节选自保健医学杂志11卷2号，pp-,年
关键词：氢、疗法、活性氧种
氢气
氢hydrogen的原子序列号为1，其原子核仅由一个带正电的质子构成，一个带负电的电子围绕它转动（Fig.3）。
由于氢原子的电子运行的K轨道上有两个电子就能稳定下来，因此氢就以氢分子H2形式达到稳态（Fig.4）。氢分子无色无味。氢很少以氢分子的形式存在，大多像水那样与氧结合或与其他元素结合后，以化合物的形式存在。在人体内，以水为代表，蛋白质、脂质和碳水化合物中都含有氢原子，并且体内大多数其他化合物也都含有氢原子。氢原子的原子核由一个质子组成，也存在极少数的除了质子之外还拥有一个中子的（氘）或两个中子的（氚）。它们的化学性质由围绕原子核运动的电子决定，是相同的，但因为原子核结构不同，所以物理特性不同。
氢气在自然界非常少见，大多与其他元素结合着存在，但对水进行电解或将锌和盐酸混合在一起就会产生氢气。氢具有易燃特性。燃烧是指与氧结合，对氢、氧混合气体点火会爆燃。氢气具有易与氧结合的特点。这就是将氢气用于医疗目的的原因。11.氢疗法在活性氧种之中，具有极强氧化能力的那些活性氧通过损伤细胞和组织而引起各种疾病。特别是羟基自由基?OH和过氧亚硝基（ONOO-），毫不夸张地说，它们是有害活性氧。氢分子H2与羟基自由基反应并将其转化为水。H2+2(?OH)→2H2O此外，已知过氧化物和一氧化氮反应产生的过氧亚硝基与蛋白质反应后，会引起细胞凋亡和坏死，杀死细胞5）。氢被认为可以选择性地消除这些羟基和过氧亚硝基，但作为氢疗法摄取氢气的方法有以下四种：1.氢气吸入可以通过吸入方式把氢气发生器电解水时所产生的氢气经肺部摄入到血液中。氢气吸入的作用速度特别快，被认为是应对紧急氧化应激的最有效方法2）。尽管市场上已有安全优质的氢气发生吸入产品，但它们的价格仍然昂贵。2.喝氢水15,16）氢在正常条件下溶于水。在玻璃容器和塑料容器中氢气会逃逸掉，但用铝制容器则能够保存很长时间。由于氢也能通过皮肤吸收，因此也可以在泡澡时或以化妆水方式摄取。但是，常温常压条件下的氢气在水中的溶解度约为1.57ppm，所以它与数个%浓度的氢气吸入相比，能摄取的氢气量要低得多。市场上有许多类型的氢水机，也有通过以下反应方式制造氢水的镁棒在销售，只需将镁棒浸入水中即可产生氢气。Mg+2H2O→Mg(OH)2+H23.静脉滴注氢饱和生理盐水将氢气溶解于点滴用生理盐水中的方式，可在静脉内和腹膜腔内注入氢17、18），也可用于滴眼19）。4.皮肤浸泡氢水通过直接让皮肤浸泡在氢水中的方式，不仅可以通过皮肤，还可以通过血液循环输送到全身11,20、21,22,23）。市场上也已经有浸在浴缸或洗脸盆中、以电解方式产生氢气的设备。12.氢气在体内的运输路径氢要在身体各处消除活性氧种，就必须要到达体内存在活性氧种的地方。Fig.5显示了迄今为止已知的氢的运输路径。基本上，与氧气被运送到全身器官、组织、细胞一样，氢进入血液是大前提。由于氢分子小，所以具有通过被动扩散而迅速穿过生物膜并扩散到细胞溶胶的物理特性11）。此外，氢在短时间内到达细胞的核和线粒体，保护核DNA和线粒体2）。由此估计，它像氧气一样通过扩散从肺进入血液中，然后被运送到全身，再通过从毛细血管扩散到组织液中，并被吸收到细胞内。