氫氣分子醫學研究進展－台灣氫水實驗室

氫分子醫學研究進展

本文部分內容將發表在《第二軍醫大學學報》2009

不看本文你不會失去什麼,看了本文你將會了解一個正在蓬勃發展的新領域.

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長期以來，生物學家一直認為，氫是生理學惰性氣體，在潛水醫學領域，使用高壓氫作為呼吸介質，是一種先進的潛水技術，世界上最大潛水深度記錄 700米就是採用呼吸氫氧混合氣的潛水方式。最近的研究強烈提示，氫氣是一種優質的抗氧化物質。而且只需要呼吸或者飲用或註射含氫液體，就可以具有非常明顯治療疾病的效果。我們課題組經過 1年的研究，發現氫確實是非常讓人著迷的。

氫原子在物理學上的貢獻十分巨大，最近有一本書《氫的傳奇》很值得閱讀。實際上，在化學領域，氫同樣具有十分重要的地位。在生物學領域，氫在低等生物生存和進化過程中一直具有十分重要的地位。

在高等生物和人，氫將繼續它的傳奇故事。現在是氫進入醫學領域的時機。請大家千萬不要錯過了解氫在科學上的又一次，也許是最後一次讓世界關注的事件！！！

眾所周知，氫氣具有一定還原性。與氧氣和氮氣類似，氫氣在水等溶液中的溶解度比較低，但氧可與血紅蛋白結合，能夠順利通過呼吸被機體大量吸收，而氫氣和氮氣則不能被大量吸收。在輻射化學領域，曾有人證明在溶液中氫氣可與羥自由基直接反應（ Buxton et al. 1988 ），但這沒有被生物學家所重視。在潛水醫學領域，氫氧混合氣潛水過程存在呼吸數十個大氣壓高壓氫氣的情況，氣體在液體中溶解量隨分壓增加而增加，科學家曾試圖證明高壓情況下，氫氣或許可與氧在溶解狀態下反應，或者與高活性自由基發生反應，但研究並沒有獲得該反應存在的直接證據（ Kayar et al. 1994 ）。因此，大部分生物學家，特別是潛水醫學家一直認為，氫氣在生物體內不能表現出還原性，或者氫氣不會與生物體內的任何物質發生反應，屬於生理性惰性氣體。

早期也有少數人認為氫氣具有抗氧化作用， 1975年，曾有人在《科學》發表論文證明，連續呼吸 8個大氣壓 97.5% 氫氣（ 2.5% 氧） 14天，高壓氫氣可有效治療動物皮膚惡性腫瘤，並認為是通過抗氧化作用 (Dole et al.1975) 。 2001年，法國潛水醫學家證明，呼吸 8個大氣壓高壓氫氣可治療肝寄生蟲感染引起的炎症反應，首次證明氫氣具有抗炎作用，並提出氫氣與羥自由基直接反應是治療炎症損傷的基礎（ Gharib et al. 2001 ）。但上述研究並沒有引起廣泛注意，主要原因可能是高壓氫氣難以作為一般臨床治療手段。

