氢水不是人人都有用，但人人都可以用

点评：这是一项研究规模比较大的临床试验。让人失望的是，电解氢水对代谢综合征和前代谢综合征的作用有限，主要研究终点没有统计学差异。让人高兴的是，发现饮用电解氢水对某些受试者可以产生显著作用，特别是对运动强度比较大的群体。当然效果不理想可能存在许多原因，例如电解水中氢气浓度比较小导致的剂量不足，氢水饮用量不足，受试者相对比较健康，观察时间相对比较短等原因。我的看法是，氢气或氢水对人的健康确确实实具有作用，这从本研究和过去研究都可以得出的结论。但是氢气和氢水的作用强度并不是非常强大，也不是对所有人都能产生明显作用。简单说，氢气有用，作用不太强，而且挑人。但是，氢气使用的价值仍然非常大，原因是氢气安全性高，作为日常长期使用，产生健康收益仍然非常可观。是非常值得使用的健康工具。

 Antioxidants | Free Full-Text | Health Effects of Electrolyzed Hydrogen Water for the Metabolic Syndrome and Pre-Metabolic Syndrome: A 3-Month Randomized Controlled Trial and Subsequent Analyses (mdpi.com)

我们研究了使用电解氢水（电解氢水，由日本Trim有限公司生产的电解氢水调节器）三个月对代谢综合征和前代谢综合征组的效果。这项研究是由铃鹿市、日本Trim有限公司和高知大学共同进行的，作为一个以健康为关键词的地方振兴项目的一部分。进行了一项随机、安慰剂对照、双盲、平行组试验，以评估电解氢水对患有代谢综合征或前代谢综合征的参与者的临床影响。电解氢水是通过使用商业上可用的设备（日本Trim有限公司，大阪，日本）进行电解产生的。在运动过程中，氧化应激增加，活性氧种类增加。在这项研究中，我们检查了181名患有代谢综合征或前代谢综合征的受试者。在喝了电解氢水 3个月的组中，那些还参与了高水平体力活动的组在腰围减少方面显示出显著差异。尽管没有观察到显著差异，但在参与高水平体力活动的参与者中发现了几个积极的结果。尿8-OHdG、尿硝基酪氨酸、HbA1c和血糖水平在过滤水（FW）组中增加，但在电解氢水组中减少。高敏感性CRP在电解氢水组中增加较少。8-异前列腺素在电解氢水组中减少得更多。在亚组分析中，当控制了高水平体力活动时，电解氢水组的腰围减少量显著大于FW组。基于这个结果，我们建议，在研究中患有代谢综合征和前代谢综合征的参与者中，据说活性氧种类的水平比健康受试者更高，消费电解氢水并参与高水平体力活动的组经历了活性氧种类的增加被抑制或减少。

一、前言

氧化应激被定义为“氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡，偏向于氧化剂，导致氧化还原信号传导和控制以及/或分子损伤的破坏”。氧化应激被认为是与年龄相关的认知能力下降、神经退行性疾病、心血管疾病、代谢紊乱、慢性炎症以及癌症的原因。因此，可以清除或中和自由基或活性氧物质（ROS）的抗氧化剂，已被研究作为各种疾病的潜在治疗干预措施。最近，氢气因其广泛的抗氧化特性而成为抗氧化研究的有吸引力的候选者。临床研究显示了氢气的有益保护作用，并未报告有毒性，对包括慢性炎症状况、高胆固醇血症和动脉粥样硬化、2型糖尿病、代谢综合征和帕金森病等几个健康问题有益。

代谢综合征是一种由内脏肥胖导致脂质异常、高血糖和高血压的状况。通常是由于缺乏运动、饮食过量等原因引起的。改善个人的生活方式有助于预防未来的严重疾病。在日本，如果一个人的腰围（脐部高度处的腹部周长）男性为85厘米或以上，女性为90厘米或以上，并且血压、血糖和脂质三者中至少有两项超出标准值，则该人被诊断为代谢综合征。2005年，日本包括日本内科学会在内的八个医学会共同制定了代谢综合征的诊断标准。

不符合代谢综合征诊断标准但通过减重可以降低风险的肥胖被视为“代谢综合征前期组”，有必要促进生活方式的改善以防止转变为代谢综合征。这类人群包括那些腹部周长超过标准但只有葡萄糖代谢、脂质代谢或血压中的一个异常的人。