它与氧气的不同之处在于，不存在或是无法确定有没有相当于红细胞内的血红蛋白那样的氢气转运物质。并且，氢通过脑血屏障后转移到脑内11）。当以氢水形式饮用时，它可能直接作用于消化管内，或者从消化管上皮转移到血液内，然后分布到全身。大肠内的一部分细菌能生成氢气，但这些氢气作为肠内气体被排出，同时也从呼气中被排出24）。氢气通过扩散转移到组织内，这也可通过用氢水滴眼后的动物眼球玻璃体内迅速检测到氢这一现象推断出来19）。另外，通过将皮肤浸入氢水中，氢气会经皮肤到皮下，以及经皮肤再通过血流转移到全身11、20、21、22），甚至能扩散到血管梗塞、血流停止了的心脏患部25）。人体动脉血和静脉血的氢气浓度在4%或3%浓度的吸氢后，可通过气相色谱法测量25）。有报道说，氢气浓度在吸氢后20分钟达到高位平台(10-20μM/L)，接着在停止吸氢后，动脉血在6分钟后、静脉血在18分钟后从平台下滑至10%水平。关于吸氢达到的血液中氢气最高浓度，有报告称要比静脉注射溶解到生理盐水中的氢还要高大约10倍26)。
通过吸氢摄入到体内的氢分子在遇到活性氧种之前就离子化了的场合，可能使各种生理功能发生变化。然而，氢分子的能量是由H1s轨道重叠产生的能级，它比两个孤立的氢原子的能量之和还低，因此氢分子是稳定的27）。氢分子的能量是由H1s奥尔维亚的重叠组成的能量顺序，并且低于两个孤立氢原子的能量之和，因此氢分子状态被认为是稳定的27）。理论上似乎也存在氢分子离子H2+，但在通常条件下它是非常不稳定的，所以据说一般它是不存在的。
如果从氢分子产生氢离子H+，由于它也跟体液的pH有关，所以被认为很重要，但据知，目前还没有有关从氢分子产生氢离子的报告。实际上，对吸氢对各种生理功能指标影响的测定结果，体温、血压、心率、氧浓度、二氧化碳浓度、动脉血和静脉血的pH等均没有变化25）。
13.氢气发生装置
如今，人们期望将氢作为替代化石燃料的清洁能源。为了大量制造氢气，使用了一种从碳氢燃料中分离碳和氢的称为水蒸气改性的方法。在科学研究领域中，例如在气相色谱法中使用氢气，并且为此而需要使用氢气瓶。但是，用于医疗目的的氢气不是以碳氢燃料（石油或天然气）为原料的，基本上为了在使用氢气的地点能安全生成所需量的高纯度氢气，都采用水的电解方法来制氢的氢气发生装置。图6示出了通过电解方法制氢的原理。水通过电解，从H2O解离度为H?+OH?，在阳极产生氧气（O2），在阴极产生氢气（H2）。带正电荷的H?被拉拽到阴极，带负电荷的OH?被拉拽到阳极。在+极，经以下反应生成O2。
4(OH?)→2H2O2→2H2O+O2
在－极从电极获取电子(e?)，经以下反应生成H2。
2H?＋2e?→H2
在水的电解中，由于使用纯水时电导率非常低，因此为了提高电导率而使用添加了KOH、NaOH或H2SO4等碱或酸性物质的水。吸氢装置是将通过水的电解而产生的氢气通过导管引导至使用者的鼻腔附近或鼻腔内并呼吸。氢水是通过在水中鼓泡注入所产生的氢气制造的。
