局部用氢保护皮肤的人体试验【波兰】

近年来，局部应用氢气（H2）已成为一种有前景的对抗氧化应激相关皮肤损伤的策略。这项初步临床研究旨在评估富氢水治疗在改善健康成年人客观皮肤参数方面的功效。其假设是H2通过其选择性抗氧化和抗炎特性，可减少氧化应激、调节炎症通路并增强皮肤屏障完整性，从而导致皮肤外观的可测量改善。15名参与者接受了富氢水局部治疗，持续4周。在治疗前和治疗后一周，对皮肤参数进行了定量评估，包括卟啉水平、色素沉着不规则、毛孔大小、皱纹严重程度和皮肤生物年龄。观察到毛孔可见度有统计学意义的降低，尤其是在年轻参与者中。尽管卟啉水平呈现下降趋势，但这一变化无统计学意义。色素沉着、皱纹严重程度和估计的皮肤生物年龄也有所改善。该治疗耐受性良好，未报告不良反应。尽管结果令人鼓舞，但本研究受限于缺乏对照组和随访期相对较短。需要进一步进行更大样本量的对照研究和分子生物标志物分析，以确认这些效果并阐明潜在机制。本研究填补了局部应用H2的标准化临床评估方面的文献空白，并强调了其在美容和预防皮肤病学中的应用潜力。

1. 引言

皮肤是氧化应激的主要靶标，这一过程的特点是活性氧（ROS）的产生与抗氧化防御系统中和它们的能力之间的不平衡。过量的ROS生成，由紫外线辐射、污染和压力引起，导致皮肤脂质、蛋白质和DNA的氧化，进而导致皮肤细胞损伤和皮肤老化迹象，如皱纹、色素沉着、毛孔扩大和屏障功能障碍[1-3]。这些氧化损伤影响表皮层和真皮层的深层结构，破坏皮肤稳态。尽管皮肤拥有内源性抗氧化系统，如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶以及维生素C和E，但随着年龄的增长和长期暴露于环境压力，其效率会下降，使得外源性抗氧化策略变得相关[4]。这突显了对有效且选择性的抗氧化干预措施的持续需求，以支持皮肤防御机制并促进修复。

近年来，氢气（H₂）已成为皮肤病学和系统医学中一种新颖且有前景的抗氧化分子。这种小而中性、非极性的双原子气体选择性地清除高反应性自由基，包括羟基自由基（•OH）和过氧亚硝酸盐（ONOO⁻），而不影响对身体生理信号至关重要的有益物种，如超氧阴离子（O₂•⁻）和过氧化氢（H₂O₂）[1, 5]。由于其低分子量（2.016 g/mol），氢气可以迅速穿过细胞膜，渗透到角质层并到达线粒体和细胞核等亚细胞区室，从而在其源头减轻氧化应激[6, 7]。与可能在高浓度下变得不稳定或促氧化的传统抗氧化剂不同，氢气的唯一副产品是水，使其在生物学上安全且代谢上呈中性[6]。除了皮肤病学应用外，氢气在减轻其他高度代谢和对氧气敏感的组织（如视网膜）中的氧化应激诱导的退化方面也显示出治疗潜力。视网膜色素上皮（RPE）细胞在光感受器维护和视觉周期稳态中起着至关重要的作用，特别容易受到ROS的损害。

视网膜色素上皮（RPE）细胞在光感受器维护和视觉周期稳态中起着至关重要的作用，特别容易受到ROS的损害。越来越多的证据表明，氢气通过减少脂质过氧化、DNA片段化和炎症来减轻氧化性视网膜损伤，从而在实验性视网膜变性和年龄相关性黄斑变性的模型中提供保护[8]。这些发现说明了氢气的跨组织抗氧化功效，并支持其在调节氧化还原稳态中的临床相关性，不仅在眼部健康中，也在皮肤中，另一个经常暴露于环境压力的ROS易感器官。这一更广泛的生物学背景为检查局部氢气作为皮肤的抗氧化干预措施提供了强有力的理由。氢气的有益作用不仅限于皮肤或眼部结构。最近的一项系统综述和荟萃分析证实，富氢水（HRW）显著降低了牙周病患者的炎症细胞因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）、氧化应激标志物（例如8-羟基脱氧鸟苷）和致病性口腔细菌的活性[9]。此外，它增加了谷胱甘肽过氧化物酶的活性，表明氢气不仅清除ROS，还支持内源性抗氧化系统。这些发现强调了氢的抗炎和氧化还原调节能力在易受慢性氧化损伤的上皮和结缔组织中的重要性——这些特征与皮肤生理学和衰老直接相关。

进一步支持其系统性相关性的是，氢气还被证明在肿瘤学中具有辅助治疗的潜力。在一项随机、安慰剂对照临床试验中，接受肝癌放射治疗的患者在饮用HRW后报告生活质量改善、疲劳减轻以及循环中氧化代谢物水平降低，同时不影响治疗的抗肿瘤效果[10]。这种选择性保护免受ROS诱导的损伤，而不干扰必要的细胞毒性机制，使氢气成为一种独特且生物学上兼容的抗氧化剂。

除了其在氧化还原调节中的既定作用外，氢气还调节参与皮肤完整性和衰老的关键过程。它影响胶原蛋白稳态，抑制UV诱导的黑素生成，并下调基质金属蛋白酶（MMP）活性，从而限制在慢性氧化应激下真皮细胞外基质成分的降解[1]。这些综合效应突出了氢气作为皮肤再生、抗炎和光保护剂的潜力。

从皮肤科的角度来看，富氢水提供了一种有效的、有针对性的治疗方法，避免了全身吸收。当用于沐浴和面部清洁程序等实践中时，它已被证明可以减少皮脂、卟啉、炎症性痤疮病变和色素沉着不均，改善皮肤状况和外观[13-16]。

