氢气具有安全性和效应广泛性，在人体和动物实验研究中证明对多种疾病的潜在价值。人类疾病的治疗目前尚属于远景，但作为健康促进工具，由于氢气的巨大安全性，通过简单吸入饮用氢水泡浴等多种方法，用于人类健康和疾病预防，价值十分突出。对于植物和动物的作用和氢气本身的成本优势，让这种工具在农业和畜牧水产等领域业具有突出的价值和应用潜力。这已经受到众多农业相关的植物学和动物学研究学者的广泛重视，中国科学家已经在农田和养殖现场验证了氢气的应用价值，发现氢气不仅有利于保护目标生物的健康，提供作物和产品品质产量，而且能作为存储保鲜的理想工具。
氢气真是一个神奇的分子，是自然界给我们馈赠的大礼重礼。
摘要：氢气（H2）作为一种安全、环保且高效的抗氧化剂，已成为畜牧业中多种应用的有希望的候选者，尤其在提升动物性能、健康和福利方面。氢气能够有效减轻病原微生物或各种环境因素造成的损害，增强抗氧化能力，提高免疫力，减少炎症，从而促进动物的整体健康。氢气的好处包括提高畜产品品质和产量，以及降低疾病发生率。这一视角全面总结了H2在畜牧业中生物应用的最新进展，特别关注其在生产性能、应激恢复和肠道微生物群调节方面的作用。我们还探讨了H2在未来畜牧业管理中的应用前景。本综述旨在概述分子氢的生物学效应、潜在机制及实际应用，为可持续畜牧业的发展奠定基础。
1. 介绍
作为农业食品系统的重要组成部分，畜牧业是人类社会不可或缺的一部分，通过肉类、奶制品和蛋类生产提供高质量的蛋白质食物。自1980年代以来，全球对畜产品的需求持续增长，这主要受到世界人口增长和经济扩张的推动。据报告，到2050年，全球对畜产品的市场需求预计将增长60?70%。为了应对日益增长的需求，当前的畜牧业已经经历了显著的工业化，其特点包括大规模生产系统、专业化操作和先进的机械化。然而，这种工业转型也带来了动物福利和健康管理方面的挑战。集约化生产行业引发了对压力导致的牲畜生理影响的担忧，这可能会影响食品的质量和安全。主要挑战在于开发简单且经济的解决方案，以减轻动物的压力，从而生产出更优质的牲畜产品，这对人类健康和自然环境具有重要意义。因此，需要高质量的动物科学来帮助满足公众健康、食品安全和环境可持续性方面对牲畜产品日益增长的需求。
氢气（H2）是一种无色无味的气体，作为一种极具吸引力且清洁的能源载体，它被广泛应用于工业领域。此外，氢气在生物医学应用、环境修复及畜牧业生产等多个领域也展现出诸多优势。13 1975年，Dole等人首次证明，由于其抗氧化特性，97.5%的高压氢气能有效治疗小鼠恶性皮肤肿瘤。14但直到2007年，Ohsawa等人才报告了缺血的有效治疗。
通过吸入少量氢气（2%）在正常压力下对大鼠进行中风实验，这一发现引发了对其治疗潜力的广泛关注。15 氢气对人类和非人类生物健康产生了多种显著的生物效应（图1）。16?18因此，氢气的多样生物效应突显了其对多种动物模型的有益影响，以及在预防和治疗人类疾病中的作用。19,20越来越多的证据表明，氢气作为一种生物活性、高效且环保的抗氧化剂，在猪、山羊和家禽中发挥了关键作用。22例如，它能提高饲料转化率，从而改善动物的生长性能。23通过减轻压力，氢气有助于保护牲畜的内脏器官，如肝脏和肾脏，这些器官对于维持整体生理功能至关重要。24,25关于肠道环境，氢气的抗炎和抗凋亡特性有助于维持肠黏膜的完整性，降低消化系统疾病的风险。26,27此外，氢气能够调节肠道微生物群，促进微生物群落的平衡与健康，从而帮助宿主保持正常的消化功能、免疫功能和整体动物健康。22,28,30,31尽管这些发现令人鼓舞，但氢气在畜牧业中的生物效应机制仍不完全清楚。总结以往研究中关于氢气的发现，不仅能够提高生产力和经济效益。