基于动物研究，计算出在60公斤体重的人体中需要1.8-3.6 mmol/天，相当于3.6-7.2 mg/天的氢气给药量以达到生物效应。假设上述值是根据动物研究中致死剂量的10%计算得出，并应用常规安全系数值为10以增加首次人体剂量的安全性，那么对于人类受试者的氢气剂量将变为0.36-0.72 mg/天。尽管氢气可以通过多种途径进入我们的身体，但饮用电解氢水（EHW）是最为可行的方法。电解氢水可以通过在高压下直接将氢气溶解在水中、使金属镁与水反应或电解水产生氢气来获得。然而，在水电解过程中阴极侧产生的纳米级氢气粒子可能与简单注入或金属与水反应产生的不同；这一事实可能会在我们的生物系统中带来不同的效果。

活性氧物质需要一定浓度的水平来维持生命，但当它们过量时，被认为会损害细胞并触发如肥胖、癌症、糖尿病和阿尔茨海默病以及衰老等疾病。已经指出，在代谢综合征和代谢综合征前期组中，血液中的氧化物水平高于健康受试者。

在最新的研究中，越来越清晰的是，饮用电解氢水可以减少血液中的氧化物并提高抗氧化活性，但长期饮用电解氢水在代谢综合征前期组中的有益效果尚不明确。

在本研究中，使用由日本Trim电解氢水调节器（以下简称“测试水调节器”）生产的电解氢水进行了长时间的试验，以改善代谢综合征的各种血液检测指标。我们检验了这种做法是否有效。我们的研究是作为Susaki市、日本Trim有限公司和Kochi大学之间的联合活动进行的，是“以健康为关键词的地方振兴项目”的一部分。

二、材料和方法

2.1. 研究设计

本段描述了一项随机化、安慰剂对照、双盲、平行组试验，旨在评估电解氢水对代谢综合征和代谢综合征前期参与者的临床影响。该研究遵循CONSORT 2010声明指南，于2017年7月开始招募参与者，并于2019年5月在日本高知县Susaki市结束随访。在试验中，使用了广泛采用的电子数据捕获系统REDCap 进行区块随机化、中央分配和数据收集。参与者通过计算机生成的随机化方案以1:1的比例被随机分配到研究组。

2.2. 研究对象人群

2015财年，Susaki市约有3300人（估计值）患有与生活方式相关的疾病。其中，大约1291人（国家健康保险540人加上其他751人）被假定为代谢综合征和代谢综合征前期组的成员，他们是本研究的受试对象。同一家庭中的一个人可以成为本研究的受试者。

从这个人群中，招募了225名年龄≥30岁且能够安装测试水调节器的Susaki市民，在Susaki市的公共场所进行。在Susaki市的两家医院进行资格筛选后，225名患者中有25人因不符合纳入标准（表1）或符合排除标准（表2）而被取消资格。在这25例中，22例未被诊断为代谢或代谢综合征前期组，1例有心脏病或慢性肾病，1例因医生判断的其他原因不适合参加，1例因为参与者不使用Susaki市的自来水而被判不适合参加。200名符合条件的案例被随机分配到电解氢水或FW（对照水）组。随机分组后，电解氢水组有1例中断，FW组有1例因伴随药物变更和腰围波动超过10%而被剔除，16例（电解氢水组8例和FW组8例）饮水量超出允许范围，FW组有1例访问日期超出允许范围。共有181例（电解氢水组91例和FW组90例）进行了分析（图1）。

图1 受试者选择流程图

表1 入组标准

表2 排除标准

2.3. 电解氢水的制备

测试水（EHW）和对照水（过滤净水：FW）是使用商业可用设备的改进型装置生产的：TRIM ION HYPER（日本Nihon Trim有限公司）。这些设备外观一致，操作方法相同。因此，受试者和在受试者家中的安装人员无法区分水的种类。共生产了100台电解氢水设备和100台FW设备。制造公司Trim Electric Machinery有限公司（Kochi，日本）的一名员工将数字1-200分配给A或B，并使用计算机辅助随机数生成将A或B分配给电解氢水设备或FW设备。这些信息被保密，以便使所有参与临床试验的人员和团体都处于盲态。根据受试者的数据录入，设备按照数字顺序发送到受试者的家中。Nihon Trim有限公司（大阪，日本）的一名员工在每个受试者家中的水龙头上安装设备，并解释了设备的使用方法。专门发放了不锈钢瓶（350毫升），仅供饮用测试水之用，要求受试者每天早晨、下午和晚上各饮用350毫升测试水，持续3个月。我们通过问卷确认了每天饮水量为1050毫升。我们详细评估了这一记录，并从分析中排除了任何饮水量不足的个体。

2.4. 统计学方法

原始研究的目标样本量（每组n = 200）是基于估计两组之间10%的差异，并且按照1:1的比例进行计算的。这个样本量的计算基于90%的统计功效和0.05的显著性水平，使用双侧对数秩检验得出。