此外，氢气调节氧化还原敏感的信号通路，例如激活核因子红细胞2相关因子2（Nrf2），后者上调内源性抗氧化和细胞保护酶（例如血红素加氧酶-1 [HO-1]、NAD(P)H醌氧化还原酶1 [NQO1]和谷胱甘肽S-转移酶）的转录，并下调核因子κB（NF-κB），减少促炎细胞因子（例如TNF-α、IL-1β和IL-6）的转录[6]。氢气的这种双重抗氧化和抗炎作用使其成为旨在减少皮肤氧化应激和炎症的干预措施的有力候选者[6]。

尽管其具有前景的生物学特性，但氢气的局部应用仍未被探索，特别是在临床环境中。大多数可用数据来自临床前或体外研究，缺乏对人类皮肤参数影响的标准化、定量评估。此外，尚未研究局部氢气应用对生物皮肤年龄的影响，这是累积氧化损伤和再生潜力的标志。

我们假设，当以标准化方式局部应用时，氢气的选择性抗氧化和抗炎特性将导致皮肤参数（例如色素沉着、卟啉水平、毛孔大小、皱纹严重程度和生物皮肤年龄）的可测量改善，主要是通过减少氧化应激、调节炎症途径和恢复皮肤屏障完整性。

这项初步临床研究旨在通过评估局部氢气对健康成人不同年龄组客观测量的皮肤参数的影响来解决这一假设。

2. 材料和方法

2.1. 研究参与者

一项前瞻性、单臂、初步临床研究于2024年9月至2025年5月在比亚韦斯托克医科大学（波兰）进行。本研究的目的是调查局部应用氢气对生物物理皮肤参数的影响。本研究已获得比亚韦斯托克医科大学人类研究伦理委员会的批准（批准编号APK.002.296.2024），并遵循赫尔辛基宣言的原则进行。

在入组前，所有参与者均签署了书面知情同意书，包括同意使用摄影记录进行出版目的。在三个时间点进行了生物物理皮肤参数的评估，采用了非侵入性的仪器方法。告知受试者他们可以在任何时候无理由退出本研究。如果参与者符合以下任何标准，则被排除在本研究之外：怀孕或哺乳；病毒性、真菌性或细菌性皮肤感染；活动性单纯疱疹病变；开放性伤口、新鲜疤痕或在过去六个月内治疗区域有手术史；目前正在或最近（六个月内）接受全身异维A酸治疗；或已知免疫抑制。本研究中有一名参与者有特应性皮炎（AD）病史；然而，该参与者处于临床缓解期，仅表现出皮肤屏障功能受损的迹象。由于AD处于缓解期且没有活动性病变并不构成排除标准或对氢气治疗的禁忌症，因此该参与者被纳入本研究。

研究人群包括15名成年人，分为三个年龄组。第1组（I—年轻人）包括七名年龄在21至26岁之间的个体（平均年龄：23岁）。第2组（II—中年人）包括四名年龄在33至45岁之间的参与者（平均年龄：42岁）。第3组（III—老年人）包括四名年龄在55至72岁之间的个体（平均年龄：64岁）。

2.2. 氢气应用装置

局部应用氢气是通过Hebe Hydrogenium+设备（Hebe，波兰）进行的，该设备专门设计用于非侵入性氢气应用程序以改善皮肤状况。Hydrogenium +系统由两个圣杯组成。圣杯1包含由纳米银稳定的、不溶于水的膜分隔的两个隔室。这个圣杯包括两个涂有25微米铂层的钛电极，使电解过程成为可能。其中一个电极负责产生碱性水，连接到电解发生器和进水管，允许实时监测碱性水状况。圣杯2收集治疗后的废水。每次治疗前向圣杯1中加入低矿物质水（矿物质含量低于500 mg/L）。设备通过控制面板激活，并在显示屏指示100%时达到操作准备状态。在电解过程中，一侧产生碱性水，另一侧产生含有氯化物和硫酸盐离子的酸性水。需要注意的是，仅使用碱性部分进行皮肤应用。通过专用治疗头将氢水涂抹在皮肤上，整个过程在严格控制的压力条件下进行。所有治疗均由同一训练有素的操作员在标准化条件下进行。

2.3. 碱性富氢水参数评估

使用多功能水质计（Vigomed，波兰）评估程序中使用的碱性富氢水的参数，该水质计能够测量pH值、氧化还原电位（ORP）、氢气（H₂）浓度和水温。此次评估的主要目的是确保应用于皮肤的富氢水的质量和抗氧化潜力的一致性。

水的pH值测量范围为0.01至14.00 pH单位，分辨率为0.01，准确度为±0.05 pH。氧化还原电位（ORP）用于评估水的抗氧化能力。ORP值反映了水的氧化还原平衡——负值越高，还原（抗氧化）能力越强。ORP测量范围为±999 mV，分辨率为1 mV，准确度为±2 mV。

氢气浓度是评估其生物有效性的关键指标。氢气的测量范围为0-2400 ppb（相当于0.001-2.400 ppm），分辨率为2 ppb或2 ppm，准确度为±10 ppb或±10 ppm。每次治疗期间监测水温，以确保治疗的可重复性和标准化。温度记录范围为0.1-60.0°C（32.0-140°F），分辨率为1°C/°F，准确度为±0.5°C。

所有测量均在每次治疗前进行，以验证用于程序的富氢水的质量和稳定性。

2.4. 治疗程序

测量方案改编自Chilicka等人[15]先前描述的方法。标准化的治疗程序包括一系列一致的步骤，旨在确保程序的可重复性和参与者的安全性。每次治疗开始前，按照卫生和安全规定准备治疗站，并安排所有必要的材料和仪器。在第一次治疗前，每位参与者都接受了详细的访谈并签署了知情同意书，确认他们理解程序并同意进行摄影记录。

治疗程序包括两个连续的阶段。首先，使用洁面凝胶彻底清洁面部皮肤，然后进行10分钟的适应期，让皮肤稳定下来。在治疗区域拍摄标准化的诊断照片。每位参与者接受四次治疗，每周一次。随访评估在治疗结束后立即进行，并在一周后再次进行，以评估治疗的短期效果。