图1. 氢气在畜牧业的应用。
氢气对畜牧业不仅有积极影响，还促进了更绿色、更健康、更具韧性的农业实践。本综述旨在全面总结氢气的生物效应，以及当前在畜牧业领域的研究进展和实际应用。通过这些内容，本综述旨在提供科学证据和理论指导，以促进畜牧业的可持续发展，同时考虑到畜牧业生产的独特需求和挑战。
2. 氢气的生物学效应
目前，氢气的生物学效应主要体现在三个方面：抗氧化、抗炎和抗细胞凋亡活性（图2），在维持细胞稳态和促进整体健康方面发挥关键作用。
(1) 抗氧化（图2A)：氢气是一种高效且温和的抗氧化剂，具有独特的生物学特性。它能迅速穿过细胞膜，选择性地直接清除细胞毒性氧自由基，尤其是 羟 基 自 由 基 （?OH） 和 过 氧 亚 硝 酸 盐 （ONOO-）。15,32,33它不仅能够直接反应，还能增强内源性抗氧化酶的表达，从而改善氧化应激（表1）。15富氢水（HRW）可以减少低密度脂蛋白的 氧 化 ， 并 降 低 硫 代 巴 比 妥 酸 反 应 物 质 （TBARS），为代谢综合征患者提供保护。34-36富氢水激活Nrf2/ARE信号通路，增加超氧化物歧化酶（SOD）活性，Nrf2NQO1 mRNA的表达增加，同时减少丙二醛（MDA）的水平，从而减轻氧化应激。此外，吸入氢气可以调节JNK信号通路，提高谷胱甘肽（GSH）的含量，降低MDA水平，并减少内质网应激。氢气还能通过清除活性氧（ROS）和调节线粒体来发挥抗氧化作用。电解还原水可以部分抑制ROS引起的肌肉氧化损伤，并通过清除自由基，在慢性热应激条件下改善肉鸡的生长性能。39 氢气的抗氧化能力对维持细胞稳态、改善免疫功能和提高人类和动物的整体健康状况有显著贡献。
(2) 抗炎作用（图2B)：氢气的抗炎效果是一个复杂且精细的过程，涉及多个层面的分子机制，对维持身体的免疫平衡和内部环境稳定至关重要（表2）。氢气通过抑制炎症相关信号通路的激活，如MAPK和NF-κB信号通路，从而阻止炎症信号的传递，发挥其抗炎作用。40,41 氢气在多种损伤模型中表现出抗炎活性。动物实验显示，它能下调促炎和炎症细胞因子的表达，包括IL-1β、IL-6、TNF-α、HMGB-1和细胞间黏附分子。42-45在结肠炎模型中，腹腔注射研究发现，HRW能够降低这些炎症因子的水平，从而缓解BALB/c小鼠的症状。此外，吸入2%的氢气可以调节Nrf2信号通路，减少肺水肿和炎症细胞的浸润，并降低IL-1β、IL-6、TNF-α和ICAM-1的mRNA水平。这些抗炎效果有助于通过减轻炎症和维持免疫平衡来调节免疫系统，最终支持人类和牲畜的健康。
(3) 抗凋亡（图1C)：细胞凋亡对于维持组织稳态至关重要，而氢气在调节这一过程方面展现出显著潜力。它能够穿透细胞膜中和自由基，从而保护细胞。通过调节与细胞凋亡相关的信号通路，它维持了细胞的稳态（表3）。49-56从机械作用来看，氢气激活了PI3K/Akt信号通路，提高了P13K、p-Akt和p-Foxo3a的水平，并降低了总Foxo3a的表达。49,57,58因此，它抑制了促凋亡蛋白（如Bim和Bax)和细胞毒性（如MDA和ROS)的表达，同时增加了抗凋亡蛋白（如Bcl-2和CyclinD1)的表达，从而发挥抗凋亡作用。在一项关于黄曲霉毒素引起的鼠心脏和肝脏损伤的实验中，当大鼠暴露于黄曲霉毒素时，HRW有效抑制了与细胞凋亡相关的标志物（如Bax/Bcl-2、caspase-8和caspase-3）的表达增加，将其恢复到接近正常水平。