所有值根据情况以均值±标准差（SD）或中位数（四分位数范围）表示。对于两组之间的比较，连续变量使用学生t检验或Mann-Whitney U检验，名义变量则根据情况使用卡方检验或Fisher精确检验。p小于0.05被认为具有统计学意义。数据使用Stata/MP 13.1软件进行统计分析。

在将体力活动水平分为高、中、低后，进行了线性回归分析，调整了性别和吸烟因素。

2.5. 研究方法

主要终点是从基线开始的腰围变化。

次要终点是从基线开始的代谢综合征评估项目的变化量：体重指数（BMI）、腰围、空腹血糖（FBS）、糖化血红蛋白（HbA1c）、总胆固醇、甘油三酯（TGs）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、血压等，以及从基线开始的影响代谢综合征的项目变化量：血清中的（高敏C反应蛋白（hs-CRP）、白细胞介素6（IL6）、脂联素、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α））和尿液中的（8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）、8-异前列腺素、硝基酪氨酸）。

BMI是一个数值，用于判断体重是否与身高相称。腰围的标准值是男性不超过85厘米，女性不超过90厘米。收缩压的标准值是129毫米汞柱或更低。舒张压的标准值是84毫米汞柱或更低。总胆固醇是通过筛查原发性和继发性高胆固醇血症来确定的。HDL-C，也称为好胆固醇，据报道可以降低2型糖尿病的风险[24]，负责收集体内多余的胆固醇，将其运送到肝脏并从人体中排除。脂蛋白颗粒中所含的其余胆固醇，特别是LDL-C，被称为坏胆固醇，其高值是冠状动脉疾病的风险因素。TGs作为能量来源很重要，但过量是动脉硬化的风险因素。FBS水平在糖尿病患者中升高。HbA1c是非酶促方式与糖结合的指标，表示过去1-3个月内糖尿病患者的长期血糖控制情况。血清hs-CRP是对炎症和组织损伤敏感的标志物。尿中的8-OHdG是指示由活性氧引起的基因DNA损伤的生物标志物。异前列腺素是一种类似前列腺素的化合物，由细胞膜和脂蛋白中含有的磷脂经自由基氧化形成，已报道与吸烟、糖尿病和动脉硬化有关。硝基酪氨酸是体内炎症和一氧化氮产生的标记。IL-6是一种在感染和组织损伤时迅速而短暂产生的细胞因子。脂联素作用于促进无胰岛素受体的葡萄糖摄取和脂肪酸燃烧，并通过减少细胞内脂肪酸增加胰岛素受体的敏感性，这与内脏脂肪呈负相关。MCP-1被认为参与了各种炎症性疾病如动脉硬化、延迟过敏、类风湿性关节炎和肺病中单核细胞和T细胞的浸润。TNF-α是由巨噬细胞产生的炎性细胞因子。

代谢综合征评估项目（人体测量学、葡萄糖代谢、脂质和血压）和hs-CRP在Susaki市的两家医院进行了基线和3个月后的测量，并计算了变化量。在这些医院这些时间点收集的血清和尿液样本用于酶联免疫吸附测定（ELISA）测量血清标志物（IL6、脂联素、MCP-1、TNF-α）、8-OHdG、8-异前列腺素和硝基酪氨酸。

身体活动水平和吸烟的信息是通过自我管理的问卷收集的。身体活动是通过国际身体活动问卷—短表（IPAQ-SF）评估的。IPAQ-SF包含7个项目，估计了过去7天内四种类型身体活动（高强度活动、中等强度活动、步行和坐着）的时间。四种类型身体活动的时间乘以它们估计的代谢当量（METs）强度，并加总以获得每周身体活动的总估计。MET强度分为剧烈（8 METs）、中等（4 METs）和步行（3.3 METs）。根据总体身体活动的估计，定义了三种身体活动水平（低、中等和高）。高活动达到每周至少3000 MET-min。中等活动是达到至少600 MET-min/周的中等或剧烈活动。低活动表示不符合中等或剧烈类别标准的个体（<599 MET-min/周）。

2.6. 伦理学审核

本研究方案经高知医学院伦理委员会审核批准（2017年9月25日批准，批准号29-110）。该临床试验方案已于2017年9月28日注册，即UMIN000029321。