每次治疗包括两个阶段。首先，使用洁面凝胶彻底清洁面部皮肤，去除化妆品和表面杂质。氢气应用通过H₂ Peel手持设备进行，该设备在输送富含氢气的水的同时产生真空，轻轻提起皮肤褶皱。一个管道供应清洁水，而第二个管道移除使用过的氢化水和将其导向废物容器。在整个四个疗程中，吸力始终设置为约10%，以尽量减少瘀伤的风险。此阶段持续10分钟，并在所有参与者中统一进行。

第二阶段涉及使用H₂ Jet手持设备将加压的富含氢气的水输送到皮肤上。该设备配备了一个喷嘴，以2巴的压力喷射氢化水，适用于面部应用。手持设备在距离皮肤表面约2-3厘米处移动，持续五分钟。每次治疗后，皮肤在10分钟的恢复期内恢复到基线温度。每次治疗后，都会在治疗的区域涂抹保湿霜。

参与者被指示在家中进行护理，仅包括用洁面凝胶清洁面部和涂抹保湿霜。他们被建议在整个研究期间避免使用任何额外的化妆品、去角质治疗或基于设备的面部治疗。

2.5. 皮肤参数评估

皮肤评估在三个不同的时间点进行：治疗前的基线、最后一次治疗后的即刻以及一周后的随访。使用Polderma Explore 3D PL系统（Polderma，波兰）进行客观评估，这是一个多维度的诊断平台，用于非侵入性的皮肤病学和美容学评估。该设备集成了三种不同的照明模式，以实现对浅表和皮下皮肤结构的全面可视化。使用可见的红、绿、蓝（RGB）光评估皱纹、毛孔、色素沉着和表面纹理。紫外线（UV）光在365 nm处用于检测与皮脂腺活动相关的色素沉着和卟啉。偏振光（PL）用于可视化血管特征（红斑区域）和黑色素相关的色素沉着（棕色斑点）。集成软件支持定量分析和促进随时间的标准化摄影比较。评估涵盖了广泛的皮肤特征，包括但不限于表面纹理、皱纹深度、皮脂含量、毛孔大小、色素沉着不均、水分和微血管模式。

Polderma Explore 3D PL经过严格的技术评估，并获得了波兰最高技术组织（Naczelna Organizacja Techniczna—NOT）的批准。这一验证确认了其在临床和美容皮肤分析中的测量准确性、可重复性和可靠性符合专业标准。这一独立验证为本研究中应用的测量方法的科学完整性提供了坚实的基础。

2.6. 皮肤分析和量化参数

为了量化数据，系统测量每个皮肤参数并将其与一个全面的参考数据库进行比较，该数据库按年龄和性别分类。结果以百分比表示，表明参与者在同一年龄组中的相对位置。例如，结果为67%表示同一年龄组中有67%的人表现出类似的结果，而其余33%的人表现出更好的结果。所有评估均在受控的房间环境中由同一训练有素的操作员进行，严格遵守制造商的标准操作程序。

2.7. 统计分析

为了评估三个时间点（基线、治疗后即刻和治疗后7天）皮肤参数的变化，对每个变量进行了单因素重复测量方差分析（ANOVA）。这种方法允许评估随时间变化的组内差异。对于每次分析，报告了F比率、p值和偏η2。p值小于0.05被认为具有统计学显著性。在p<0.001的情况下，结果被认为具有高度统计学显著性，表明观察到的差异非常不可能偶然发生。效应大小根据以下阈值解释η2：0.01=小效应，0.06=中等效应，≥0.14=大效应。所有参与者在重复测量设计中作为自己的对照。结果以均值±标准差（SD）表示，除非另有说明。

2.8. 文献检索和选择标准

进行了全面的文献检索，以确定有关氢气在氧化应激调节和皮肤健康中的作用的相关研究。搜索在PubMed、Scopus和Web of Science数据库中使用以下关键词和组合进行：氢气、氢疗法、氧化应激、皮肤、抗氧化剂、抗炎、Nrf2和NF-κB。搜索涵盖了2000年1月至2024年3月的出版物。纳入标准如下：与氢对皮肤健康和氧化应激途径的影响相关的原始研究文章（临床前或临床）。全文可用且以英文撰写的同行评审出版物。报告分子机制、临床应用或与局部或全身氢治疗相关的结果的研究。

排除标准包括非英文出版物或缺少全文的摘要。与皮肤健康、氢疗法或氧化应激无关的文章。综述文章和荟萃分析仅用于背景信息，不包括在数据综合中。此外，还筛选了关键论文的参考文献列表，以识别进一步的相关研究。

3. 结果与讨论

3.1. 碱性富氢水参数

使用多参数水质计评估低矿物质水（电离前）和碱性富氢水（电离后）的理化性质。水质计测量了pH值、氧化还原电位（ORP）、温度和溶解的氢气（H₂）浓度，分别以ppb和ppm表示。所有测量均在每次治疗前进行，以验证用于程序的富氢水的质量和稳定性。

初始低矿物质水的pH值为6.71，ORP为+66 mV，未检测到氢气浓度。在Hydrogenium+设备中激活后，水的碱性特性表现为pH值为10.38，ORP为-212 mV，溶解的氢气浓度大幅增加（2071 ppb/2.091 ppm）。温度从21°C升高到27.2-29.2°C，表明电解系统的运行动态。

此外，还对电离水的酸性部分进行了单独测量。酸性水的pH值为5.80-6.57，ORP为+551至+555 mV，未检测到氢气含量。这些参数的全面比较见表1和表2。ORP从氧化性到强还原性的显著转变，加上高浓度的氢气和显著的pH升高，证实了处理水的抗氧化潜力及其适用于局部氢气治疗的适宜性。

