氢分子机制学习笔记之一

总结氢的生物效应和体内动力学研究的基础，总结出目前已知的氢分子的生物效应和体内动力学。

富含氢的纯水在脑切片中起到抗氧化剂的作用，并防止超氧物的形成。

氢分子是一种在氧化应激相关和/或炎症疾病中具有潜在应用的试剂。通常通过吸入含氢的空气或通过口服富含氢的水来施用氢。

供体吸入氢治疗可保护肺移植术中肺移植物免受冷缺血/再灌注损伤。

同时口服和吸入氢分子可抑制啮齿动物的信号通路

氢分子是一种在氧化应激相关和/或炎症性疾病中具有潜在应用价值的药物。氢通常通过吸入含氢的空气或口服富含氢的水来施用。尽管有越来越多的证据，但治疗效果的分子机制和氢给药的最佳方法仍不清楚。Sobue等人研究了氢是否以剂量或剂量方案依赖的方式影响信号通路和基因表达。我们首先检查了服用富氢水后血液和器官中的氢浓度，发现口服富氢水会快速但短暂地增加肝脏和心房血中的氢-浓度，而动脉血和肾脏中的氢/浓度是肝脏和心房血液中氢/浓度的十分之一。相反，吸入含氢的空气会使心房和动脉血中的氢平均升高。通过给药含氢的空气和富氢水后的DNA微阵列分析，检测氢是否改变正常小鼠肝脏的基因表达。灵巧途径分析显示氢抑制核因子κB（NF-κB）调节基因的表达。Western blot分析表明，氢减弱了小鼠肝脏中ERK、p38 MAPK和NF-κB的信号传导。他们评估了基因表达的变化是否受氢给药途径的影响，并发现富氢水和含氢的空气的联合对全身器官的信号通路和基因表达具有最有效的影响，这表明氢不仅通过剂量依赖机制发挥作用，而且通过复杂的分子网络发挥作用。

Sobue S, Yamai K, Ito M, et al. Simultaneous oral and inhalational intake of molecular hydrogen additively suppresses signaling pathways in rodents. Mol Cell Biochem. 2015;403(1–2):231–41.

饮用水中的氢分子可防止创伤性脑损伤引起的神经变性变化

各种形式的创伤性脑损伤已成为现代社会的主要问题。急性创伤性脑损伤可转化为慢性疾病，可能通过诱导氧化应激和神经炎症而成为神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）的危险因素。Dohi研究了富氢水改变受控皮层冲击（CCI）诱发的急性变化的能力。研究发现，富氢水逆转受控皮层冲击诱导的水肿约一半，完全阻断病理性tau表达，加重了几种细胞因子的早期增加，但在第7天减弱了这种增加，逆转了水通道蛋白4、HIF-1、MMP-2和MMP-9蛋白水平的变化，但是不会影响淀粉样β肽1-40或1-42的变化。富氢水治疗也逆转了受控皮层冲击后4小时与氧化/碳水化合物代谢、细胞因子释放、白细胞或细胞迁移、细胞因子转运、ATP和核苷酸结合相关的基因表达的增加。富氢水保持或增加了ATP水平，并提出了富氢水的新机制，即通过Jagendorf反应产生ATP。这些结果表明，饮用水中的氢分子可以逆转受控皮层冲击的许多后遗症，并表明它可能是一种易于管理、高效的创伤性脑损伤治疗方法（Dohi, et al. 2014.）。

安德烈·特里登·贾根多夫（AndréTridon Jagendorf）是康奈尔大学（Cornell University）植物生物学系的美国自由海德·贝利（Liberty Hyde Bailey）名誉教授，他以提供直接证据证明叶绿体利用彼得·米切尔（Peter Mitchell）提出的化学渗透机制合成三磷酸腺苷而闻名。1966年，在约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University），贾根多夫（Jagendorf）和乌里韦（Uribe）首次通过实验证明，在能量转换细胞器的膜上建立电化学梯度可以导致ATP合成。他们在pH为4的浴中平衡分离的叶绿体60秒，在ADP和Pi存在下将pH调节至8，并允许磷酸化进行15秒。整个实验是在黑暗中进行的。

Dohi K, Kraemer BC, Erickson MA, et al. Molecular hydrogen in drinking water protects against neurodegenerative changes induced by traumatic brain injury. PLoS One. 2014;9(9):e108034.