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摘要：医学气体在临床中有着广泛的应用,以往被认为是生理性惰性气体的氢气，近研究表明它不仅具有抗氧化作用,同时具有和抗细胞凋亡作用,在缺血再灌注损伤、动脉粥样硬化、代谢综合征等多种系统性疾病中发挥保护作用,其生物学意义值得深入研究,并可能启动了一种新的生物医学研究领域。
医学气体在临床中有着广泛的应用,如氧疗、高压氧用于低氧血症、心脏呼吸骤停、缺血性脑损伤等疾病。氢气是一种无色、无味、具有还原性的双原子气体,被认为是一种生理性惰性气体,但近年来研究发现,氢不仅具有抗氧化作用,同时具有抗和抗细胞凋亡作用。分子氢可能启动了一种新的生物医学研究领域,可能是另外一种具有作用的医学气体。
一、H2的产生及代谢
在人体细胞中由于不存在氢化酶,所以氢不能内源性产生。但是,在大肠内通过降解碳水化合物来获得能量,主要是植物细胞的多糖或淀粉通过氢化酶产生 氢气。氢一旦进入血液循环,肺是的排出途径,另外氢也可通过排气或结肠内的微生物代谢,转化为 H2S、甲烷和乙酸排出。
二、H2生物学效应及机制
羟自由基和过氧化亚硝酸离子具有非常强的氧化性,可使核酸裂解、脂类过氧化和蛋白活性丧失。氢能选择性减少羟自由基和过氧化亚硝酸离子,另外氢保护细胞的作用可能与增强抗氧化酶的活性如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和加氧酶-的作用有关。H2可通过抑制caspase3的活性具有抗凋亡作用。氢在各种损伤模型中具有性反应作用,在氧化应激诱导的炎性反应中氢下调炎性反应因因子IL-1β,IL-6，趋化因子和TNF-α水平。
三、氢的病理生理学意义
研究表明,氢具有调节脂质代谢,抑制过敏反应,减轻缺血再灌注、放射线和性疾病造成的损伤,同时可减轻物在肿瘤过程中的副反应,具有重要的病理生理学意义。
3.1 缺血再灌注损伤
氢对器官缺血再灌注损伤具有广泛的保护作用。研究表明,氢对心脏、肝、小肠、脑及视网膜动脉等器官缺血再灌注损伤均具有保护作用。吸入H2(0.5%~2%）可减少大鼠缺血再灌注损伤后心肌梗死面积,减轻心肌重塑,改善左室发展压,改善心脏功能。吸入(1%~4%)的 H,可减轻小鼠肝脏缺血再灌注损伤,抑制肝细胞凋亡,使血清中谷丙转氨酶和肝中丙二醛水平降低。大鼠小肠缺血再灌注模型中,给予静脉注射饱和氢盐水(5 mL/kg),可减轻小肠再灌注损伤,具有明显的抗和抗氧化作用。氢可通过羟自由基有效的减轻视网膜缺血再灌注损伤。腹腔注射氢盐水( 1 mL/100 g),可明显减少大鼠脑梗死面积和水肿,降低缺血脑区8-羟基脱氧鸟苷、白细胞介素-1β,TNF-x,抑制 caspase3 的活性%。氢可能是一种有效的减轻缺血再灌注损伤的有效方式。
3.2 代谢综合征
氧化应激在代谢综合征的发病过程中发挥着重要的作用,以≥40 岁具有代谢障碍的人为研究对象,饮用富氢水可使超氧化物歧化酶增高39%,高密度脂蛋白增高 8%,而总胆固醇/高密度脂蛋白降低13%,以上。研究表明,饮用氢水可能是一种新的防治代谢综合征的方法。在Ⅱ型糖尿病患者研究中发现,每天服用富氢水( 0.55 ~0.65 mmol/L),持续 12 周,低密度脂蛋白和尿中 8-异前列腺素水平明显降低,同时是氧化低密度脂蛋白和游离脂肪酸水平降低,而脂联素和超氧化物歧化酶水增高。apoE（-/-）小鼠是一种自发性动脉粥样硬化模型,饮用饱和氢水可使粥样硬化斑块明显减小,说明氢对动脉粥样硬化具有一定的防治作用。
3.3急性放射病