14.氢气发生装置的安全性当前市场上的氢水生成器和氢气发生器均通过电解水产生氢气。尤其是氢气发生呼吸装置，从可便携的小型置到可同时多人吸氢的大型装置，多种多样的产品在市场上销售，被用于个人、医院、诊所、整骨院、运动俱乐部、美容院等。然而，年Kurokawa等人28）表示，虽然市面上有很多吸氢装置在销售，但因为氢气无味、易燃有爆炸危险，因此吸氢装置的安全性必须有担保。Kurokawa等人表示，在氢气浓度分别为4％、10％、15％、20％和％的条件下进行了实验，在4％和10％的条件下未发生燃爆，但在20％的浓度下，则发生了最危险的大爆炸。对于氢气的燃烧反应不只是本文论及，一直以来有很多这方面的详细研究。三宅29）表示，氢气爆炸是存在爆炸极限的，根据美国矿务局采用的装置得到数据，空气中的氢气爆炸极限浓度在4.0％～75％。Kurokawa等人并未照搬美国矿务局的上述实验方法，尽管由于未披露详情而未知其详，但根据他们独自研发的实验系统证明了只要氢气浓度不超过10％就是安全的，并且据此安全标准研制出10％浓度以下的吸氢装置MHG-α。于预防氧化损伤为目的的高效的抗氧化治疗。从那以后，主要通过培养实验和动物实验，发现氢气对于许多病理状况都有效。
16.临床应用16-1）认知功能与氢：Nagata等人30）曾报道过，约束小鼠行动会产生氧化应激，从而导致学习和记忆能力下降，但喂了氢水的小鼠，其学习和记忆能力、空间认知功能这些认知功能障碍却得到了预防。这是因为氢水恢复了因约束压力而减少了的海马齿状回的神经增殖，因此氢水在改善精神障碍上也是有用的。16-2）帕金森病：帕金森病被认为主要是由于与线粒体功能障碍有关的氧化应激导致了黑色多巴胺能神经元的丧失。Fu等人31）报告说，给6-羟基多巴胺诱导黑质纹状体变性的帕金森病模型大鼠喂食氢水，同时防止了黑质纹状体变性的形成和发展。类似地，也有关于帕金森病的报告指，给帕金森病患者服用氢水48周后，根据帕金森病临床指标UPDRS判断，显示具有明显的改善作用15）。16-3）类风湿关节炎（RA）：RA是一种自身免疫性疾病，会因中性粒细胞等免疫细胞引起炎症造成氧化应激而加剧，在RA患者的血液中发现有羟自由基和过氧亚硝基等具有很强细胞*性的活性氧种。Meng等人32）报告说，使用RA模型小鼠分为给氢组和对照组进行研究发现，氢抑制了病情的进展。此外，当在含有过氧化氢的培养基中测试人成纤维样滑膜细胞时，氢抑制了细胞分裂，但这些氢的作用是基于与细胞分裂有关的MAPK和NF-kB的活性受到了抑制。Ishibashi等人17）报告说，持续5天给类风湿性关节炎患者静脉注射mL的含1ppm氢的生理盐水，通过用类风湿性关节炎的标志物来分析氢的效果，结果显示，氢气在改善类风湿性关节炎方面是有效的。16-4）糖尿病：Kamimura等人33）使用二型糖尿病模型小鼠研究了氢的作用。长期饮用氢水可显著降低体脂肪和体重，推测这是因为氢水增加了具有促进脂肪酸和葡萄糖消耗作用的成纤维细胞增殖因子21的表达，从而增加了氧气消耗量和二氧化碳的排泄量，激活了能量代谢，最终降低了血浆中葡萄糖水平、胰岛素和甘油三酸酯水平。16-5）皮肤疾病：Yoon等人34）实验研究了氢对小鼠2,4-二硝基氯苯诱导发病的特应性皮炎的影响，文章表示，氢水可减轻症状，这是因为氢气提高了可还原过氧化氢的酶即谷胱甘肽过氧化物酶的活性而减少了炎症细胞因子，降低了引发哮喘、花粉症、特异性皮炎等过敏反应的抗体即血清中的免疫球蛋白E的水平，由此可见氢气通过换届免疫反应起到了缓解症状的作用。Ono等人26）在一项人体研究中报告说，氢气可有效治疗急性红斑皮炎。