59此外，体外研究发现，HRW通过抑制活性氧（ROS）的生成和凋亡标志物如半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（caspase-3）和caspase-9.from26-肌动蛋白（caspase-9.from26-actin）的表达，能够维持大鼠肠隐窝上皮细胞（IEC-6）的活力。在视网膜缺血再灌注（I/R）损伤模型中，氢气能够抑制DNA氧化及多聚（ADP核糖）聚合酶1（PARP-1）的过度激活。60 氢气主要通过调节线粒体功能来抑制细胞凋亡。具体来说，分子氢可以减少线粒体膜电位的下降和细胞色素C的释放，从而阻止凋亡小体的形成和Caspase-9的激活。这些研究结果充分证明了氢气的抗凋亡特性在维持细胞健康和保护组织免受氧化应激和损伤方面的重要作用。
3. 向动物输送氢气
目前，氢气（H2）可以通过多种途径实现，包括吸入氢气、饮用富含氢的液体以及摄入能够刺激体内氢气生成的物质。其中一种方法是吸入氢气。62吸入氢气的优势在于其快速的全身输送效果，这可能使气体在较短时间内对多个器官和组织产生积极影响。另一种方法是使用富含氢的液体，例如口服HRW或注射0.9%的氢盐溶液。63-65口服HRW含有溶解的分子氢。一旦摄入，氢气可以通过胃肠道。这为人们提供了一种便捷且非侵入性的方法，将氢气融入日常生活。此外，通过注射0.9%的氢盐溶液，可以更精确地将氢气直接输送到循环系统中。由于绕过了消化过程，这种方法可能产生更快的效果。此外，摄入能够刺激体内氢气生成的物质也是一种策略。例如，乳果糖、低聚果糖、菊粉和姜黄等物质在这方面都发挥了作用。66-68
3.1. 吸入氢气。吸入氢气是一种直接且有效的气体治疗方式。氢气可以通过以下途径输送：
呼吸机回路、面罩或鼻导管，使其在应对急性氧化应激时特别有用。69,70吸入2%的氢气300分钟显著提高了中暑大鼠的存活率，增加了血清中的超氧化物歧化酶（SOD）水平，并通过其抗氧化和抗炎作用缓解了中暑症状。71同样，哮喘或慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者通过鼻导管吸入0.1-0.3%的氢气45分钟后，单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）水平降低。72吸入2%的氢气可以改善心肌骤停后仔猪心肌的局部收缩功能，而吸入4%的氢气则能减少心肌梗死的面积。73用2.4%的氢气治疗猪可以在手术后60分钟内提高血清胶质纤维酸性蛋白水平，并在手术后3天内降低肌酐水平，这表明氢气能够减轻心脏肺旁路相关缺血对大脑和肾脏的损伤。74然而，由于操作复杂、成本高、设备费用以及准确控制动物剂量的技术难题，氢气吸入在畜牧业中的应用仍然有限。设备成本高昂主要是因为氢气储存罐和输送系统需要使用能够承受高压且抗氢脆的材料制造。75由于个体动物大小和呼吸速率的不同，需要探索并提供适合牲畜的适当剂量的氢气。
3.2. 富氢液。富含氢的液体，如HRW和富氢盐水，为吸入提供了便携、安全且便捷的替代方案。目前，氢气的主要生产方法包括电解、镁滤芯、氢棒和高压溶解。在常温常压下，氢气的饱和溶解度仅为1.6 ppm，溶解的氢气容易扩散到空气中，导致浓度下降。电解法是最常用的技术，通过电解水生成氢气和O2，其中溶解的氢形成HRW。镁滤芯利用高纯度的镁颗粒（或杆）和水，生成氢氧化镁和氢气。高压氢气溶解法涉及将99.99%纯度的氢气注入去离子水中，在加压室（压力范围为0.4至0.6兆帕，持续时间30至60分钟）中实现氢气饱和。80,81