在放疗前,人淋巴细胞_1 培养液中给予饱和氢后,可明显抑制离子辐射诱导的凋亡,具有增强细胞活性的作用;腹腔注射饱和氢盐水,可保护胃肠道内皮细胞避免辐射造成的损伤,减少血浆中丙二（malondialdehyde,MDA)生成和肠 8-羟基脱氧鸟苷的水平,增强血浆中内源性抗氧化酶水平,具有选择性羟自由基的作用;同时临床研究表明饮用富氢水可以改善接受放疗的肝癌患者的生活质量,抑制放疗过程中自由基的过度产生。
3.4 器官移植
将路易鼠的肾脏移植到挪威鼠体内后,每天饮用含氢水,持续150 d,结果发现饮用含氢水的大鼠移植后肾脏功能改善,抑制了移植后慢性肾病的发生，氧化损伤和炎性介质的产生降低。
3.5 过敏性反应
小鼠饮用富氢水( 0.8 mmol/L),可明显减轻快速过敏反应,抑制磷酸化 FRI-lyn 和下游的信号分子,进一步抑制氧化型NADPH的活性,减少了过氧化氢的产生。
四、氢与器官疾病
研究表明,氢对神经系统、肝脏、胰腺、肺及耳具有广泛的生物学作用,通过抑制炎性反应和过氧物的产挥保护作用。
4.1 神经系统
氢在神经退行性疾病中也具有作用。研究表明,患帕金森病小鼠饮用富氢水,即便氢浓度在0.04 mmol/L,也能显著减少多巴胺能神经元的丧失,减少 DNA 损伤和脂质过氧化”,改善大鼠的认知和记忆功能具有明显的改善作用,其机制主要通过抑制神经炎性反应和氧化应激作用。在乳鼠的在乳鼠的脑出血模型中,研究发现吸入氢可明显降低鼠生长发育后智力衰退和脑瘫的发生率,可改善脑萎缩。
4.2 肝脏
在刀豆蛋白 A 诱导的小鼠肝炎中,由小肠产生的 H,对肝炎的炎性反应具有抑制作用,而且体外实验表明,氢能够抑制刀豆蛋白 A 介导的T细胞的,从而抑制具有组织破坏性TNF-x 和IFN-y的产生。富氢盐水可抑制 CGI，诱导的小鼠肝纤维化和肝,抑制 JNK 和 caspase3 的。
4.3 胰腺
在 L-精氨酸诱导的急性胰腺炎大鼠模型中,研究发现通过静脉注射富氢盐水可以明显减轻L-精氨酸诱导的急性胰腺炎,减轻血清中增高的淀粉酶,抑制中性粒细胞浸润、脂质过氧化和胰腺组织水肿。
医学气体在临床中有着广泛的应用,如氧疗、高压氧用于低氧血症、心脏呼吸骤停、缺血性脑损伤等疾病。氢气是一种无色、无味、具有还原性的双原子气体,被认为是一种生理性惰性气体,但近年来研究发现,氢不仅具有抗氧化作用,同时具有抗和抗细胞凋亡作用。分子氢可能启动了一种新的生物医学研究领域,可能是另外一种具有作用的医学气体。
一、H2的产生及代谢
在人体细胞中由于不存在氢化酶,所以氢不能内源性产生。但是,在大肠内通过降解碳水化合物来获得能量,主要是植物细胞的多糖或淀粉通过氢化酶产生 氢气。氢一旦进入血液循环,肺是的排出途径,另外氢也可通过排气或结肠内的微生物代谢,转化为 H2S、甲烷和乙酸排出。
二、H2生物学效应及机制
羟自由基和过氧化亚硝酸离子具有非常强的氧化性,可使核酸裂解、脂类过氧化和蛋白活性丧失。氢能选择性减少羟自由基和过氧化亚硝酸离子,另外氢保护细胞的作用可能与增强抗氧化酶的活性如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和加氧酶-的作用有关。H2可通过抑制caspase3的活性具有抗凋亡作用。氢在各种损伤模型中具有性反应作用,在氧化应激诱导的炎性反应中氢下调炎性反应因因子IL-1β,IL-6，趋化因子和TNF-α水平。
三、氢的病理生理学意义
研究表明,氢具有调节脂质代谢,抑制过敏反应,减轻缺血再灌注、放射线和性疾病造成的损伤,同时可减轻物在肿瘤过程中的副反应,具有重要的病理生理学意义。
3.1 缺血再灌注损伤