表1. 低矿物质水和富氢水参数比较。

表2. 酸性和富氢水参数比较。

程序中使用的富氢水的理化参数与文献报道的值一致。电解还原水（ERW），也称为碱性富氢水，其特征是pH值升高（通常在8.5到10.5之间），氧化还原电位（ORP）为负值，高达-800 mV，以及可测量的溶解氢气浓度，范围为0.2到1.6 ppm，具体取决于电解设置和水源[17-19]。这些特性被认为是其抗氧化和生物活性潜力的关键。在我们的研究中，Hebe Hydrogenium+设备生成的富氢水表现出完全符合文献报道的参数，确认了用于程序的水的质量和可靠性。水表现出超过中性水平的pH值、低于-200 mV的氧化还原电位和高于2.0 ppm的氢气浓度。这些值表明有效的电离，并与之前研究电解还原水（ERW）生物活性的数据紧密一致，确保治疗过程中使用的水确实含有氢气。

3.2. 表皮屏障功能障碍和氧化性皮肤损伤

表皮屏障是一个复杂的多功能结构，主要位于角质层内。它作为一个物理、化学、免疫和微生物屏障，保护皮肤免受经表皮水分流失（TEWL）、微生物入侵、过敏原和环境压力源（如紫外线辐射和污染）的影响。健康的屏障由紧密排列的角质细胞嵌入由神经酰胺、胆固醇和游离脂肪酸组成的脂质基质中。这种结构负责维持水分、调节皮肤pH值和确保可控的通透性[20]。受损的皮肤屏障表现为一系列表现。刺激是一个常见特征，因为屏障损伤增加了皮肤对外部刺激的敏感性，导致脱屑、灼烧、刺痛或明显的红斑。尽管人们普遍认为脱屑主要是由于脱水引起的，但实际上是由于角质层中紧密控制的表皮蛋白酶级联反应。这种级联反应涉及丝氨酸蛋白酶，如激肽释放酶相关肽酶（KLKs）KLK5和KLK7。这些蛋白酶的活性受角质层pH梯度和内源性蛋白酶抑制剂（如LEKTI）的调节。这种平衡的破坏可能导致异常脱屑[21]。瘙痒经常被报道，是由于皮肤表面的微裂纹激活暴露的神经末梢所致。据推测，紧绷感可能是由于细胞脱水，角质细胞收缩和凝结，从而降低皮肤的灵活性。此外，过度的TEWL不仅会导致皮肤干燥，还会降低皮肤弹性，从而导致细纹和皱纹的形成[22]。

在本研究中，在第一次氢气治疗前的初步访谈和基线皮肤评估之后，主要的发现是存在表明表皮屏障受损的临床症状。中心面部红斑——最常见于鼻子和脸颊——是一个主要特征（图1）。此外，一些参与者报告了主观症状，包括皮肤干燥和紧绷。在一些受试者中，皮肤表现出脱屑的迹象。在某些情况下，特别是在眼周区域，观察到明显的皮肤高敏感性，从而进一步证实了屏障功能受损。

左侧的图像显示了在初次氢气治疗前皮肤的状况，而右侧的图像则展示了同一受试者在最终疗程后一周的情况。在第一组中，基线时中央面部区域（脸颊和鼻子）可见明显的红斑，伴有鼻部和下巴周围的轻度脱屑。这些是屏障受损和相关炎症反应的迹象。在治疗方案结束后的七天内，观察到红斑显著减少，皮肤质地也有明显改善。这些观察结果表明发生了再水化，并且皮肤屏障的完整性得到了部分恢复。在老年参与者（第三组）中，基线图像显示鼻子和眼周区域的干燥、粗糙的表面纹理和明显的脱屑，这与慢性屏障破坏一致。鼻周明显的鳞屑和暗沉的肤色也被观察到。在接受氢气治疗后，皮肤表现出均匀性和水润性的增强，脱屑斑块的软化和色调的增强也很明显。这些观察结果表明氢气对急性和年龄相关的屏障功能障碍具有修复作用。

基线 一周后治疗 三组老年人 基线 一周后治疗

图1. 年轻成人（第一组）和老年人（第三组）中皮肤屏障功能受损特征的参与者代表性示例。

3.3. 炎症及其被氢气调节

表皮屏障破坏后，一个次要但密切相关的病理过程是皮肤炎症的启动。屏障完整性的丧失促进了环境刺激物、过敏原和微生物产物的经皮穿透。这些随后激活常驻免疫细胞和上皮细胞上的模式识别受体（PRRs）。这种免疫警报状态导致核因子κB（NF-κB）信号通路上调和下游促炎细胞因子（包括白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α））的转录。与此同时，血管通透性增加、白细胞浸润和ROS的产生延续了炎症反应并放大了组织损伤[6, 23]。

氢气（H₂）已被证明具有抗炎特性，主要是通过其中和ROS的能力，ROS是皮肤炎症启动和传播的关键[6]。先前的研究表明，富氢水能够减少特应性皮炎和银屑病等皮肤病中促炎细胞因子的表达并改善临床症状[16, 24-26]。胡等人[26]进行了一项初步临床研究，探讨了特应性皮炎（AD）患者使用氢水浴（HWB）的效果。在八周内，浸泡部位（躯干和四肢）的TEWL和视觉模拟量表（VAS）评分显著降低。然而，暴露于水较少的区域（如面部和颈部）改善较少，这突出了直接氢接触的重要性。替代给药方法，如饮用富氢水或使用氢面膜，已被建议作为克服局部应用局限性的方法。这些策略可以补充HWB，特别是在难以浸泡的区域。此外，氢水浴疗法在慢性炎症性皮肤病（如银屑病和苔藓样糠疹）患者中显示出快速且具有临床意义的病变严重程度和生活质量改善[25]。这些结果表明，HWB有可能作为对传统治疗效果有限的患者的一种非侵入性、耐受性良好的辅助疗法。