Asada等人23）在对40多岁的男性和女性进行的一项研究表示，在41℃的氢水中泡澡或用氢水洗脸，不但可以减少内脏脂肪和LDL-胆固醇，还使皮肤斑点的黑头变小变淡了。此外，Kato等人35）报告说，在使用紫外线（UVA）照射的成纤维细胞OUMS-36进行的培养实验中，I型胶原的产生量因氢水而增加了约2倍，并且在使用角质形成细胞HaCaT的培养实验中，氢水抑制了紫外线照射引起的细胞死亡。此外，在人体实验中显示，氢水浴具有改善皮肤皱纹的作用。16-6）缺血再灌注：野田36）用小鼠视神经作为脑白质模型，并在脱氧和脱葡萄糖条件下对切除下来的视神经进行灌注研究发现，预先喝了氢水的小鼠视神经，其复合活动电位的消失程度也很小，且在再灌注后显著恢复。推测这是由于氢的活性氧去除作用，在喝氢水的小鼠的少突胶质细胞中显著抑制了氧化损伤标志物8-氧鸟嘌呤的蓄积。Cardinal等人37）研究了氢气对大鼠同种异体肾移植的影响。他们将Lewis大鼠的双侧肾脏移植到了BrownNorwegian大鼠身上，然后给了饮用了长达天的氢水。结果发现，饮用了氢水的大鼠的肾移植的预后非常好，这是由于除了氢作为抗氧化剂的作用以外，它还具有炎症的预防作用。还有使用动物模型进行的心肌梗塞的研究。Hayashida等人38）在大鼠心脏进行了缺血再灌注实验，从氢气促进了左心室的功能恢复来看，吸氢对与冠状动脉再通相关的缺血再灌注损伤是有效的。16-7）血液透析：透析患者的死亡率在5年内为39.2％，在10年内为64.1％，死亡的主要原因被认为是心脑血管并发症。Nakayama等人18）在日本的7家医疗机构以名患者为调查对象，在比较加氢血液透析疗法“电解水透析”（例）和常规透析（例）的预后时发现，与常规透析相比，进行电解水透析降低了41％的死亡和心脑血管疾病（充血性心力衰竭、缺血性心脏病、中风，缺血导致的下肢截肢等）的发作风险。电解水透析是由株式会社日本多宁与东北大学慢性肾脏病透析治疗联合研究部门合作开发的一种透析疗法，为稳定且大量生成含氢水而在血液透析系统中嵌入了水电解系统。16-8）青光眼：据说氧化应激和硝化应激在青光眼的神经退行性病变中起重要作用。Yokota等人39）研究了在添加了一氧化氮供体S-亚硝基-N-乙酰青霉胺（SNAP）的培养条件下氢气对大鼠视网膜组织的影响。SNAP减少了神经细胞层和内颗粒层中的细胞数量，但在氢气存在下，细胞数量的减少受到了抑制。其作用机制是，过氧化亚硝基通过一氧化氮自由基与超氧化物反应而产生，氢气通过去除过氧化亚硝基，防止了视网膜细胞的氧化应激而发挥了神经保护作用。16-9）软骨病：Hanaoka等人40）研究了在添加了一氧化氮供体SNAP的培养条件下，氢气对猪的中足趾节关节的软骨和大鼠的膝关节半月板的影响。在SNAP作用下软骨细胞死亡了，但添加氢气后细胞死亡受到抑制。过氧亚硝基减少了构成软骨的蛋白质并增加了基质金属蛋白酶的产生，而氢气则抑制了过氧亚硝基的作用。因此，推测氢气对关节损伤有治疗作用。16-10）癌症：Saitoh等人41）通过使用人舌癌细胞（HSC-4）和纤维肉瘤细胞（HT-）的培养实验对氢气作用进行了验证。氢气减少了羟基自由基并抑制了HSC-4细胞的增殖。在HT-细胞上，氢气抑制了细胞的增殖，引起细胞的变性，抑制了浸润。根据这些事实得出结论，氢气对肿瘤的生长和浸润具有抑制作用。