氢分子在生物医学领域的研究

作者：丁文京

前言：氢分子生物医学简介

氢分子生物医学是把氢分子科学技术应用于医学和生物学领域的新兴学科。氢分子生物医学研究涉及两个重要的领域，一个领域是研究实施外源氢和内源氢在多种疾病的治疗作用。另一个领域使用氢呼气试验检测由肠道微生物产生的内源氢在诊断疾病和营养不良的研究。氢呼气试验的结果的分析可作为生物标志物，也可用于计算口腔至盲肠的传输时间、小肠细菌过度生长和胃酸分泌。氢呼气试验也被用作生物化学、牙科和生理学等临床和科学研究的生物标志物。

氢分子是一种重要的气体生理调节因子，显示出多种生物学医学功能。大量关于氢分子生物学的基础研究和临床医学研究都表明，氢分子对细胞和器官具有多种功能，包括抗氧化、抗炎、抗过敏、抗凋亡等保护作用。在模型动物的大多数组织中氢分子还能调节细胞分化与自噬和刺激能量代谢。大量临床前数据和越来越多的临床证据表明，氢作为治疗性抗氧化剂的非特异性机制使其在广泛的医疗应用中具有广泛的治疗潜力。氢分子可以通过不同的输送方法应用，包括直接吸入、饮用富氢水、向体内注射氢水、经皮肤、粘膜或角膜渗透富氢水和由肠道微生物产生内源氢。

2007年，Ohsawa等人在《自然医学（Nat Med.）》中发表的“氢通过选择性减少细胞毒性氧自由基作为治疗性抗氧化剂”的文章是氢分子医学一个标志性的里程碑式工作。他们的研究揭示，氢能够与细胞毒性氧自由基反应，并防止氧化损伤。这项引发了许多关于氢作为选择性活性氧物种清除剂及其作为抗氧化剂治疗的潜力的研究。

动物实验和人体临床研究都证实H2作为一种有价值的临床药物治疗剂，具有许多潜在的预防和治疗作用。在大多数器官中显示氢分子与细胞中的强氧化剂（如羟基自由基）发生反应发挥有效的抗氧化作用。不仅通过与强氧化剂直接反应，而且通过调节各种基因表达间接降低氧化应激和蛋白质磷酸化。此外，通过调节基因表达，H2具有抗炎和抗凋亡作用，并刺激能量代谢。

在氧化应激和基因表达变化导致细胞损伤的许多情况下，氢分子可以作为一种易于使用和安全有效的新型抗氧化剂和基因表达调节剂。通过调节基因表达，消除过量活性氧产生和调节核转录因子参与抗炎和抗氧化活性（线粒体能量代谢）、免疫系统调节和细胞死亡。

氢分子在多种疾病模型的研究都表明氢分子表现出多方面的有效性，是一种特别有效的治疗方法，如缺血再灌注损伤。氢分子作为预防和治疗的辅助性医学气体对许多疾病有治疗和预防作用，尤其是大脑、肺、肾、视网膜和腺体（如肝脏和胰腺）的损伤。对诸如帕金森病、多种心血管疾病（如心肌缺血/再灌注损伤、心肌移植损伤或动脉粥样硬化等）、糖尿病和肥胖等代谢性疾病、癌症、退行性疾病和炎症性疾病（如痛风和关节炎等）也有明显的治疗作用等。都对多种器官移植也有明显的保护作用。

自2007年发现氢分子具有选择性抗氧化特性以来，已经研究了氢分子对多种疾病模型和人类疾病的治疗作用。发表的原创文章成指数增加。大多数研究在日本、中国和美国进行，尤其在中国发展最快。约四分之三的文章显示了对小鼠和大鼠的影响。临床试验的数量每年都在增加。研究表明，氢分子对多种疾病的动物模型和人类疾病的研究中都具有有益作用。Ichihara等人在“有益的生物效应和氢分子的潜在机制：321篇原始文章综述”文章报告了他们根据这些原始研究统计的结果，氢分子的生物学作用涵盖了31种疾病类别的所有器官，可细分为166种疾病模型、人类疾病、治疗相关病理学和以氧化应激介导的疾病和炎症性疾病为主的植物病理生理条件（Ichihara, et al. 2015.）。

氢分子作为疾病的辅助治疗方法是治疗多种疾病的一种有希望的治疗选择。根据目前已经发表的研究结果，氢气已成为一种安全的医用气体，在中国的新型冠状病毒肺炎治疗指南中推荐使用作为辅助治疗方法。

我国氢分子科学有了飞跃的发展，在医疗健康领域的新技术、新方法催生了氢生物医学的应用。氢分子不同于传统药物对其靶点有特异性作用，氢分子则作用广泛且多种多样。氢分子由于其疗效显著且无不良反应，可以预见在临床上用于治疗多种疾病具有很大的应用潜力，适合作为一种医疗手段的临床应用

根据氢分子的理化特点和目前已经获得的研究结果，氢分子的作用包括从代谢性疾病到慢性全身炎性疾病以及癌症。可以预言，氢分子未来在疾病治疗和预防、健康管理、改善运动能力和抗衰老等领域发挥巨大的作用。

美国疾病控制与预防中心（CDC）将心血管疾病、恶性肿瘤、慢性下呼吸道疾病、脑血管疾病、意外事故（意外伤害）、阿尔茨海默病、糖尿病、流感和肺炎、肾炎（肾病综合征和肾病）以及自杀（故意伤害）列为美国十大死亡原因。不包括导致事故的死亡（意外伤害）和自杀（故意伤害），氢疗法被认为是对这些主要死亡原因中的每一个的潜在治疗方法（Dixon, et al. 2013.）。

本书主要根据目前在PubMed收录的有关氢分子在健康和医学领域应用的现有数据，概述氢分子在各种疾病中作为诊断和治疗策略的可行性，已经在保健、抗衰老和促进运动能力方面的作用，为研究人员、临床医生和健康管理人员提供有用的信息，有助于医学基础研究和临床研究的进展。

第一章 氢分子生物医学基础知识

目录

一、氢分子的化学、物理和生物学特点

1、氢原子和氢分子

2、氢离子、pH和氢化物

3、氢气的可燃性与安全性

4、氢分子是一种中性和非极性分子

5、氢分子有最高的扩散率

6、氢分子表型和氢反应基因

7、氢分子是生物学安全的

8、氢分子是气体信号分子

9、氢分子能作用于线粒体

10、氢分子的剂量反应效应

11、一种简便的估算水中氢浓度的方法

12、氢分子的物理化学属性与生物学关系

二、氢分子生物医学研究进展的里程碑

1、20世纪之前的研究

2、20世纪的研究

3、21世纪的研究

三、部分氢分子生物医学学术会议

1、中国氢分子生物医学学术会议

2、中国氢与健康产业发展论坛

3、中国其它一些有关氢分子生物医学的学术会议

4、日本医学氢分子研究会议

参考文献