氢气治疗癌症的先进性和安全性，《医学气体研究》新观点
目前，可用的癌症治疗方法，如手术、化疗、放疗和免疫疗法，存在一定局限性。由于全身毒性和耐药性问题，治疗效果可能不尽人意。最近，气体疗法在癌症治疗领域受到了广泛关注。多种气态分子，如一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、氧气、氢气、硫化氢（H₂S）和二氧化硫，因其抗癌特性而被研究（详见附加表1）。
然而，抗癌气体疗法的可靠性和潜在影响尚未完全明晰。人们正在探索精确且安全的气体治疗方法，以解决诸如操作难度大、递送系统复杂、水溶性低、组织穿透性强、在体内随机扩散、在靶组织中积累量低以及中毒风险等问题。此外，包括NO、H₂S和CO在内的大多数气体，其抗癌机制具有浓度依赖性。只有高浓度（≥nM）的气体才对癌细胞有毒性，而低浓度（< nM）的这些气体可能会逆转抗癌特性，起到保护癌细胞的作用。总体而言，这些方法大多存在局限性或毒性，在晚期癌症或转移病例中尤为明显。
这些气体大多具有毒性，原因在于它们与血红蛋白的结合亲和力很高，这给实际应用带来了严重风险，尤其是吸入方式的应用。
相比之下，分子氢（H₂）是一种无毒气体，不会像CO₂、NO或H₂S那样引发与血红蛋白相关的毒性。在包括肺癌、胆囊癌、肝癌和脑转移模型等多种癌症模型中，高含量的H₂抗氧化剂及其广泛的治疗潜力已得到研究。
H₂具有显著的抗氧化和神经保护作用，以及其他优势，例如能够迅速穿透血脑屏障、生物膜，并扩散到细胞质和细胞器中，且不会损害健康细胞。
此外，根据目标疾病的不同，H₂可以多种形式应用，如氢水、氢生理盐水和氢纳米晶体。不过，吸入氢气和口服富氢生理盐水是两种最常见的全身性氢气给药途径。在一些国家，H₂吸入疗法也被认为是最安全的H₂给药方式。
H₂吸入可能是一种简便且安全的癌症治疗方法。最近来自癌细胞系和动物模型的研究结果表明，H₂可通过调节多种调节因子和肿瘤标志物，影响异常细胞分裂（图1）。在HeLa异种移植小鼠模型中，H₂吸入可能会提高HeLa细胞的凋亡率、增殖和氧化应激水平。H₂可能通过调节转录因子过度表达亚基的表达来影响肿瘤生长，如缺氧诱导因子1α和核因子-κB p65亚基。
图1：H₂吸入对肿瘤细胞和正常细胞的影响。CD47：分化簇47；CDC42：细胞分裂控制蛋白42；H₂：分子氢；ROS：活性氧。
H₂可抑制肺癌细胞中的细胞分裂控制蛋白42和分化簇（CD）47，从而调节异常增殖，并增加肿瘤细胞对巨噬细胞和树突状细胞免疫攻击的敏感性。同样，H₂可促进肿瘤坏死因子α和白细胞介素6等促炎因子的表达。此外，氢气还能提高p53肿瘤抑制蛋白的表达水平。p53蛋白可破坏线粒体膜电位，诱导自噬，并抑制癌细胞中的活性氧。
日本玉名地区医疗中心的一项临床研究强调了H₂吸入改善癌症治疗的理念。该研究表明，每天吸入氢气3小时，可通过减少程序性细胞死亡1/CD8⁺ T细胞的数量，改善IV期结直肠癌患者的预后和总体生存率。外周血中终末耗竭的程序性细胞死亡1/CD8⁺ T细胞等因素，与无进展生存期和总体生存率较差相关。耗竭的CD8⁺ T细胞通常由于过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α失活导致的线粒体功能障碍，而丧失免疫潜能，进而导致癌症患者预后不良。
尽管H₂等气体信号分子在肿瘤细胞生长调节方面展现出诸多优势，但临床应用和成果仍较为匮乏。H₂给药仍存在一些不确定性。然而，一项研究表明，H₂可逆转诱导人类癌细胞系细胞增殖的效应。H₂抗癌疗法还可能面临其他挑战，如作用机制尚不完全明确、全身给药方式、靶向性差以及使用风险，如易燃易爆性。
相比之下，许多研究表明，氢气吸入至少对于呼吸道癌症而言，是治疗癌细胞最安全、最有效的方法。通过纳米载体介导的H₂递送，可更好地靶向其他肿瘤部位。
我们认为，鉴于H₂本身的生物安全性和显著的治疗潜力，H₂抗癌疗法是一种安全的辅助或支持性治疗方案，可提高传统癌症治疗的质量和效果。H₂抗癌疗法可通过提高生存率、生活质量和改善血液参数，将传统抗癌疗法的衰弱性副作用降至最低。处理和使用相关的问题可通过技术进步和安全预防措施加以解决。不过，作为一种独立的癌症治疗选择，仍建议在这方面开展大量临床研究工作。
Gupta, Nishant*; Abd EL-Gawaad, N. S.; Mallasiy, L. O.; Alghamdi, Saad; Yadav, Virendra Kumar. Hydrogen: an advanced and safest gas option for cancer treatment. Medical Gas Research 15(2):p 191-192, June 2025.
NG在River Engineering Private Limited担任研发官员，所有作者均无利益冲突。
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