三、研究结果

基线数据显示腰围、总胆固醇和TGs有显著差异（表3）。我们发现两组间的腰围有显著性差异（p= 0.00）。电解氢水组（N = 91）的腰围为94.02 cm，而FW组（N = 90）的腰围为97.79 cm。电解氢水组的腰围均小于FW组。我们发现两组间的总胆固醇有显著性差异（p= 0.00）。电解氢水组（N = 91）总胆固醇为217.44，FW组（N = 90）总胆固醇为202.53。电解氢水组的总胆固醇均高于FW组。我们发现两组间的tg值存在显著差异（p= 0.00）。电解氢水组（N = 91）的值为182.66，FW组（N = 90）的值为143.24。电解氢水组的TG水平均高于FW组。 表3.电解氢水组和FW组的基线特征。

本报告中的值显示了从第1次访问(基线）到第4次访问（参与者开始饮酒后3个月）的变化量。当变化量为正时，访问4的测量值高于访问1，当变化量为负时，访问4的测量值低于访问1的测量值。

3.1. 主要分析

181例患者（电解氢水组91例，FW组90例）被随机分配，采用意向治疗分析进行评估（表4）。主要分析显示，主要终点（腰围情况的变化）和次要终点均无显著差异。 

表4.电解氢水组和FW组在3个月后腰围情况的基线变化。

3.2. 层状分析

由于主分析中无显著性差异，我们采用分层分析。在每个分层分析中，有181例被作为主分析。当结果按性别进行分层时，在男性和女性中都没有发现显著差异。当根据有高血压病史对结果进行分层时，在有高血压组和无高血压组中均未发现显著性差异。当结果根据糖尿病的存在进行分层时，我们发现无糖尿病组的血糖水平有显著性差异（p=0.03）。电解氢水组（N = 78）显示血糖水平下降（2.32），而FW组（N = 66）升高了0.53。糖尿病组间无显著性差异。当结果按存在血脂异常进行分层时，有血脂异常组和无血脂异常组均无显著性差异。

对健康行为也采用了类似的分层分析。当结果按饮酒习惯进行分层时，我们发现没有饮酒习惯组血糖水平有显著差异（p=0.04）。电解氢水组（N = 37）显示血糖水平升高（0.76），而FW组显示下降（6.20）。我们发现有饮酒习惯的一组的体重变化有显著性差异（p=0.04）。电解氢水组（N = 54）体重下降0.79，FW组体重下降0.03。当结果按吸烟状况进行分层时，布林克曼指数大于700的两组和布林克曼指数小于700的两组均未发现显著差异。 在高体力活动的情况下，我们发现两组的腰围变化量有显著差异（p=0.01）（表5）。电解氢水组（N = 15）减少了1.87 cm，而FW组（N = 12）增加了0.96 cm。

表5.在高体力活动的情况下电解氢水组和FW组3个月后基线的变化。

在适度的体力活动中，我们发现8-OhdG的变化量存在显著差异（p=0.02）（表6）。电解氢水组（N = 24）增加了0.79，而FW组（N = 23）减少了0.73。

表6.适度的体力活动中电解氢水组和FW组在3个月后的基线变化。

在体力活动水平较低的情况下，我们发现总胆固醇的变化量有显著性差异（p=0.02）（表7）。电解氢水组（N = 45）下降了9.84，而FW组（N = 44）下降了1.00。此外，我们还发现HDL-C的变化量存在显著性差异（p=0.02）。电解氢水组（N = 45）下降了1.49，FW组（N = 44）下降了2.18。

表7.电解氢水组和FW组3个月后总胆固醇基线的变化。

表8显示了腰围与体力活动水平的电解氢水之间的关系。根据“国际体育活动问卷（IPAQ）数据处理和分析指南-短表和长表”，在完成问卷的165个案例中，参与者被分为三组：高体力活动、中等体力活动和低体力活动。在将体育活动水平分为高、中、低后，并根据性别和吸烟进行调整后，高体力活动组的−2.72（95%可信区间：−5.04，−0.41）有显著相关性。

表8.3个月电解氢水干预后腰围较基线的变化，按体力活动强度进行分层。

在本研究中，在任何一组中均未观察到不良事件。

四、讨论

通过随机对照试验，尽管没有观察到显著差异，但在高体力活动人群的亚组分析中发现了积极结果。在高体力活动组中，经过3个月的电解氢水（电解碱性水）干预后，腰围成功减少了1.78厘米。这种效果不受吸烟等其他因素调整的影响。日本卫生劳动福利部在代谢综合征和前代谢综合征人群的指导手册中描述，腰围减少1厘米相当于内脏脂肪减少1公斤。Karlsson等人通过分析使用英国生物银行队列（n = 325,153）开发的性别分层的内脏脂肪组织质量的非线性预测模型，报告说内脏脂肪增加1公斤会使女性患2型糖尿病的风险增加7.34倍（95% CI = 4.48–12.0），男性为2.50倍（95% CI = 1.98–3.14）。根据这些信息，估计在高体力活动组中，接受电解氢水干预3个月的对象，女性患2型糖尿病的风险至少降低了1/7.34，男性降低了1/2.50。至于体重平均减轻了0.2公斤，推测这是由于内脏脂肪减少和肌肉增加的结果。