2007年 7月，日本醫科大學學者在《自然醫學》報導，動物呼吸 2% 的氫氣就可有效清除自由基，顯著改善腦缺血再灌注損傷，他們採用化學反應、細胞學等手段證明，氫氣溶解在液體中可選擇性中和羥自由基和亞硝酸陰離子，而後兩者是氧化損傷的最重要介質，目前體內尚未找到特異性清除途徑。因此認為，氫氣治療腦缺血再灌注損傷的基礎是選擇性抗氧化作用（ Ohsawa et al. 2007 ）。日本學者的研究迅速引起廣泛關注（目前被引用 18次）（Katherine et al. 2007 ； Singhal et al. 2008 ），並引起了研究氫氣治療疾病的熱潮（目前國際上已發表 11篇相關研究論著）。隨後，該研究組又在肝和心肌缺血動物模型，證明呼吸 2% 的氫氣可治療肝和心肌缺血再灌注損傷（ Fukuda et al. 2007 ； Hayashida et al. 2008 ）。採用飲用飽和氫氣水可治療應激引起的神經損傷、藥物毒性、人類 II 型糖尿病患者和小鼠基因缺陷慢性氧化應激損傷（ Ohsawa et al. 2008 ； Kajiyama et al. 2008 ； Sato et al. 2008 ； Nagata et al. 2008 ；Nakashima-Kamimura et al. 2009 ）。美國匹斯堡大學移植中心證明，呼吸 2% 的氫氣可治療小腸移植引起的炎症損傷（ Buchholz et al. 2008），對小腸缺血和心臟移植後損傷同樣具有保護作用（會議資料）。四川華西醫院麻醉科發現，呼吸 2% 的氫氣可治療腎缺血再灌注損傷（會議資料）。我們實驗室也證明，呼吸 2% 的氫氣可治療新生兒腦缺血缺氧損傷（ Cai et al. 2008 ）。次後，我們首先採用注射飽和氫氣鹽水，證明該注射液對新生兒腦缺血缺氧損傷（ Cai et al. 2009 ）、心肌缺血再灌注損傷、腎缺血再灌注損傷和小腸缺血再灌注損傷（ Zheng et al. 2009 ）均有明顯的治療作用。特別是我們的實驗證明，早期治療可明顯改善新生兒腦缺血缺氧損傷晚期神經功能和學習記憶能力。

這些研究說明，作為一種選擇性抗氧化物質，氫氣對很多疾病具有治療作用，具有十分廣泛的應用前景，徹底推翻了氫氣屬於生理性惰性氣體的傳統觀點。並提示，氫氣可能是一種新的生物活性分子。

1. Buchholz BM, Kaczorowski DJ, Sugimoto R, et al. Hydrogen inhalation ameliorates oxidative stress in transplantation induced intestinal graft injury. Am J Transplant. 2008, 8(10):2015-24 pdf

2. Cai JM, Kang ZM, Liu W, et al. Hydrogen therapy reduces apoptosis in neonatal hypoxia-ischemia rat model. Neurosci lett 2008 ,441(2):167-172 pdf

3. Cai JM, Kang ZM, Liu K, et al. Neuroprotective effects of hydrogen saline in neonatal hypoxia-ischemia rat model. Brain Res. 2009;1256:129-137. pdf

4. Fukuda KI, Asoh S, Ishikawa M, et al. Inhalation of hydrogen gas suppresses hepatic injury caused by ischemia/reperfusion through reducing oxidative stress. Biochem Biophys Res Commun , 2007, 361: 670-674 pdf

5. Hayashida K, Sano M, Ohsawa I, et al. Inhalation of hydrogen gas reduces infarct size in the rat model of myocardial ischemia-reperfusion injury. Biochem Biophys Res Commun, 2008,373(1):30-5. pdf

6. Kajiyama S, Hasegawa G, Asano M, et al. Supplementation of hydrogen-rich water improves lipid and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes or impaired glucose tolerance, Nutr. Res, 2008,28:137–143 pdf

7. Katherine C, Wood, Mark T Gladwin. The hydrogen highway to reperfusion therapy. Nat Med, 2007, 13: 673-674. pdf

8. Muir P, Gruffydd-Jones TJ, Cripps PJ, et al. Breath hydrogen excretion by healthy cats after oral administration of oxytetracycline and metronidazole. Vet Rec . 1996, 138(26):635-9 medlline

9. Nagata K, Nakashima-Kamimura N, Mikami T, et al. Consumption of Molecular Hydrogen Prevents the Stress-Induced Impairments in Hippocampus-Dependent Learning Tasks during Chronic Physical Restraint in Mice. Neuropsychopharmacology . 2008Jun 18. Epub ahead of print pdf