HRW和富氢盐水通过多种给药方式，如饮用、静脉注 射和浸泡疗法，展现出调节健康的效果，包括选择性的 抗氧化特性和抗炎作用。在心肌缺血再灌注损伤模型中，0.6 mmol/L的HRW通过多条信号通路调节代谢失衡，改善了大鼠的心肌代谢，减轻了心脏损伤。此外，在脂多糖（LPS）诱导后5 mL/kg 1小时腹腔注射0.6mmol/L的富氢盐水，能够减轻神经元损伤并提高存活率。由于其易于制备、高安全性和便携性，HRW特别适合在临床和农业领域广泛应用和推广。3.3. 摄入促进内源性氢产生的物质。除了外源性给药，内源性氢气的产生还可以通过饮食干预和口服药物来促进，例如乳果糖、低聚果糖和益生元。人体每天自然产生大约150毫升的氢气，主要在盲肠中，肠道细菌通过氢化酶将未被吸收的多糖代谢成氢气。特定的菌属，如拟杆菌、双歧杆菌和乳杆菌，是高效的氢气生产者，它们通过发酵膳食纤维释放氢气和短链脂肪酸，有助于肠道健康。51
乳果糖是一种高效的氢气诱导剂，能够增强结肠微生物群的发酵作用，显著增加肠道内的氢气产量。85口服500毫克/千克的乳果糖不会影响前肠中的氢气水平，但会提高后肠（包括结肠和盲肠）中的氢气浓度，这些氢气被吸收进入门静脉，并主要通过呼吸排出体外。28尽管内源性氢气的产生是提升肠道健康的一种安全便捷的方法，但对其生理功能，尤其是抗氧化特性的研究仍然有限。69Nishimura等人。研究表明，向大鼠口服给予25或50克/千克的低聚果糖，可以将腹腔组织中的氢气浓度提高5.6至43倍，同时腹腔内的氢气浓度也增加了11倍。氢气的抗氧化作用对于减少氧化应激和炎症具有重要意义。通过益生元调节肠道微生物群，增强内源性氢气的生成，为改善健康提供了一条有前景的途径。未来的研究需要进一步优化氢气的生产效率，确定特定的微生物群，并评估饮食干预的效果；这些发现有助于制定针对性策略，以增强肠道健康，缓解代谢功能障碍，提升整体健康水平。
4. 氢在畜禽中的应用
氢气在谷物、水果、蔬菜及园艺作物等多个农业领域取得了显著进展。86-88大量研究证实，氢气能有效促进作物生长并增强抗逆性。89-91最近，氢气的应用已氢气的应用已扩展到畜牧业，研究表明它能显著提升牲畜的生产性能，并增强其对压力的耐受能力。22,31 氢气对动物的氧化和免疫功能具有调节作用。39,92它能够选择性地清除高毒性的自由基，如羟基自由基和过氧亚硝酸盐阴离子，从而减少身体的氧化损伤。39此外，氢气能够上调抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶）的活性，增强机体自身的抗氧化防御机制。22此外，氢气精确调控细胞因子的产生，优化免疫调节过程，防止免疫反应过度或不足。93,94此外，氢气通过调节肠道微生物的平衡，改善肠道屏障功能，调节免疫反应，从而促进动物健康。28,95,96通过这些综合措施，氢气有效促进了牲畜的健康、福利和生长。