除了代谢综合征和前代谢综合征参与者的基线氧化应激状态外，高体力活动组应该具有相当大的氧化损伤，因为氧化应激的主要来源是线粒体产生能量。这表明可能存在一个影响体型的氧化还原机制，特别是在高体力活动受试者群体中。当按体力活动的强度分层时，腰围变化的差异是可以理解的，因为已经证明通过规定的非监督运动可以减少腰围。当运动与饮食控制结合得很好时，可以在3周的干预后完全治愈代谢综合征。因此，高体力活动在减少腰围方面发挥了关键作用，这是代谢综合征的标准之一。上述可能由剧烈运动引起的氧化损伤应通过清除剂处理，否则将导致不良后果。

电解氢水摄入应该有效地掩盖了剧烈运动引起的氧化应激增加。即使在亚组分析的小样本量中，高体力活动层之间的干预组和对照组之间的差异也足够显著以被检测到。显示电解氢水效应减少氧化损伤生物分子的趋势的结果包括尿8-OHdG和硝基酪氨酸的结果。这种趋势也在FW（普通水）组中增加的HbA1c和血糖水平中观察到，而在电解氢水组中它们减少。此外，电解氢水的抗炎效果通过hs-CRP、脂联素、MCP-1和TNF-α的变化表明，在电解氢水组中它们的增加较少或减少。尿8-异前列腺素在电解氢水组中趋于更多地减少。这种电解氢水效应的趋势与之前的研究一致，后者显示了电解氢水消费后超氧化物歧化酶减少。

这些发现可能解释了高体力活动组中腰围减少的原因。在高体力活动的亚组中，FW摄入组氧化损伤增加，而电解氢水摄入组显示出氧化损伤减少或增加较少。这表明饮用电解氢水抑制了由高体力活动引起的氧化损伤的增加。因此，它可能有助于代谢系统和腰围减少。需要进一步的研究和更大的样本量来确认电解氢水与高体力活动的结合效果。

这项研究也有若干局限性。首先，即使经过随机分组，电解氢水组和FW组的一些基线特征也存在显著差异。这项RCT的不显著结果可能至少部分来源于基线特征的明显不均匀分布，包括作为主要终点的腰围；作为次要终点之一的TGs；以及TNF-α。因此，进行后续的分层和亚组分析对于调查被忽视的关联很重要。其次，我们的研究进行了三个月，这可能太短，无法检测到电解氢水消费的效果。LeBaron等人报告了一个类似的24周干预研究的结果，该研究的结果显示，与安慰剂相比，补充高浓度氢气丰富水显著降低了血液胆固醇和葡萄糖水平，减轻了血清HbA1c，并改善了炎症和氧化还原稳态的生物标志物（p < 0.05）[33]。此外，他们的报告中氢气倾向于促进BMI和腰臀比的轻微减少[34]。我们可能需要延长研究时间来确认电解氢水效果的积极结果。第三，样本量可能不足以检测主研究中的任何差异。第四，由于没有控制总水量，所以不知道来自供应电解氢水和FW设备以外的水源饮水的效果。应当注意的是，高体力活动组中电解氢水效果的结果也只是一个概念验证，并不足以作为临床推荐的依据。最后，高体力活动组中电解氢水效果的新发现是基于使用自我管理问卷收集的数据。因此，应该注意到可能在电解氢水和FW组中随机发生的体力活动组的分类错误的可能性。

五、结论

在本研究中，作为电解氢水对代谢综合征和代谢前综合征的健康影响，仅在高体力活动人群中观察到腰围的下降。我们认为，对于那些患有代谢综合征和代谢前综合征的人，即氧化损伤水平据说高于健康受试者，高体力活动将有助于减少腰围。体育活动或运动会增加氧化损伤，但摄入电解氢水会抑制或减少这些影响。

Moribe R, Minami M, Hirota R, J-P NA, Kabayama S, Eitoku M, Yamasaki K, Kuroiwa H, Suganuma N. Health Effects of Electrolyzed Hydrogen Water for the Metabolic Syndrome and Pre-Metabolic Syndrome: A 3-Month Randomized Controlled Trial and Subsequent Analyses. Antioxidants. 2024; 13(2):145. https://doi.org/10.3390/antiox13020145