氢化珊瑚钙生物医学效应研究进展

氢化珊瑚钙是一种新型高效固态分子氢载体，具有抗氧化、降低炎症水平、减少细胞凋亡和改善线粒体功能等生物学功能，可通过有效补充氢化珊瑚钙来抵抗氧化应激。本文综述系统阐述了氢化珊瑚钙的生物活性及其在治疗运动性氧化应激损伤中的潜在应用价值，为运动性氧化应激损伤相关治疗方式提供新思路。  

氢分子是可穿透细胞膜并进入机体各部位细胞的小分子，具有卓越的选择性抗氧化功能，可选择性清除对人体有害的毒性活性氧自由基，同时对过氧亚硝酸盐具有特异性清除作用[参考文献]。氢化珊瑚钙（CCH）是一种新型高效固态分子氢载体，以天然来源的珊瑚钙为基础，其微孔结构具备储氢能力，化学本质为氢化钙。CCH遇水后在体内转化为Ca2⁺、Mg2⁺和H⁻，并持续释放氢分子。  

运动过程中存在许多复杂的生理现象。目前医学实验已证实，当机体进行急性剧烈运动时，其清除氧自由基的能力不足以平衡运动状态下产生的氧自由基，此时机体细胞处于氧化应激状态，间接导致细胞损伤；同时，肌肉无法持续维持运动所需的肌张力，进而引发运动疲劳[参考文献]。通过有效的外源性补充对抗组织内氧自由基的过度蓄积，是目前解决运动中氧化应激损伤的高效便捷途径之一。以下就运动中的氧化应激损伤及氢化珊瑚钙在缓解氧化应激中的作用展开综述。  

2 运动与氧化应激  

氧化应激是指机体遭遇有害刺激时，体内产生高反应活性的活性氧自由基（ROS）和活性氮自由基（RNS）。氧化应激刺激导致其过度生成，氧化程度超过氧化清除速率，造成体内氧化系统与抗氧化系统失衡，进而引发机体组织损伤。在此应激过程中，ROS起主要作用，包括超氧阴离子（O₂⁻）、羟基自由基（·OH⁻）和过氧化氢（H₂O₂）[参考文献4]。  

正常情况下，机体氧化与抗氧化系统相互协调，维持机体正常生理功能。规律的中等强度运动可增强机体抗氧化酶活性，提升抗氧化能力，减轻氧化应激。然而，当机体运动过量时，能量需求增加，线粒体电子传递链产生更多ROS，体内自由基生成速度远快于清除速度，导致自由基大量蓄积，引发脂质过氧化，破坏细胞膜生理结构与功能，造成细胞内物质外流、线粒体结构改变和功能障碍，ATP生成减少使能量供应不足。上述相互作用导致机体工作能力下降，加剧运动后组织器官损伤，可引发肌肉疲劳[参考文献5]、力量和耐力下降等，进而影响运动表现。长期处于氧化应激状态可能对机体造成累积性损伤，影响运动成绩的持续提升，并增加运动损伤风险。  

3 氢化珊瑚钙的特性  

3.1 抗氧化  

氢化珊瑚钙在体内遇水缓慢释放氢分子，氢分子对氧化自由基具有强亲和性，可选择性中和具有强氧化性、对人体有害的活性氧自由基。上田雄斗（Yuto Ueda）等[参考文献6]研究了氢化珊瑚钙对大鼠海马抗氧化能力的影响，结果显示，所有接受CCH处理的大鼠中，一氧化氮自由基半衰期显著缩短，且通过给大鼠喂食氢化珊瑚钙，其海马内源性基础抗氧化能力显著增强。曹晔军等[参考文献7]应用D-半乳糖构建小鼠衰老模型，探究口服氢化珊瑚钙对衰老小鼠的抗氧化作用，得出结论：氢化珊瑚钙可提高T-AOC（总抗氧化能力）和GSH-Px（谷胱甘肽过氧化物酶）活性，降低MDA（丙二醛）含量，增强SOD（超氧化物歧化酶）活性和脑组织Na⁺-K⁺-ATP酶活性，表明氢化珊瑚钙具有增强机体抗氧化能力、平衡氧化与抗氧化系统的能力。近期一项研究发现，局部应用氢化珊瑚钙可缩小小鼠皮肤伤口面积并加速溃疡愈合，对其机制的深入探究显示，氢化珊瑚钙干预后，氧化应激相关指标iNOS2（诱导型一氧化氮合酶2）和NOX2（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2）的表达降低，而保护细胞免受氧化应激的指标HO-1（血红素氧合酶-1）和SOD1的表达增加，这表明氢化珊瑚钙的作用机制可能是通过平衡体内氧化还原反应，从而促进溃疡组织细胞增殖并加速损伤愈合[参考文献8]。  