4.1. 氢气可提高动物的生产性能。HRW是一种绿色、健康、安全的氢气载体，已被证明对牲畜生产力有积极影响。HRW在mRNA水平上增强了与生长和食欲相关的因子的表达，从而提高了饲料摄入量和生长性能。有趣的是，在正常温度条件下，对白来航蛋鸡进行42天的6.0-8.5 mg/L HRW处理，并未显著影响蛋鸡或肉鸡的生长表现。连续42天饮用含有1130 ppb寡聚纳米氢水可以提高罗斯308肉鸡的平均日增重、最终体重、存活率和屠宰特性，这主要通过调节肠道形态、优化微生物群落和增强抗氧化能力来实现。尽管连续42天饮用0.6 mmol/L的HRW对AA肉鸡的生长性能没有显著影响，但它确实改善了胸肉的质量。HRW增加了AA肉鸡盲肠内容物中丁酸盐产生细菌的数量，从而提高了氨基酸水平（如亮氨酸、赖氨酸）和脂肪酸谱（如棕榈油酸、单不饱和脂肪酸），最终调节了胸肉的质量。此外，HRW通过葡萄糖代谢等途径影响动物的健康和生长。在围产期，当古尔库山羊饮用1.6 mg/L的HRW治疗42天，通过提高血清葡萄糖水平和降低胆固醇、天冬氨酸转氨酶及肌酐浓度，改善了代谢状态，从而减少了腹泻，提高了幼鱼的存活率和整体健康状况。同样，用低浓度的HRW（179.65 ±31.95 ppb）治疗大口黑鲈56天，可以激活葡萄糖代谢和mTOR信号通路，增强胰蛋白酶活性，促进生长速度，降低饲料转化率。氢气通过调节营养代谢和酶活性，有助于提高动物的生长性能和整体健康。最近的研究还表明，通过促进内源性氢气的产生，饮食干预可以激活氢气产生的微生物，从而提高牲畜的性能。研究表明，乳果糖、低聚果糖、菊粉和姜黄等物质能够增加体内的氢气水平，调节关键生理功能。补充1%的乳果糖可以提高饲料效率和日增重，而低聚果糖则能减少断奶仔猪的腹泻。104同样，补充400 mg/kg的姜黄素可降低促炎细胞因子，减少胰岛素抗性，同时增强宫内生长迟缓猪的体重增长和饲料摄入量。这些发现证明了利用内源性氢气生产的潜力。通过减少腹泻的发生率和增强免疫系统，这种方法可以有效提高经济效益并促进家畜的生长性能。
4.2. 氢气能够增强动物的应激耐受能力。HRW的研究表明，氢气在提高应激耐受性方面具有显著潜力，尤其是在缓解热应激方面。热应激是指生物体在高温环境下，其体温调节能力无法应对时，所引发的生理和生化紊乱。相反，氧化应激是指体内氧化与抗氧化过程失衡的状态，通常表现为活性氧（ROS）和自由基的过度生成。夏季是热应激的主要关注点，因为此时身体的氧化和抗氧化系统会失去平衡，导致氧化应激、生产效率下降和免疫功能受损。108 -111作为一种有效的抗氧化剂，HRW能够中和活性氧（ROS）和过氧化氢（过氧化氢），减少氧化应激，保护细胞的完整性。37,112在高温环境下，动物的饲料摄入量会减少。113,114同时，消化酶的活性也会下降，饲料的消化率也会相应降低。这导致动物营养摄入不足，进而影响其生长速度和体重增长。114,115然而，氢气通过增强动物的抗氧化能力，减轻了高温对动物的不利影响，从而在动物的生长性能上起到调节作用。22,106 6.0-8.5 mg/L的HRW已被证明可以缓解产蛋鸡的热应激。22它能增加血浆总抗氧化能力（T-AOC），降低MDA水平，提高产蛋量，并改善饲料转化率。对于长期处于热应激下的肉鸡（罗斯鸡），电解质还原水可以减少细胞内的活性氧和MDA水平，增强骨骼肌的氧化能力，从而改善生产性能。39人道主义救援工作处采用一种对环境无害的方法来缓解热应激，为在环境挑战面前改善牲畜福利和生产力提供了宝贵见解。
动物食用被污染饲料后，可能会出现肝脏和肠道损伤以及免疫系统抑制，进而导致食欲下降、消化不良等症状，从而降低营养物质的吸收和利用效率。28,116因此，生长速度减缓，体重增长缓慢，饲料转化率下降，繁殖效率受到影响。研究表明，0.6毫摩尔/升的氢化还原水（HRW）能够通过提高体内氢气水平和降低氧化应激标志物，减轻霉菌毒素污染饲料对猪生长性能的影响，减少腹泻的发生率。17氢饱和培养基显著提高了暴露于呕吐毒素的IPEC-J2细胞的存活率，减少了细胞内的有毒氧自由基（?OH、ONOO- )和丙二醛（MDA）水平。