在本研究中，一名被诊断为特应性皮炎（AD）的参与者在接受一系列为期四周的氢气治疗后，其炎症及炎症后改变显著减轻。如图2所示，治疗前右脸颊可见明显红斑和炎症浸润（A）。治疗干预后（A），红斑明显减轻，同时肤色均匀度得到改善。B组展示了偏振光图像，突出了浅表血管变化和炎症反应。治疗后评估显示整体红斑强度降低，表明炎症和血管反应性下调。C组呈现了应用棕色滤光增强技术获得的图像，该技术旨在可视化炎症后色素沉着。色素强度明显降低，尤其是在先前发炎的区域，这支持了氢气可能不仅具有抗炎作用，还能促进慢性炎症相关色素沉着恢复的假设。本研究结果支持氢气的抗氧化和抗炎特性。此外，它们进一步证明了其在恢复屏障功能受损和具有AD样特征患者的表皮稳态中的作用。

图2. 对一名特应性皮炎参与者在一系列氢气治疗前后进行的临床和影像学评估。

3.4. 毛孔粗大、卟啉与氢气疗法

在炎症性皮肤病（如痤疮）中已观察到皮肤毛孔粗大和卟啉的存在。卟啉是痤疮丙酸杆菌的代谢副产物，已被证明在光照下会产生活性氧（ROS），导致进一步的皮肤损伤和皮肤状况恶化[27]。氢气已被证明可通过限制痤疮丙酸杆菌的活性和卟啉的产生来影响皮肤微环境。Chilicka等人[15]进行的一项为期四周的临床研究表明，基于局部应用氢气的氢净化治疗显著改善了轻中度痤疮女性的皮肤状况。观察到的效果包括炎症性皮损减少、皮脂分泌减少、保湿改善以及皮肤外观和质地的整体提升。这些发现支持氢气作为皮肤科实践中一种安全辅助剂的潜力，尤其是由于其抗炎、抗氧化和皮脂调节特性。作者提出的机制涉及清除微生物卟啉产生的ROS，特别强调痤疮丙酸杆菌产生的ROS。此外，该程序中使用的富氢碱性水不会破坏皮肤生理pH值，从而证实了其耐受性，即使在敏感或反应性皮肤个体中也是如此[15]。

与传统治疗方法[28]（如酸性换肤[29,30]或抗生素）不同，氢净化不会引起刺激或屏障破坏，使其适用于皮肤耐受性受损的个体。尽管不能替代皮肤科治疗[31]，但该方法有可能在痤疮管理中补充系统和局部治疗方案，尤其是在患者无法耐受药物治疗或存在微生物耐药迹象的情况下[15]。这些结果与我们观察到的毛孔大小和卟啉荧光强度的明显改善一致（表3和图3、图4）。综合证据支持氢气在调节皮肤微环境、减少氧化应激以及改善受炎症或生态失调影响皮肤的功能和视觉参数方面的作用。

图3. 三个年龄组（I—青年成人，II—中年成人，III—老年成人）在三个时间点（治疗前（基线）、氢治疗后即刻和治疗后7天）的毛孔粗大和卟啉平均值比较。该图表显示了观察到的卟啉荧光减少和毛孔可见度的轻微调节，尤其是在年轻参与者中。

图4. I年龄组（青年成人）一名表现出毛囊堵塞和卟啉积累特征的参与者的代表性示例。

表3. 三个年龄组（M-I、M-II和M-III）在三个时间点（基线、治疗后即刻和治疗后一周）的毛孔和卟啉的平均值和标准差。进行重复测量方差分析（ANOVA）以评估组内随时间的变化。F、p和部分eta平方（ηp2）值表示治疗效果随时间的统计显著性和效应大小。缩写：M—平均值；SD—标准差；F—单因素重复测量方差分析（时间作为组内因素）的F比率；p—统计显著性的p值（p < 0.05视为显著）；ηp2—部分eta平方，效应大小估计值（0.01 = 小，0.06 = 中，≥0.14 = 大效应）。注意：对于基线值，未计算F、p和ηp2，因为这些代表治疗前的参考点，不会随时间变化。

基线面板显示可见毛孔粗大和卟啉荧光的分布，而右侧面板显示最后一次治疗后七天的相同面部区域。在基线时，鼻和颧骨区域可见高密度的毛孔粗大，并伴有卟啉荧光，尤其是在鼻子和面部中央周围。这些特征表明毛囊环境内存在活跃的皮脂腺功能、微生物定植和潜在的氧化失衡。氢气治疗七天后，观察到毛孔粗大的数量和密度明显减少，同时卟啉荧光强度降低。这些发现表明，氢治疗可能支持皮脂调节、减少氧化应激并改善青年成人皮肤的毛囊清晰度。

对于毛孔可见度，重复测量方差分析表明时间具有统计学显著影响，治疗后即刻和治疗后一周均观察到差异。在青年成人组（M-I）中，观察到毛孔大小显著减小，平均值从基线时的66.86±8.45增加到治疗后即刻的74.14±10.95和治疗后一周的75.86±11.48。在中年组（M-II）中，注意到较小的改善，平均值从基线时的40.50±24.56增加到治疗后的43.50±26.66和一周后的44.50±27.05。在老年组（M-III）中，也观察到毛孔大小的改善，平均值从基线时的44.50±16.34增加到治疗后的47.00±17.42和一周后的47.75±18.21。方差分析显示显著效应（F = 5.01，p = 0.026，ηp2 = 0.455），表明氢气治疗可有效降低所有年龄组的毛孔可见度，在年轻参与者中观察到最显著的效果。

重要的是，这里呈现的毛孔大小和卟啉荧光值以相对于正常人群的百分比表示，使用Polderma Explore 3D PL系统测量（详见第2.6节）。这种方法将每个皮肤参数与按年龄和性别分类的参考数据库进行比较，提供了皮肤状况和治疗进展的年龄调整评估。