3.2 降低炎症水平  

氧化应激与炎症反应可相互作用，氧化应激诱导炎症反应，炎症反应加剧氧化应激。氢分子可通过下调促炎和致炎因子实现抗炎作用。氢化珊瑚钙的化学基础是氢化钙，龚飞等[参考文献9]在应用氢化钙（CaH₂）敷料促进伤口愈合的研究中发现，该辅料可释放H₂以减轻炎症水平，减少促炎细胞因子分泌，增加抑炎免疫细胞浸润，并促进新生血管和胶原蛋白再生，从而加速伤口愈合，该研究对运动损伤敷料的选择亦有帮助。王新涛等[参考文献10]在研究中证实，CCH释放的分子氢可有效改善甲基苯丙胺（METH）诱导的体温过高和抑郁样行为，且乳酸脱氢酶（LDH）活性升高与炎症严重程度呈正相关。研究过程中发现，CCH能够有效降低LDH活性，减少TNF-α（肿瘤坏死因子-α）和IL-6（白细胞介素-6）等炎症因子的产生，降低体内炎症水平。  

3.3 减少细胞凋亡  

细胞凋亡是细胞在某些氧化应激损伤无法恢复时发生的自发性死亡机制。氧化应激与细胞凋亡之间存在千丝万缕的联系，研究表明，氧化应激是细胞凋亡的重要触发机制之一[参考文献11]。细胞凋亡过程与蛋白水解酶（半胱天冬酶，caspases）的激活密切相关。研究显示，氢分子不仅可有效清除辐射产生的毒性活性氧自由基，还可调节凋亡相关蛋白的表达，从而减轻辐射对某些细胞造成的损伤[参考文献12]。马快等[参考文献13]在氢化珊瑚钙对老年非酒精性脂肪性肝炎大鼠的肝保护作用及其机制研究中得出结论：CCH具有抗细胞凋亡的有益作用，并可下调促凋亡分子（包括NF-κB、caspase-3、caspase-9和Bax）的表达。这表明，氢化珊瑚钙作为氢分子补充剂，可能通过抑制促凋亡分子的表达来预防细胞凋亡。

3.4 改善线粒体功能  

越来越多的研究表明，线粒体在调节氧化应激和先天免疫反应中的作用日益重要。作为活性氧（ROS）的主要来源，线粒体也易成为ROS攻击的靶点，这种双重角色使线粒体功能障碍与多种疾病的发生密切相关[14]，而ROS失衡极易引发线粒体功能异常。硫氧还蛋白2（Trx2）是研究较多的线粒体蛋白之一，李倩等学者[15]的研究发现，CCH可通过Trx2/Myo19/P-Drp1信号通路上调Trx2表达，维持细胞内线粒体功能平衡，减轻ROS介导的氧化应激损伤。此外，研究发现CCH能有效改善高脂饮食诱导的肝脏线粒体功能障碍，这些结果表明CCH是具有潜在临床应用价值的线粒体营养素，在相关疾病的防治中具有广阔应用前景[16]。  

3.5 中和血乳酸  

高强度运动时，肌肉通过无氧代谢产生大量乳酸，导致血液中乳酸浓度升高并引发代谢性酸中毒。这一临床紊乱表现为疲劳、肌肉酸痛等，特征为机体组织和血液pH降低，伴随多种神经肌肉和心肺反应[17]。Ostojic[18]研究了连续7天每天口服2升富氢水对年轻健康男性基线动脉pH及运动诱导酸中毒速率的影响，发现健康志愿者摄入富氢水制剂1周后，空腹及运动后血液pH升高，且无不良反应。可见，氢分子本身能够中和血液中的酸性物质，从而调节血液pH，可用于中和剧烈运动后产生的血乳酸，减少乳酸堆积，进而缓解运动疲劳。  