氢对器官缺血再灌注损伤具有广泛的保护作用。研究表明,氢对心脏、肝、小肠、脑及视网膜动脉等器官缺血再灌注损伤均具有保护作用。吸入H2(0.5%~2%）可减少大鼠缺血再灌注损伤后心肌梗死面积,减轻心肌重塑,改善左室发展压,改善心脏功能。吸入(1%~4%)的 H,可减轻小鼠肝脏缺血再灌注损伤,抑制肝细胞凋亡,使血清中谷丙转氨酶和肝中丙二醛水平降低。大鼠小肠缺血再灌注模型中,给予静脉注射饱和氢盐水(5 mL/kg),可减轻小肠再灌注损伤,具有明显的抗和抗氧化作用。氢可通过羟自由基有效的减轻视网膜缺血再灌注损伤。腹腔注射氢盐水( 1 mL/100 g),可明显减少大鼠脑梗死面积和水肿,降低缺血脑区8-羟基脱氧鸟苷、白细胞介素-1β,TNF-x,抑制 caspase3 的活性%。氢可能是一种有效的减轻缺血再灌注损伤的有效方式。
3.2 代谢综合征
氧化应激在代谢综合征的发病过程中发挥着重要的作用,以≥40 岁具有代谢障碍的人为研究对象,饮用富氢水可使超氧化物歧化酶增高39%,高密度脂蛋白增高 8%,而总胆固醇/高密度脂蛋白降低13%,以上。研究表明,饮用氢水可能是一种新的防治代谢综合征的方法。在Ⅱ型糖尿病患者研究中发现,每天服用富氢水( 0.55 ~0.65 mmol/L),持续 12 周,低密度脂蛋白和尿中 8-异前列腺素水平明显降低,同时是氧化低密度脂蛋白和游离脂肪酸水平降低,而脂联素和超氧化物歧化酶水增高。apoE（-/-）小鼠是一种自发性动脉粥样硬化模型,饮用饱和氢水可使粥样硬化斑块明显减小,说明氢对动脉粥样硬化具有一定的防治作用。
3.3急性放射病
在放疗前,人淋巴细胞_1 培养液中给予饱和氢后,可明显抑制离子辐射诱导的凋亡,具有增强细胞活性的作用;腹腔注射饱和氢盐水,可保护胃肠道内皮细胞避免辐射造成的损伤,减少血浆中丙二（malondialdehyde,MDA)生成和肠 8-羟基脱氧鸟苷的水平,增强血浆中内源性抗氧化酶水平,具有选择性羟自由基的作用;同时临床研究表明饮用富氢水可以改善接受放疗的肝癌患者的生活质量,抑制放疗过程中自由基的过度产生。
3.4 器官移植
将路易鼠的肾脏移植到挪威鼠体内后,每天饮用含氢水,持续150 d,结果发现饮用含氢水的大鼠移植后肾脏功能改善,抑制了移植后慢性肾病的发生，氧化损伤和炎性介质的产生降低。
3.5 过敏性反应
小鼠饮用富氢水( 0.8 mmol/L),可明显减轻快速过敏反应,抑制磷酸化 FRI-lyn 和下游的信号分子,进一步抑制氧化型NADPH的活性,减少了过氧化氢的产生。
四、氢与器官疾病
研究表明,氢对神经系统、肝脏、胰腺、肺及耳具有广泛的生物学作用,通过抑制炎性反应和过氧物的产挥保护作用。
4.1 神经系统
氢在神经退行性疾病中也具有作用。研究表明,患帕金森病小鼠饮用富氢水,即便氢浓度在0.04 mmol/L,也能显著减少多巴胺能神经元的丧失,减少 DNA 损伤和脂质过氧化”,改善大鼠的认知和记忆功能具有明显的改善作用,其机制主要通过抑制神经炎性反应和氧化应激作用。在乳鼠的在乳鼠的脑出血模型中,研究发现吸入氢可明显降低鼠生长发育后智力衰退和脑瘫的发生率,可改善脑萎缩。
4.2 肝脏
在刀豆蛋白 A 诱导的小鼠肝炎中,由小肠产生的 H,对肝炎的炎性反应具有抑制作用,而且体外实验表明,氢能够抑制刀豆蛋白 A 介导的T细胞的,从而抑制具有组织破坏性TNF-x 和IFN-y的产生。富氢盐水可抑制 CGI，诱导的小鼠肝纤维化和肝,抑制 JNK 和 caspase3 的。
4.3 胰腺
在 L-精氨酸诱导的急性胰腺炎大鼠模型中,研究发现通过静脉注射富氢盐水可以明显减轻L-精氨酸诱导的急性胰腺炎,减轻血清中增高的淀粉酶,抑制中性粒细胞浸润、脂质过氧化和胰腺组织水肿。