关于卟啉，基线水平在年轻参与者中较高，并随年龄下降，这与预期的生理趋势一致。在M-I组中，卟啉水平从基线时的83.00±5.45增加到治疗后的91.00±6.19和治疗后一周的93.71±6.50。在M-II组中，水平从基线时的80.25±3.30增加到治疗后的88.75±3.59和一周后的91.75±3.30。在M-III组中，水平从基线时的85.00±0.82增加到治疗后的94.25±2.50和一周后的95.50±1.29。尽管治疗后观察到卟啉水平降低，但重复测量方差分析未显示时间点之间的统计学显著差异。这些发现表明所有年龄组的卟啉水平都有下降趋势，尤其是年轻参与者，但没有统计学确认。结果显示，治疗后毛孔大小和卟啉水平显著降低，一周后观察到持续改善。然而，这些效应的统计显著性在稍后的时间点未能维持。观察到的卟啉水平降低（卟啉是微生物活动的公认标志物，尤其与痤疮丙酸杆菌相关）表明，氢气可能有助于减少皮脂产生并整体改善皮肤状况。这些发现与现有关于氢气在调节皮脂分泌和改善痤疮相关皮肤状况中作用的证据一致。

Chilicka 等人[15]研究了每周使用同一设备进行四次氢净化治疗对寻常痤疮女性患者及健康对照组的影响。他们发现，仅痤疮组的皮脂水平显著下降，而痤疮组和对照组的皮肤含水量均显著增加。这表明氢治疗可能同时具有减少皮脂和保湿的作用，这两者对于维持皮肤屏障完整性和缓解痤疮症状均至关重要。此外，这些结果凸显了治疗中使用的碱性水的重要性，因其高pH值可有效去除皮肤表面多余皮脂而不引起刺激。

此外，Tanaka 和 Miwa[16]进行了一项研究，调查了使用富氢水进行重复沐浴和敷贴治疗11至98天的效果。他们发现，富氢水对皮脂分泌具有双重调节作用：可降低油性皮肤个体的皮脂水平，增加干性皮肤个体的皮脂水平。作者报告称，基线油腻程度与治疗后观察到的变化之间存在负相关（r = -0.345）。这表明氢气在调节皮脂分泌方面具有稳态调节功能。这种调节作用与本研究中观察到的卟啉水平降低一致，支持了氢治疗有助于恢复皮脂稳态和改善皮肤微生物群平衡的假设。

本研究与 Chilicka 等人以及 Tanaka 和 Miwa[15,16]的工作一致，表明氢气调节皮脂分泌的能力可能显著有助于其对皮肤健康的有益影响，尤其是在寻常痤疮等皮脂调节异常起核心作用的疾病中。

3.5 皮肤变色：褐斑、红点和紫外线诱导的色素沉着

色素沉着过度是常见的皮肤科问题，可根据其病因和深度分为多种类型。炎症后红斑（PIE）定义为炎症后出现的红色或粉红色变色，尤其在浅肤色人群中，由浅表血管扩张引起[32]。炎症后色素沉着（PIH）表现为棕色色素沉着，由于皮肤损伤或炎症后黑色素生成或沉积增加所致[33]。紫外线诱导的色素沉着主要由长期暴露于紫外线辐射引起，与黑素细胞活性相关，导致持续性变色[2]。

研究结果表明，氧化应激和慢性炎症是色素沉着过度病理生理学的关键因素。根据 Xing 等人[34]的研究，已证实紫外线暴露产生的活性氧（ROS）可通过刺激酪氨酸酶和促炎细胞因子促进黑素生成。Guo 和 Zhang 的研究[35]表明，富氢治疗具有抗氧化和抗炎作用，可通过涉及Nrf2激活和抑制NF-κB介导的细胞因子表达的分子途径，减轻皮肤氧化损伤、减少黑色素合成并促进肤色均匀。

在本研究中，评估了局部应用氢气对三个年龄组的三种色素沉着性病变（褐斑、红点和紫外线相关色素沉着）的影响。表4和图5呈现了重复测量方差分析（ANOVA）的结果，该分析用于比较基线值与治疗后和1周随访评分。所有结果均以百分位数表示，反映患者相对于按年龄和性别匹配的正常人群的皮肤状况，百分位数越高表明皮肤状况越好（即与一般人群相比，病变更少或更不严重）。

图5. 三个年龄组（I—青年成人，II—中年成人，III—老年成人）在三个时间点（基线（治疗前）、氢气治疗后即刻和治疗后7天）的褐斑、红点和紫外线诱导色素沉着的平均百分位数值变化。

 表4. 三组在三个时间点（基线、治疗后即刻和治疗后一周）的褐斑、红点和紫外线诱导色素沉着的平均值和标准差。使用重复测量方差分析评估组内随时间的变化。F、p和部分eta平方（ηp2）值表示时间效应的统计显著性和强度。缩写：M—平均值；SD—标准差；F—单因素重复测量方差分析（时间作为组内因素）的F比率；p—统计显著性的p值（p < 0.05视为显著）；ηp2—部分eta平方，效应大小估计值（0.01 = 小，0.06 = 中，≥0.14 = 大效应）。注意：对于基线值，未计算F、p和ηp2，因为这些代表治疗前的参考点，不会随时间变化。

对褐斑的分析显示，所有三组的百分位数值均显著增加。在M-I组中，百分位数从基线时的27%改善至治疗后的30%和一周后的31%。M-II组从33%增加至35%，M-III组从44%增加至47%。这些变化具有统计学显著性（F = 172.64，p < 0.001），且效应大小较大（ηp2 = 0.8648），表明氢气有助于减少与黑色素相关的色素沉着。同样，观察到红点显著减少，百分位数值增加：M-I组从28%增至30%，M-II组从32%增至34%，M-III组从43%增至45%。这些结果也具有统计学显著性（F = 133.49，p < 0.001，ηp2 = 0.8318），表明氢气可能发挥抗炎和/或血管保护作用。这与之前关于其抑制促炎细胞因子和改善微循环能力的发现一致。紫外线诱导的色素沉着也有所改善：M-I组从69%增至72%，M-II组从79%增至81%，M-III组从89%增至91%。观察到的差异具有统计学显著性（F = 158.57，p < 0.001），并表现出较大的效应大小（ηp2 = 0.8545）。这些发现与氢气减少紫外线暴露期间产生的ROS的证据一致，而ROS是黑素生成和炎症后色素沉着的核心因素。本研究结果表明，局部应用氢气可导致色素性皮肤病变在统计学和临床上均有显著改善。这种改善在治疗后即刻可见，并在干预后至少维持一周。所有参数的较大效应大小（ηp2 > 0.8）凸显了观察到的变化的稳健性。