4 氢化珊瑚钙在运动医学中的应用前景  

近年来大量研究表明，氢分子在预防或治疗人类疾病方面效果显著，其安全性高、高效且无副作用是氢分子医学的显著优势。氢分子的选择性抗氧化作用可特异性清除对机体有害的毒性活性氧自由基，从而提高机体抗氧化水平，缓解运动疲劳效应。张双双[19]在饮用富氢水对运动疲劳大鼠氧化应激损伤及运动功能指标影响的研究中发现，与运动对照组相比，饮用富氢水的运动组大鼠体内过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著升高，总抗氧化能力（T-AOC）水平显著提升，丙二醛（MDA）含量和血尿素氮（BUN）水平显著降低。其中，MDA含量可反映机体脂质过氧化速率和强度，间接反映组织过氧化损伤程度；BUN含量越低，表明过度运动消耗的蛋白质越少。上述指标表明，长期饮用富氢水对运动疲劳大鼠的氧化应激损伤具有较好的缓解作用，可提高机体抗氧化能力，并在一定程度上改善机体运动疲劳状态。此外，剧烈运动可诱导一系列炎症反应，氢分子表现出的抗炎效应对运动疲劳具有一定缓解作用。研究表明，富氢水可通过上调SIRT3表达改善线粒体能量代谢和抗氧化能力，从而抑制离心运动诱导的线粒体氧化应激及继发性炎症反应，实现对骨骼肌的保护作用[20]。  

氢分子在运动医学领域的其他相关研究，如孟某等[21]从建立的大鼠跟腱粘连修复模型中发现，与生理盐水组相比，腹腔注射富氢水组大鼠血浆中SOD和GSH升高，MDA水平降低，肌腱粘连评分更高，且富氢水组组织炎症细胞浸润较少，胶原纤维排列更整齐，提示氢分子作用可提高抗氧化水平，减少肌腱修复后的粘连和炎症反应。Botek等[22]研究了饮用富氢水对健康男性肌肉性能、血乳酸的影响，得出氢分子干预可改善抗阻训练后机体肌肉功能，降低乳酸反应，并对延迟性肌肉酸痛有一定缓解作用。口服氢化珊瑚钙作为氢递送途径可使氢分子在体内缓慢释放。对氢化珊瑚钙的体外细胞毒性评估显示，其对HepG2细胞毒性较低，表明通过天然珊瑚钙改性获得的氢化珊瑚钙是一种亲生物的微孔释氢抗氧化材料[23]。由于氢化珊瑚钙释放的氢分子具有选择性抗氧化作用，仅清除对人体有害的毒性更强的活性氧自由基，而不清除对人体无害且参与正常生理活动的自由基，因此与传统抗氧化剂相比，氢分子对人体其他生理过程影响较小，即对人体伤害较小。因此，氢化珊瑚钙对剧烈运动后的氧化应激损伤也具有一定治疗作用。  

然而，目前氢化珊瑚钙在运动医学领域的研究较少，氢分子的作用机制尚不完全明确，且开展的研究实验多为动物实验，氢分子如何作用于人体、给药剂量以及如何以更便捷有效的方式给药等仍需探索。氢化珊瑚钙的诸多优势和研究潜力意味着其在运动医学领域具有巨大的应用潜力，有望在新型运动补剂的研发中发挥更大作用。  

5 结论  

氢化珊瑚钙作为一种新型储氢材料，不仅具备优异的储氢性能，还具有抗氧化、抗炎、抗凋亡及改善线粒体功能等多种生物学活性。它通过清除自由基、增强抗氧化酶活性等多种机制发挥抗氧化作用，有效减轻运动中过量活性氧产生的损伤；同时降低炎症水平，抑制炎症因子释放，减轻运动诱导的炎症反应并促进组织修复；还具有抗凋亡作用，保护细胞免受氧化应激诱导的凋亡，维持细胞数量和功能；此外可改善线粒体功能，提高能量代谢效率，延缓运动疲劳的发生。这些特性使其在缓解运动诱导的氧化应激损伤中展现出巨大潜力。  

尽管氢化珊瑚钙在运动医学中的研究仍处于起步阶段，但令人鼓舞的是，它已展现出多种生物学活性和潜在应用价值。未来研究应聚焦于深入探索其作用机制，为临床应用提供更坚实的理论基础；开展更多高质量临床试验，评估其在不同运动人群中的安全性和有效性；开发更高效的氢化珊瑚钙制剂，提高其生物利用度和治疗效果。

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