氢分子机制学习笔记之二

氢分子对各种疾病的影响可归因于多种种主要的分子机制实现，选择性抗氧化、清除过氧亚硝酸盐的活性、改变基因表达和信号调节活性。这几种机制并不相互排斥，其中一些机制可能与其他机制有因果关系。

氢分子选择性清除羟基自由基的活性。在所有受检患者和啮齿动物中，氧化应激标记物如8-OHdG、4-羟基-2-壬烯醛（4-HNE）、丙二醛（MDA）和硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）均减少。

由于氢很容易在呼气中消散，饮用水中的氢在人体和啮齿动物体内停留的时间不到10分钟 最小值。然而，氢可以与糖原结合，摄入食物后，氢在大鼠肝脏中的停留时间延长。

还有一个问题是，小鼠和人类是否能够摄入足够的氢，有效清除正常和疾病状态下持续产生的羟基自由基。

氢效应的另一个分子机制是其过氧亚硝酸盐-（ONOO−-) 清除活性。虽然氢在体外不能像羟基自由基那样有效地消除过亚硝酸根，但氢可以有效地减少啮齿动物体内一氧化氮（NO）诱导的硝基酪氨酸的产生。氢分子的这个作用对许多炎症性人类疾病也有治疗作用。

将PC12细胞置于含有氢分子（0.6 mM）和O2（0.24 mM）的培养基中，然后通过添加线粒体电子传递链抑制剂抗霉素A（10μg/mL）诱导氧化应激，并维持1天。用抗-8-羟基鸟嘌呤（核）和抗-4-羟基-2-壬醛（膜）免疫染色检测两种氧化应激标记物。加入抗霉素A（含或不含氢分子）30分钟后，加入100nm四甲基罗丹明甲酯（TMRM），一种线粒体膜电位的荧光检测器，孵育10分钟，并用激光扫描共聚焦显微镜对细胞成像。这些结果表明氢分子

Huang等人的研究报告可以在Fe2+和Cu+等催化活性金属存在的情况下通过Haber-Weiss和Fenton反应转化为-OH自由基（Huang，2016）。

研究都指向氢调节细胞内信号转导系统并调节下游基因表达以缓解疾病过程的概念。

了解氢作用的确切分子机制将阐明其主调节器，并阐明氢治疗的优缺点，这也将潜在地导致开发另一种治疗方式来调节主调节器。

涉及氢的生物效应和体内动力学的原始文章，这些与疾病模型或人类疾病没有直接关系。

尽管已经积累了大量关于氢在疾病模型和人类疾病中的作用而非动力学的知识，但从氢的临床应用角度阐明氢在体内的详细药代动力学是至关重要的。通过这些分析，有望获得更有效的氢治疗给药方案。

在伴刀豆球蛋白a诱导的肝炎小鼠模型中，Kajiya及其同事通过开一种抗生素鸡尾酒来杀死肠道细菌。消除肠道氢使肝炎恶化。大肠杆菌氢化酶阴性菌株的恢复没有效果，而大肠杆菌氢化酶阳性菌株的恢复可以改善肝炎。这是唯一一份涉及肠道细菌有益作用的报告。他们还证明，饮用富氢水比恢复氢化酶阳性细菌更有效。如果肠道氢与其他氢给药方法一样有效，我们可以很容易地将体内的氢浓度增加一倍  α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖，咖喱的一种成分，姜黄，或不可吸收的合成二糖，乳果糖。因此，未来需要解决肠道细菌之谜。

氢气是在大肠发酵过程中产生的，可以通过呼吸和胀气排出，也可以通过菌群进一步代谢。然而，关于不同底物的总H2排泄量或其在结肠中代谢的程度，几乎没有信息。因此，Christl使用全身热量计测量了10名健康受试者的总H2和甲烷排泄量。呼吸气体与对乳果糖、果胶和香蕉淀粉的总排泄量同时测量。在粪便样品中测量了主要消耗H2的厌氧菌（产甲烷菌、硫酸盐还原菌和产乙酸菌）的代谢活性。无淀粉和纤维饮食中的总H2排泄量为35+/-6.1 mL/24 h+/-SEM。7.5 g、15 g和22.5 g乳果糖中的H2为88.1+/-22.4 mL、227.0+/-60.7 mL和321.8+/-79.2 mL。其中四名受试者还排泄CH4，分别为51.3+/-5.5 mL、97.3+/-18.4 mL和157.5+/-36.3 mL。产甲烷受试者的H2排泄量（7.9 mL/g乳果糖）低于非产甲烷受受试者（17.3 mL/g），但以氢气+甲烷的形式排出的总H2为34.9 mL/g。来自果胶（20g）的H2为14.1%+/-3.2%，来自淀粉（22.2g）的为38.6%+/-9.2%。总H2和CH4的65%在呼吸中呼出，总排泄率高达200 mL/24 h。在此期间，该比例降至25%，总体平均值为58%。只有体内CH4排泄的受试者在粪便中显示出产甲烷作用，非产甲烷受试者的粪便中显示了高的硫酸盐还原活性（产甲烷菌中，35SO4还原了58.7+/-5.6 nmol.h-1.g-1湿重，而7.9+/-2.0 nmol.h-1湿重）。两组患者的醋酸生成率都很低。结果表明，不同底物的H2排泄量不同。呼气中呼出的H2的比例高于目前接受的比例，并随总排泄率而变化。产甲烷菌和硫酸盐还原菌消耗大量H2。

Christl SU, Murgatroyd PR, Gibson GR, and Cummings JH. Production, metabolism, and excretion of hydrogen in the large intestine. Gastroenterology. 1992;102(4):1269–1277.