本研究的发现与氢气在调节人体皮肤氧化应激和炎症方面的新证据一致。氢对皮肤的有益作用不仅通过其直接的抗氧化作用介导，还通过调节关键的氧化还原敏感信号通路实现。值得注意的是，氢气激活核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）通路，这是细胞抗氧化反应的主要调节因子。激活后，Nrf2转移至细胞核并促进细胞保护酶的表达，包括血红素氧合酶-1（HO-1）、NAD(P)H醌脱氢酶1（NQO1）和谷胱甘肽S-转移酶（GST），这些酶共同减轻氧化损伤并促进组织稳态[1,5]。

此外，已表明氢气抑制核因子κB轻链增强子（NF-κB）通路，这是炎症反应的关键驱动因素。通过抑制NF-κB激活，氢减少促炎细胞因子的表达，如肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6），这些细胞因子与慢性皮肤炎症和衰老有关[3]。

新出现的证据还表明，氢调节丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号传导，包括细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun N末端激酶（JNK）和p38 MAPK。这些激酶调节细胞对氧化应激、凋亡和衰老的反应。初步研究表明，氢可能减弱应激诱导的JNK和p38通路的激活，同时支持ERK介导的存活信号，尽管需要进一步研究来在人体皮肤模型中证实这些效应[4]。氢气在皮肤中的作用机制如图6所示，将选择性抗氧化和抗炎通路与观察到的临床效果（如毛孔缩小、卟啉减少以及色素沉着和皱纹严重程度改善）相结合。

图6. 氢气在皮肤中的作用机制示意图

通过调节这些通路，氢气不仅能减少氧化损伤，还能支持皮肤的再生过程、改善屏障功能并减轻炎症反应。这些机制层面的见解进一步印证了我们的临床发现，同时表明基于氢的疗法可能为对抗皮肤衰老和氧化应激提供多维度的解决方案，具体总结见表5。

表5. 氢气对皮肤及氧化应激影响的关键研究概述

该表标注了证据强度（临床前、临床及综述）和模型/疾病阶段（体外、动物、人体研究及疾病模型）。

除了已证实的抗氧化活性外，氢气还可能通过保护线粒体和调节黑色素生成通路来支持组织修复与重塑[6]。不过，仍需进一步研究来阐明这些机制，并评估氢基疗法在临床环境中的长期疗效，尤其是针对色素沉着障碍的情况。未来的研究应包含生物标志物分析，以将临床结果与分子层面的变化关联起来。

3.6 整体皮肤状况、皮肤结构与皱纹

在当前的初步研究中，三个年龄组的参与者在接受一系列室温（25°C）下的局部氢气治疗后，皱纹严重程度均未观察到统计学意义上的显著降低（表6、图7和图8）。尽管存在明显的改善趋势（尤其是III组，平均评分从58.2升至64.0），但重复测量方差分析未达到统计学显著水平（p > 0.05）。然而，效应大小（如皱纹参数的ηp2 = 0.2882）表明存在中等程度的实际改善，这在更大规模或更长期的研究中可能会更加明显。

图7. 三个年龄组（I—青年成人，II—中年成人，III—老年成人）在三个时间点（基线（治疗前）、最后一次氢气治疗后即刻、治疗后7天）的整体皮肤状况、皮肤结构和皱纹严重程度的变化。

图8. 提供了三个年龄组参与者的代表性示例，包括I（青年成人）、II（中年成人）和III（老年成人）。图像拍摄于首次氢治疗前（基线）和最后一次治疗后7天（治疗后一周）。（A）组显示标准可见光下的状况（整体皮肤状况）；（B）组显示结构分析滤镜图像，其中较亮区域表示更明显的不规则性，较暗区域反映更光滑、均匀的纹理；（C）组显示皱纹映射图，其中更深的线条通过逐渐增强的绿色调可视化。所有三个年龄组均观察到改善，尤其是在皮肤纹理规则性和皱纹可见度方面。结构地图显示亮色区域减少，表明治疗后皮肤更光滑。皱纹密度和深度也似乎有所降低，尤其是在眼周和前额区域。

表6. 三个年龄组在三个时间点（基线、治疗后即刻、治疗后一周）的整体皮肤状况、皮肤结构和皱纹严重程度的平均值和标准差。使用重复测量方差分析评估组内随时间的变化。F、p和部分eta平方（ηp2）值表示时间效应的统计显著性和强度。缩写：M—平均值；SD—标准差；F—单因素重复测量方差分析（时间作为组内因素）的F比率；p—统计显著性的p值（p < 0.05视为显著）；ηp2—部分eta平方，效应大小估计值（0.01 = 小，0.06 = 中，≥0.14 = 大效应）。注意：对于基线值，未计算F、p和ηp2，因为这些代表治疗前的参考点，不会随时间变化。

这些发现可与Tanaka和Miwa[16]的研究结果对比，他们在5名受试者中证明，经过11-98天的每日富氢温水浴（41°C，338-682 μg/L H₂）结合重复敷贴治疗后，皱纹深度和严重程度有统计学意义的显著降低。作者使用了从−到+++++的分级皱纹指数量表，报告该指数从3.14±0.52降至1.52±0.74（p < 0.001），影响多个面部区域（眼角、脸颊和鼻唇沟）。结果的差异可能归因于温度的不同——本研究中温水（41°C）可能增强了透皮扩散和血管舒张，且干预持续长达98个连续日，而我们的方案仅包括4次每周治疗。重复敷贴结合全脸浸泡可能确保了氢在皮肤中的更深层渗透。尽管如此，两项研究均支持局部氢气治疗可对皱纹参数产生积极影响的观点，并表明在老年皮肤中可能需要更长时间的暴露和热增强才能实现显著的重塑效果。