10. Nakashima-Kamimura N, Mori T, Ohsawa I, Asoh S, Ohta S.Molecular hydrogen alleviates nephrotoxicity induced by an anti-cancer drug cisplatin without compromising anti-tumor activity in mice. Cancer Chemother Pharmacol . 2009Jan 16. [Epub ahead of print] pdf

11 Ohsawa I, Nishimaki K, Yamagata K, et al. Consumption of hydrogen water prevents atherosclerosis in apolipoprotein E knockout mice.Biochem Biophys Res Commun, 2008, 377(4):1195-8 pdf

12. Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med, 2007, 13: 688-694.pdf

13. Sato Y, Kajiyama S, Amano A, et al. Hydrogen-rich pure water prevents superoxide formation in brain slices of vitamin C-depleted SMP30/GNL knockout mice. Biochem Biophys Res Commun , 2008, 375(3):346-50 pdf

14. Zheng XF, Mao YF, Cai JM ,Li YH, Liu WW, Sun PL, Zhang JH, Sun XJ, Yuan.HB Hydrogen-Rich Saline Protects against Intestinal Ischemia/Reperfusion Injury in Rats Free Radical Res .2009 in presspdf

文獻追踪:

早期報導:

1. Buxton, GV, Greenstock, CL., Helman, WP et al. Critical review of rate constants for reactions of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals in aqueous solution. J Phys Chem ,1988, 513–886. pdf

2. Dole M, Wilson FR, Fife WP.Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment for cancer. Science, 1975, 190(4210):152-4. pdf

3. Gharib B, Hanna S, Abdallahi OM, et al. Anti-inflammatory properties of molecular hydrogen : investigation on parasite-induced liver inflammation. CR Acad Sci III, 2001, 324(8):719-24.pdf

4. Kayar SR, Axley MJ, Homer LD, et al. Hydrogen gas is not oxidized by mammalian tissues under hyperbaric conditions. Undersea Hyperb Med, 1994, 21(3):265-75. pdf

對巴金森氏病的治療作用:

1. Fu Y, Ito M, Fujita Y, et al. Molecular hydrogen is protective against 6-hydroxydopamine -induced nigrostriatal degeneration in a rat model of Parkinson's disease. Neurosci lett. 2009 inpress pdf

對新生兒腦缺血和大鼠腦缺血的治療作用

2 Matchett GA, Fathali N, Hasegawa Y, et al. Hydrogen gas is ineffective in moderate and severe neonatal hypoxia-ischemia rat models. Brain Res. 2009 inpress pdf

對肺損傷的治療作用

3 Mao YF, Zheng XF, Cai JM ,et al. Hydrogen-rich saline reduces lung injury induced by intestinal ischemia/reperfusion in rats.BBRC.2009 in press pdf

飲用牛奶比氫水更好?

4. Akito Shimouchi, Kazutoshi Nose, Makoto Yamaguchi, Hiroshi Ishiguro Takaharu Kondo. Breath Hydrogen Produced by Ingestion of Commercial Hydrogen Waterand Milk.Biomarker Insights 2009:4 27-32 pdf www

對內耳毛細胞的保護作用

5. Kikkawa YS, Nakagawa T, Horie RT, Ito J.Hydrogen protects auditory hair cells from free radicals.Neuroreport. 2009 May 6;20(7):689-94. pdf www medline

日本學者發現，有些糖尿病治療藥物能提高機體氫的水平，可能與器官保護有關。

6. Suzuki Y, Sano M, Hayashida K, Ohsawa I, Ohta S, Fukuda K. Are the effects of α -glucosidase inhibitors on cardiovascular events related to elevated levels of hydrogen gas in the gastrointestinal tract? FEBS Lett . 2009 Jun 6.pdf medline

我們的文章，氫水對大鼠心肌缺血的治療作用

7. Sun Q, Kang ZM, Cai JM, Liu WW, Liu Y. Zhang JH, Denoblec PJ, Tao HY, Sun XJ. Hydrogen-rich salineprotects myocardium against ischemia/reperfusion injury in rats Exp Biol Med.2009;