117它还上调了抗氧化酶基因的表达，下调了促凋亡基因如半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3和Bax的表达，并增加了Bcl-2的表达。在体内实验中，连续5天摄入HRW（高还原水）被发现可以抑制肠道缩短，减少溃疡面积，改善绒毛与隐窝的比例，降低髓过氧化物酶活性，并增加炎症细胞因子的表达，有效缓解吲哚美辛引起的肠道损伤。118研究表明，HRW通过抑制细胞凋亡和减少毒性，增强了身体的抗氧化能力，从而对肠道损伤提供保护作用。HRW增加了氧化酶的水平，影响了蛋白质的表达，并下调了炎症因子（如环氧化酶-2和髓过氧化物酶）的水平，以调节Nrf-2信号通路。这种调节不仅改善了绒毛结构，还减轻了其破坏，为由LPS激活的NF-κB信号通路引起的慢性肠炎提供了保护。94总的来说，这些发现表明，HRW是一种有希望的干预措施，可以改善肠道健康和减轻氧化应激，从而有助于改善畜牧业管理和动物福利。
4.3. 氢气调节动物的肠道微生物群。HRW能够有效地将氢气输送到胃肠道，调节产生和消耗氢气的微生物活动，促进肠道屏障的完整性，并调整微生物群的组成。氢气在肠道微生物群的复杂生态系统中扮演着关键角色，影响微生物的组成、代谢活动及整体健康。119-122 氢气的生成与多种细菌属有关，包括丁酸梭菌、芽孢杆菌、拟杆菌、消化链球菌和瘤胃球菌。123,124作为微生物发酵的副产品，特别是在碳水化合物分解过程中，氢气随后被专门的产氢微生物利用，如产甲烷菌、硫酸盐还原菌、脱硫弧菌和乙酸生成菌。125-127这些微生物在调节肠道内的氢气水平方面发挥着重要作用。
通过将氢气转化为甲烷、硫化氢或乙酸，这些物质有助于维持代谢平衡，从而确保肠道微生物生态系统的正常运作。128 HRW在保持肠道屏障的完整性、调节氢气平衡以及调整微生物群组成方面显示出潜力（见表4和图3）。
多项研究表明，氢气补充剂通过促进益生菌的生长和抑制病原菌的活动，能够重塑肠道微生物群。一方面，氢气能够抑制有害细菌的生长，同时促进有益细菌的增殖。通过饮食或直接食用HRW来增加内源性氢气的产生，可以显著改善肠道微生物群的组成。HRW已被证实能有效降低感染鸡只盲肠中的沙门氏菌水平。饮用寡聚纳米氢水可以增加白羽鸡体内乳酸杆菌、阿利斯蒂普斯和瘤胃球菌群的数量，同时减少拟杆菌的数量。HRW（高浓度乳酸水）能提升丁酸盐生产者（如地中海杆菌、基内奥特里克斯、罗斯伯里亚）的水平，但会抑制AA肉鸡盲肠内容物中的MassilimaliaeandSymbiobacterium。研究发现，在肉鸡饲料中添加果寡糖可以促进鸡的健康，通过减少幽门螺旋杆菌和脱硫弧菌等病原微生物的数量。在体外瘤胃发酵试验中，400 ppb HRW处理后，12小时内的甲烷排放量有所减少。同时，它促进了微生物粗蛋白水平的提高，并改变了瘤胃细菌群落的组成。12小时发酵 后 ， 某 些 有 益 细 菌 （ 如 revotellaceae_YAB2003_group、Oribacterium)的数量增加，而产甲烷细菌（如Rikenellaceae_ RC9_gut_group）的数量减少。因此，氢气补充剂对不同动物模型和实验条件下的肠道微生物群有显著的调节作用。