局部氢气治疗后观察到的皮肤结构改善和皱纹减少在生物学上是合理的，这可归因于其已被充分证明的抗氧化活性[17,35]。慢性氧化应激会导致胶原蛋白断裂、弹性蛋白降解以及基质金属蛋白酶（MMPs）的上调，尤其是MMP-1和MMP-13，它们会切割真皮中的天然I型和III型胶原纤维[36,37]。通过减少氧化应激，氢气可能有助于保护胶原和弹性蛋白纤维，抑制MMP的表达（尤其是在紫外线暴露或衰老的成纤维细胞中），并稳定成纤维细胞的代谢活性。这些作用支持增强的生物合成功能和维持真皮-表皮连接（DEJ）的结构完整性，而DEJ会随着年龄的增长逐渐恶化[35]。

3.7 氢治疗前后的皮肤年龄与实际年龄对比

为了评估局部应用氢气（H₂）治疗的潜在抗衰老效果，将每个年龄组参与者的平均实际年龄与通过数字皮肤分析评估的平均生物皮肤年龄进行了比较（图9）。估计的皮肤年龄由整体皮肤状况决定，该状况基于多种参数评估，包括但不限于纹理、弹性、含水量、色素沉着和皱纹深度。在I组（平均实际年龄：23岁）中，治疗前的平均生物皮肤年龄为26岁，表明皮肤衰老相对于实际年龄略有加速。氢气治疗后，皮肤年龄降至24岁，且该值在7天随访时保持稳定，这表明青年成人皮肤中存在可量化的年轻化效应和增强的皮肤功能。在II组（平均实际年龄：42岁）中，氢治疗后皮肤年龄从46岁降至45岁，一周后未进一步变化。尽管改善较为细微，但这表明中年皮肤对氢的抗氧化和修复特性有积极响应。在III组（实际年龄：64岁）中，皮肤年龄从68岁降至66岁，且该效果在7天后持续存在。这一结果表明，氢气可能有助于减缓老年人与年龄相关的皮肤退化，并支持皮肤结构完整性。

图9. 三个年龄组（I—青年成人，II—中年成人，III—老年成人）在三个时间点（治疗前（基线）、氢气（H₂）治疗后即刻、治疗后7天）的平均实际年龄与估计生物皮肤年龄的对比。

在所有年龄组中，局部应用氢气治疗均导致平均生物皮肤年龄降低，表明皮肤健康和外观得到改善。最显著的相对益处出现在最年轻的组中，推测这是由于其更高的再生潜力。这些发现支持了氢气通过调节氧化应激、中和自由基和恢复皮肤屏障功能而发挥细胞保护和年轻化作用的假设。

3.8 氢气的局限性和情境依赖性效应

尽管许多研究证实了氢气的抗氧化和抗炎作用，但其发现仍具有情境依赖性。研究设计、给药方式（如沐浴、局部应用、吸入）和治疗持续时间的差异往往导致结果不一致。Kawamura等人强调需要标准化的长期临床试验——尤其是在皮肤科领域[38]。这种可变性在其他领域也很明显。在COVID-19和慢性肺部疾病患者中，吸入氢已被证明可改善呼吸功能并减少炎症标志物，表明其对全身炎症管理有益。在老年受试者中，长期饮用富氢水支持端粒维持和脂质代谢，表明其可能在缓解与衰老相关的衰退中发挥作用[39]。在运动生理学领域，对27项试验（n = 597）的荟萃分析显示，补充氢略微改善了下肢力量并降低了感知的劳累程度，但对有氧或无氧能力没有显著影响[40]。一项关于健康成年人氧化应激标志物的补充综述发现，氢对d-ROMs（活性氧代谢产物）没有影响，但抗氧化潜力有适度增加[39]。这些结果表明，氢可能支持机体的适应能力，而非作为通用的性能增强剂。我们自己的研究结果和其他皮肤科研究显示了在保湿和肤色方面的益处，但各试验的结果仍不一致。例如，Huang等人（2022）回顾了富氢浴改善皮肤纹理和减少皱纹的研究，但也指出其他试验结果不确定[41]。这种差异可能源于浓度、应用时间、皮肤状况或评估方法的不同。总之，这些发现强调了需要根据生理状态、年龄和治疗目标量身定制个性化的、情境感知的氢治疗方案。

4. 结论

这项前瞻性单臂初步研究表明，通过富氢水局部应用氢气（H₂）可导致不同年龄组的关键皮肤参数出现可测量的改善。在色素沉着相关特征方面观察到统计学意义上的显著增强，包括褐斑、红点和紫外线诱导的色素沉着。研究结果表明，氢气治疗在改善肤色均匀性和减轻光诱导的皮肤变化方面具有强大且可重复的临床益处。

此外，卟啉荧光的下降和毛孔可见度的增加（尤其是在年轻受试者中）表明其可能对皮脂调节和潜在的抗菌活性产生影响。尽管皱纹深度和皮肤结构特征未达到统计学显著水平，但中等的效应大小和明显的改善表明存在长期抗衰老益处的趋势，尤其是在延长或重复治疗的情况下。所有年龄组的估计生物皮肤年龄均有所下降，从而强调了氢气作为一种年轻化和细胞保护剂的相关性。

尽管取得了这些积极成果，但仍存在显著差距。局部应用氢气缺乏标准化的临床方案，对长期效果的了解有限，且需要基于生物标志物的综合研究来阐明潜在机制。建议未来的研究包括更大规模的对照试验、各种皮肤类型、延长的随访期以及整合分子诊断以验证治疗结果。为了进一步明确氢气在循证美容学和皮肤病学中的作用，探索剂量-反应关系、制剂稳定性以及与其他抗氧化剂的联合疗法可能是明智的。

本研究结果支持人们对氢气作为一种非侵入性、耐受性良好的方法来调节皮肤氧化损伤的兴趣日益增长。需要进一步验证以确定基于氢气的疗法作为现代抗氧化和抗衰老干预措施中宝贵补充的潜力。