神奇的气体分子—— 氢分子：不只是神奇水的传说

神奇水的传说

世界上有不少地方流传着“神奇水”或“长寿水”的传说，其中以法国卢尔德圣泉最具传奇色彩。据说该泉水能防病治病，不少患者饮用泉水后伤病不治自愈，每年都吸引着世界各国不同民族的人到那里去朝圣。

图1 法国卢尔德圣泉

后来研究人员发现泉水中含有丰富的氢气，推测该泉水的养生保健作用很可能与其含有氢气有关，并且根据水中含有丰富的氢气这一客观现象，提出神水治病的根本原因“可能就是氢气”。

一、氢气：既熟悉又陌生的气体

氢是现存最丰富、最轻的元素。它是一种无色、无味、高度易燃的双原子气体物质，分子式为H2。人体内，结肠细菌每天可以产生大约12L的氢气，正常人的终末呼气中，氢气的浓度水平约为5−10ppm[1]。氢分子不仅可以内源性产生，还可以外源性摄入，其中包括吸入氢气、注射氢盐水、饮用富氢水。此外，在溶有氢气的水中洗澡、富含氢气的眼药水也是摄入氢分子的常用方法[2]。

图2氢分子的不同摄入方式

二、氢分子医学：方兴未艾 值得关注

关于氢分子的医学生物学效应，1975年《科学》杂志就有报道，但是一直没有受到学术界的关注。2007年，日本学者太田成男教授等人[3]发现氢分子作为一种新型抗氧化剂，可以选择性地还原羟自由基，从而有效地保护细胞。其他研究者探索了氢分子在不同领域的保护或有益作用，包括缺血再灌注损伤[4]、器官移植[5]、炎症[6]和急性辐射综合征[7]。氢分子的这些功能可能与其有效的抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗过敏作用有关。

图3 氢分子在不同系统中的输送

三、氢分子：抗炎、抗氧化作用受关注

氢分子能选择性清除体内有害有毒自由基，从而减轻毒性自由基对机体的杀伤。此外，氢分子能够显著增加体内多种抗氧化酶的活性（如SOD、GSH），提高身体抗氧化损伤能力，减少活性氧等对细胞的氧化损伤。另有研究表明，氢分子可以通过激活细胞内一些重要的信号通路发挥抗炎、促进细胞恢复、增强机体免疫等作用。

图4

四、氢分子：潜在的辐射防护剂？

暴露在电离辐射下会导致基因突变、诱导细胞死亡和致癌[8]。对辐射最敏感的器官包括造血系统[9]、胃肠系统[10]和生殖系统[11]。受电离辐射影响的器官内T淋巴细胞和巨噬细胞增加，从而诱导炎症介质分泌，促进自由基的释放，大量的自由基会破坏细胞内的DNA、蛋白质等物质[12]。

图5

暴露于电离辐射会产生大量的活性氧(ROS)(图6)，研究者将其归因于炎症和纤维化介质的上调，以及正常的氧化还原系统的破坏[13]。这提示我们，抗炎和抗氧化应激损伤可能是减缓电离辐射毒性的策略之一。氢最初被认为是一种新的抗氧化剂，后来被证明具有清除羟自由基的能力[14]。氢分子的辐射防护作用通过多种途径发挥作用，影响自由基、炎症、细胞凋亡等。

图6 氢的生物学效应图解

五、辐射防护效应的研究与发现

在细胞水平，Terasaki[15]等人照射了A549细胞，发现在细胞膜具有足够的通透性的情况下，氢气可以显著降低PBS中氧化的HPF产生的绿色荧光，这表明氢气能有效地降低活体肺上皮细胞辐射产生的活性氧。

在动物水平，钱等人[16]发现电离辐射损伤后雄性大鼠的组织中，粘膜中性粒细胞浸润明显，绒毛变短，绒毛上皮丢失，而富氢盐水的干预改善了这些变化。

在临床试验中，康等人[17]开展了一项安慰剂对照的随机试验，发现饮用富含氢气的水6周后，血液中活性氧代谢产物水平较低；患者的生活质量(QOL)得分明显高于饮用安慰剂水的患者。人们对安全有效的辐射防护剂的需求一直很大，目前唯一获得美国FDA批准的辐射防护剂是合成的硫醇氨磷汀[17]，但存在保护时间短、给药途径不利、毒性较高等缺点。氢气使用方便、副作用小、疗效好，是一种潜在的辐射防护剂。目前氢气应用的临床试验很少，且氢分子的分子机制及其主要分子靶点仍不清楚，仍然需要我们去探索。

后记

大创的小伙伴们也开展了氢分子与神经精神疾病防治（抑郁症、自闭症）的基础与人群研究，相关研究发现也已公开。学校法医学院研究团队在也药物成瘾领域做了大量的研究工作。相信随着人们对氢分子认识的不断深入，氢分子的神秘面纱终将被揭开。

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参考文献

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