硝基酪氨酸和其他蛋白质氧化蛋白的肠道染色呈有利相关[145]。然而，另一项研究表明，H2肠道菌群的产生与PD的发生和进展有关[146]。一项研究还显示了多少 H2由代表肠道中主要细菌种类和群体的146种细菌菌株产生[16]。根据Scheperjans等人对72例PD患者和72名对照组肠道微生物群的147S核糖体RNA基因的分析，发现姿势不稳定的程度与肠杆菌科的相对丰度呈正相关[<>]。
9、H2的治疗和预防作用关于AD及其与肠道微生物组的相互关系
术语“肠道微生物群”是指栖息在胃肠道系统中的微生物群落，可能包括在我们肠道内和谐共存的细菌、真菌和原生动物[148，149]。这种微生物群调节宿主体内平衡和许多疾病，可能在包括AD在内的神经退行性疾病中起显著的致病作用[150，151]。H的治疗和预防应用2已在更多动物和人类研究中得到证实，例如神经变性[152]、炎症[153]和I/R损伤[154]。然而，肠道菌群最近被证明在宿主免疫的发展、控制肠道内分泌功能和控制其他神经信号传导方面发挥着重要作用[155]。此外，肠道微生物组和H2消费关系相当有限。一项研究发现，HRW可以改善肠道中产生丁酸盐的细菌的结构完整性，以及肠道微生物群紊乱的临床症状[156]。另一项研究表明，HRW的摄入可显着增加乳酸杆菌的相对丰度，并减少拟杆菌和双歧杆菌。此外，由于肠道微生物群对健康和疾病都很重要，HRW对肠道微生物群的影响可能会大大改善这些疾病。一项研究显示，AD患者大肠杆菌的促炎内细菌种类增加，直肠埃希菌等抗炎分类单元减少，这可能导致微生物群修饰、淀粉样变性和外周炎症[152]。
神经细胞外β淀粉样蛋白（Aβ）蛋白的沉积和神经细胞内积累的tau磷酸化蛋白是Aβ蛋白沉积病理学的特征。近年来，已有文献证实氧化应激和神经炎症与AD相关[157]。迄今为止，研究主要集中在氧化应激在脑实质中的作用[158，159]。Aβ蛋白积累与Aβ清除缺失高度相关，这与AD的发病机制密切相关[160，161]。据了解，Aβ蛋白去除需要低密度脂蛋白受体1（LRP1）。AD的发病涉及氧化应激和神经炎症引起的LRP功能障碍[161]。AD的发生和发展可以通过调节氧化应激和神经炎症来预防。H 的影响2几项研究探讨了AD预防[162]。在海马体和大脑皮层中发现了大鼠AD模型;本文中，使用H2-富含生理盐水（5mL/kg，腹腔内，每日）作为氧化应激、细胞因子发育和NF-κB生成的抑制剂[163]。H2-丰富的水消耗也有报道可以防止大脑年龄的变化和空间记忆的下降[164]。此外，H2在AD的轻度认知障碍阶段，水也显示出控制痴呆的潜力[165]。安全性是H的首要关注点2运输、储存和管理。H2仅在温度高于 527 °C 时易燃，并通过与 H 中的氧气发生快速链式反应而爆炸2浓度范围为4-75%（体积/体积）[166，167]。因为吸入1-4%H2在医疗应用中已显示出极大的功效，使用H2在如此低的浓度下被认为是可行和安全的[168]。
10、氢气和心脏病
心室重塑有助于响应病理生理刺激的多种分子和细胞途径，例如心肌缺血再灌注损伤、高血压或神经体液触发的心脏损伤[169，170]。ET-1增加，Ang II、儿茶酚胺和促炎细胞因子激活同源细胞的受体和下游信号传导事件，导致细胞凋亡或肥大[1，169]。直到阻塞区域的冠状动脉血流恢复，H2吸入迅速进入缺血性心肌系统，缺血时吸入2%氢气，再灌注后持续60分钟，缩短了梗死持续时间[169]。例如，氢气也能让心肌缺血再灌注损伤梗死量降低[169]。除了 H2吸入、腹腔注射盐水已被证明可降低心肌缺血再灌注损伤的作用，并通过其抗氧化、抗凋亡和抗炎作用改善心脏活动[171]。在C57BL/6J小鼠低水平吸入H2（1.3 %）可降低缺氧、氧化应激和预防性心肌细胞和血管周围纤维化引起的短暂性血脂异常[145]。睡眠呼吸暂停综合征时神经体液因素，如β肾上腺素受体和Ang II.增强，不仅会导致高血压，还会导致缺血性心脏病[172]。氢气能直接抑制NADPH氧化酶表达和减少线粒体损伤导致ROS抑制，进而降解下游信号ERK1/2、p38和JNK，从而产生保护作用[173]。此外，大鼠还受到抗氧化剂和抗炎活性的保护，例如大剂量异丙肾上腺素诱导的急性心肌梗死[173]。富氢盐水通过抑制炎症机制、减小氧化应激、维持线粒体生成和局部抑制左心室Ang II，自发减轻高血压大鼠左心室肥厚[174]。
11、 结论
H2很容易获得，因为它具有最小的有害影响，并且对几乎所有与氧化应激和炎症相关的致病状态都非常有效。由于其功效广泛，H2在许多疾病中具有巨大应用潜力。在许多研究中，H2被证明是安全的，这对于临床试验至关重要。H2主要通过抗炎和抗氧化特性实现控制衰老。许多与年龄有关的疾病都可以用H2作为未来有前途的治疗和预防工具。总之，基于H2的疗法有望成为预防与年龄有关的疾病的新颖和革命性方法，从而促进有益的长寿。
Lebaron, T.W.; Singh, R.B.; Fatima, G.; Kartikey, K.; Sharma, J.P.; Ostojic, S.M.; Gvozdjakova, A.; Kura, B.; Noda, M.; Mojto, V.; et al. The Effects of 24-Week, High-Concentration Hydrogen-Rich Water on Body Composition, Blood Lipid Profiles and Inflammation Biomarkers in Men and Women with Metabolic Syndrome: A Randomized Controlled Trial. Diabetes Metab. Syndr. Obes. 2020, 13, 889–896.