此外，Asada等人42）报告说，使用Ehrlich腹水癌细胞进行培养实验，发现氢气有抗肿瘤作用，在向氢水中加入铂金胶体（0.3ppmPtin4%polyvinylpyrrolidine）后，抗肿瘤作用进一步增强。Kato等人43）表示，通过添加铂金胶体，氢与铂金结合后，抗氧化作用更加强大。另外有症例报告显示，一名因胆囊癌而发生肝转移的72岁妇女虽进行了化疗，也未能抑制癌症的进程，同时还出现胰头周围淋巴结转移，但在给这位病人采取氢气疗法3个月后，其肿瘤缩小并最终恢复到能正常生活的程度44）。Liu等人45）使用胶质母细胞瘤小鼠模型研究了高浓度（67％）吸氢疗法的效果，发现它抑制了肿瘤的增殖并延长了生存期。16-11）代谢综合症：尽管处于初步实验阶段，但人体研究中氢气的作用已有报道16）。该报告提到，氢水摄入后出现了抗氧化酶SOD显著上升、HDL-胆固醇上升和总胆固醇的下降。16-12）慢性阻塞性肺疾病：慢性阻塞性肺疾病COPD常见症状有，肺部慢性炎症、巨噬细胞、嗜中性粒细胞、T淋巴细胞和成纤维细胞的过度活化。虽然有类固醇和抗胆碱药等的吸入等疗法，但目前尚无特别有效的治疗方法。氧化应激被认为是COPD的病因，在COPD患者呼吸道上皮的粘液、呼出的气体和尿液中均发现了氧化应激标志物H2O2和NO，它们是氧化应激的标志。众所周知，羟基是由H2O2产生的，同时，据称与COPD的发病高度相关的过氧亚硝基则是通过NO与超氧化物的反应而产生的。由于分子氢能消除羟基自由基和过氧亚硝基，因此作为一种假说，估计氢气疗法可能对治疗COPD有效46）。17.后记迄今为止，氢气（H2）主要是在各种疾病由来细胞的培养实验和动物实验中被证明有效，并且暗示有可能对多种多样的人类疾病有效。氢气的作用之一在于它能消除伤害细胞和组织的反应活性强的活性氧种的羟基自由基和过氧亚硝基。但在本综述中虽未提及，但似乎氢气的作用不仅限于去除活性氧，并且正在变得清楚的是，氢气的作用非常多样化，它还有抗炎作用、抗过敏作用和促进能量代谢的作用等11）。此外，也已经证明了氢气也参与基因表达的调节和生物信号的传导。虽然还处于动物实验研究阶段，但期待今后能搞清楚氢气的详细作用机制。尽管已经证明氢气疗法对许多疾病有效，但似乎应该将氢本身视为一种辅助疗法，而不是单凭氢气就能够预防或治愈疾病。网上充斥着很多有关氢疗法方面的资讯。最常见的就是“氢水有效吗？”这种。一时之间，氢水已经在市场上销售，用PET瓶包装，但由于氢气很容易透过PET瓶逃逸掉，因此在到达消费者手中时已几乎没有了氢气。近年来，也有一些地方将氢水陈列在店头销售，它们已采用氢气无法穿透逃逸掉的特制的铝制瓶。也有家用氢水生成器销售，就连可用于大量吸氢、治疗缺血再灌注损伤的那类氢气发生吸入装置（吸氢机），也已经开发出了没有爆炸危险的新产品。方便、安全而又无害的氢气，我们希望，根据之前主要从培养细胞和动物实验中得到的结果，透过更多的人体临床研究成果，让它对人们的健康作出贡献。免责声明：部分图片、文字来自互联网公开渠道，不能识别其来源，如有侵犯版权，请联系删除。
温馨提示：根据《食品药品监督管理条例》，氢气不能替代药物治疗。
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