另一方面，它能促进参与短链脂肪酸（SCFA）生成的肠道菌群合成短链脂肪酸（SCFA），从而对肠道健康和整体健康产生积极影响。氢化镁通过水解反应生成氢气，这可能通过增加总氢气和总SCFA的产量，以及促进产生SCFA的细菌（如瘤胃球菌、布劳氏菌和Coprobacillus 129）的丰度，来提高肉鸡的产量。在仔猪中，HRW能够逆转由饮食引起的回肠消化道中大肠杆菌和双歧杆菌种群的变化，以及结肠消化道中利用氢气的细菌的变化，从而减少上皮细胞凋亡，维持紧密连接的完整性，并减轻霉菌毒素污染饮食的影响。28,96此外，HRW还可通过调节宿主生理机能（如调节抗氧化能力和免疫反应）产生间接作用，从而为有益微生物群落创造有利环境。饮用HRW可通过选择性抗氧化和抗炎作用调节肠道微生物群。132人权观察指出，通过增加乳杆菌和双歧杆菌的数量，以及提高吲哚-3-乙酸这种微生物衍生的血清代谢物的水平，133果寡糖能够减轻DSS引起的结肠黏膜中粘蛋白和上皮紧密连接蛋白（如ZO-1、Occludin、Claudin-1)的损失。此外，果寡糖还能减少促炎细胞因子（如IL-6和TNF-α)的表达，从而增加有益细菌（如粪杆菌和双歧杆菌）的数量，并降低定植共生细菌（如黏液螺旋菌）的炎症潜力。130这些发现揭示了氢相关干预措施、宿主生理调节与肠道微生物群组成和功能调控之间的复杂相互作用。总的来说，氢气在塑造动物肠道微生物群方面发挥着至关重要的作用，为通过基于氢气的疗法改善肠道健康和解决微生物群相关疾病提供了有希望的途径。
5. 挑战、机遇和未来前景
氢气（H?）是一种小分子气体，具有显著的生物效应，包括抗氧化、抗炎和抗细胞凋亡特性。这些特性在医学和农业领域引起了广泛关注。在畜牧业中，氢气有望提高生产力和产品质量，缓解热应激，并调节肠道微生物群。为了促进氢气在畜牧业中的广泛应用，需要解决几个关键问题。这些问题包括：更深入地了解其生物效应和作用机制，明确浓度依赖性效应，以及开发适合畜牧业实践的标准化利用系统。氢气在畜牧业中的效果主要源于其抗氧化、抗炎和调节肠道微生物群的特性。尽管大量研究表明它能提高动物的生长性能并减少组织损伤，但其与肠道微生物群相互作用的具体机制仍不明确。目前的输送方法缺乏标准化，需要优化协议以实现可扩展性。例如，吸入疗法复杂、成本高且剂量难以标准化，因此在动物养殖中难以广泛应用。相比之下，通过饮食补充促进内源性氢气的产生提供了一个更简便的替代方案，尽管其效果与直接补充氢气相当，但仍需进一步研究。HRW因其易于准备、安全性高和便于携带而成为一种特别有前景的媒介。尽管HRW很受欢迎，但大多数研究仍使用饱和HRW作为标准剂量。然而，针对不同物种和生长阶段确定最佳剂量的系统研究仍然不足。
总之，人权观察组织为畜牧业带来了巨大的潜力和价值。随着技术的不断进步和科学探索的深入，氢气有望成为现代畜牧业的关键工具，有助于提高生产效率、减少对抗生素的依赖，并提升动物福利。
Luo M, Yan C, Hu W, et al. Review and Application of Hydrogen in Regulating Production Performance, Stress Tolerance, and Gut Microbiota in Livestock[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2025.
通讯作者唐中林-广东岭南现代农业实验室深圳分部，中国农业科学院深圳农业基因组研究所畜禽多组学重点实验室，中国农业科学院深圳分部；佛山大学动物科学与技术学院；中国农业科学院佛山农业基因组研究所鲲鹏现代农业研究院。
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