Guinane, C.M.; Cotter, P.D. Role of the Gut Microbiota in Health and Chronic Gastrointestinal Disease: Understanding a Hidden Metabolic Organ. Ther. Adv. Gastroenterol. 2013, 6, 295–308.
Xiao, H.W.; Li, Y.; Luo, D.; Dong, J.L.; Zhou, L.X.; Zhao, S.Y.; Zheng, Q.S.; Wang, H.C.; Cui, M.; Fan, S.J. Hydrogen-Water Ameliorates Radiation-Induced Gastrointestinal Toxicity via Myd88′s Effects on the Gut Microbiota. Exp. Mol. Med. 2018, 50, e433.
Zheng, W.; Ji, X.; Zhang, Q.; Yao, W. Intestinal Microbiota Ecological Response to Oral Administrations of Hydrogen-Rich Water and Lactulose in Female Piglets Fed a Fusarium Toxin-Contaminated Diet. Toxins 2018, 10, 246.
Sha, J.-B.; Zhang, S.S.; Lu, Y.M.; Gong, W.J.; Jiang, X.P.; Wang, J.J.; Qiao, T.L.; Zhang, H.H.; Zhao, M.Q.; Wang, D.P.; et al. Effects of the Long-Term Consumption of Hydrogen-Rich Water on the Antioxidant Activity and the Gut Flora in Female Juvenile Soccer Players from Suzhou, China. Med. Gas Res. 2018, 8, 135–143.
Shen, N.Y.; Bi, J.B.; Zhang, J.Y.; Zhang, S.M.; Gu, J.X.; Qu, K.; Liu, C. Hydrogen-Rich Water Protects against Inflammatory Bowel Disease in Mice by Inhibiting Endoplasmic Reticulum Stress and Promoting Heme Oxygenase-1 Expression. World J. Gastroenterol. 2017, 23, 1375–1386.
Ji, X.; Zhang, Q.; Zheng, W.; Yao, W. Morphological and Molecular Response of Small Intestine to Lactulose and Hydrogen-Rich Water in Female Piglets Fed Fusarium Mycotoxins Contaminated Diet. J. Anim. Sci. Biotechnol. 2019, 10, 9.
Kamimura, N.; Nishimaki, K.; Ohsawa, I.; Ohta, S. Molecular Hydrogen Improves Obesity and Diabetes by Inducing Hepatic FGF21 and Stimulating Energy Metabolism in Db/Db Mice. Obesity 2011, 19, 1396–1403.
Tanaka, Y.; Kiuchi, M.; Higashimura, Y.; Naito, Y.; Koyama, K. The Effects of Ingestion of Hydrogen-Dissolved Alkaline Electrolyzed Water on Stool Consistency and Gut Microbiota: A Double-Blind Randomized Trial. Med. Gas Res. 2021, 11, 138–144.
Jin, Z.; Sun, Y.; Yang, T.; Tan, L.; Lv, P.; Xu, Q.; Tao, G.; Qin, S.; Lu, X.; He, Q. Nanocapsule-Mediated Sustained H2 Release in the Gut Ameliorates Metabolic Dysfunction-Associated Fatty Liver Disease. Biomaterials 2021, 276, 121030.
Qiu, X.; Ye, Q.; Sun, M.; Wang, L.; Tan, Y.; Wu, G. Saturated Hydrogen Improves Lipid Metabolism Disorders and Dysbacteriosis Induced by a High-Fat Diet. Exp. Biol. Med. 2020, 245, 512–521.
Ehrenpreis, E.D.; Swamy, R.S.; Zaitman, D.; Noth, I. Short Duration Exercise Increases Breath Hydrogen Excretion after Lactulose Ingestion: Description of a New Phenomenon. Am. J. Gastroenterol. 2002, 97, 2798–2802.
Gaskell, S.K.; Taylor, B.; Muir, J.; Costa, R.J.S. Impact of 24-h High and Low Fermentable Oligo-, Di-, Monosaccharide, and Polyol Diets on Markers of Exercise-Induced Gastrointestinal Syndrome in Response to Exertional Heat Stress. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2020, 45, 569–580. Lin, S.; Ye, F.; Rong, W.; Song, Y.; Wu, F.; Liu, Y.; Zheng, Y.; Siqin, T.; Zhang, K.; Wang, L.; et al. Nomogram to Assist in Surgical Plan for Hepatocellular Carcinoma: A Prediction Model for Microvascular Invasion. J. Gastrointest. Surg. 2019, 23, 2372–2382.
Parsanathan, R.; Jain, S.K. Hydrogen Sulfide Regulates Circadian-Clock Genes in C2C12 Myotubes and the Muscle of High-Fat-Diet-Fed Mice. Arch. Biochem. Biophys. 2019, 672, 108054.
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