王新寶，崔 紅

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院兒科，北京100050)

醫(yī)學(xué)氣體在臨床中有著廣泛的應(yīng)用，如氧療、高壓氧用于治療低氧血癥、心臟呼吸驟停、缺血性腦損傷等疾病。氫氣(H2)是一種無色、無味、具有還原性的雙原子氣體，被認(rèn)為是一種生理性惰性氣體，但近年來研究發(fā)現(xiàn)，氫不僅具有抗氧化作用，同時(shí)具有抗感染和抗細(xì)胞凋亡作用。分子氫可能啟動(dòng)了一種新的生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，可能是另外一種具有治療作用的醫(yī)學(xué)氣體［1］。

1 H 2的產(chǎn)生及代謝

在人體細(xì)胞中由于不存在氫化酶，所以氫不能內(nèi)源性產(chǎn)生。但是，在大腸內(nèi)厭氧菌通過降解碳水化合物來獲得能量，主要是植物細(xì)胞的多糖或淀粉，通過氫化酶產(chǎn)生H2。氫一旦進(jìn)入血液循環(huán)，肺是唯一的排出途徑，另外氫也可通過排氣或結(jié)腸內(nèi)的微生物代謝，轉(zhuǎn)化為H2S、甲烷和乙酸排出［2］。

2 H 2生物學(xué)效應(yīng)及機(jī)制

羥自由基和過氧化亞硝酸離子具有非常強(qiáng)的氧化性，可使核酸裂解、脂類過氧化和蛋白活性喪失。氫能選擇性減少羥自由基和過氧化亞硝酸離子，另外氫保護(hù)細(xì)胞的作用可能與增強(qiáng)抗氧化酶的活性如過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和加氧酶-1的作用有關(guān)［3－4］。H2可通過抑制caspase-3的活性具有抗凋亡作用。氫在各種損傷模型中具有抗炎性反應(yīng)作用，在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)中，氫下調(diào)炎性反應(yīng)因子 IL-1β，IL-6，趨化因子和 TNF-α 水平［5］。

3 氫的病理生理學(xué)意義

研究表明，氫具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，抑制過敏反應(yīng)，減輕缺血再灌注、放射線和感染性疾病造成的損傷，同時(shí)可減輕化療藥物在治療腫瘤過程中的副反應(yīng)，具有重要的病理生理學(xué)意義。

3.1 缺血再灌注損傷

氫對(duì)器官缺血再灌注損傷具有廣泛的保護(hù)作用，研究表明，氫對(duì)心臟、肝、小腸、腦及視網(wǎng)膜動(dòng)脈等器官缺血再灌注損傷均具有保護(hù)作用。

吸入H2(0.5%～2%)可減少大鼠缺血再灌注損傷后心肌梗死面積，減輕心肌重塑，改善左室發(fā)展壓，改善心臟功能［5］。吸入(1% ～4%)的 H2可減輕小鼠肝臟缺血再灌注損傷，抑制肝細(xì)胞凋亡，使血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶和肝中丙二醛水平降低［6］。大鼠小腸缺血再灌注模型中，給予靜脈注射飽和氫鹽水(5 mL/kg)，可減輕小腸再灌注損傷，具有明顯的抗感染和抗氧化作用［7］。氫可通過清除羥自由基有效的減輕視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷［8］。腹腔注射氫鹽水(1 mL/100 g)，可明顯減少大鼠腦梗死面積和水腫，降低缺血腦區(qū)8-羥基脫氧鳥苷、白細(xì)胞介素-1β，TNF-α，抑制 caspase-3 的活性［9］。氫可能是一種有效的減輕缺血再灌注損傷的有效治療方式。

3.2 代謝綜合征

氧化應(yīng)激在代謝綜合征的發(fā)病過程中發(fā)揮著重要的作用，以≥40歲具有代謝障礙的人為研究對(duì)象，飲用富氫水可使超氧化物歧化酶增高39%，使高密度脂蛋白增高8%，而總膽固醇/高密度脂蛋白降低13%［10］，以上研究表明，飲用氫水可能是一種新的防治代謝綜合征的方法。

在Ⅱ型糖尿病患者研究中發(fā)現(xiàn)，每天服用富氫水(0.55～0.65 mmol/L)，持續(xù)12周，低密度脂蛋白和尿中8-異前列腺素水平明顯降低，同時(shí)是氧化低密度脂蛋白和游離脂肪酸水平降低，而脂聯(lián)素和超氧化物歧化酶水明增高［4］。apoE(－/－)小鼠是一種自發(fā)性動(dòng)脈粥樣硬化模型，飲用飽和氫水可使粥樣硬化斑塊明顯減?。?1］，說明氫對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化具有一定的防治作用。

3.3 急性放射病

在放療前，人淋巴細(xì)胞-1培養(yǎng)液中給予飽和氫后，可明顯抑制離子輻射誘導(dǎo)的凋亡，具有增強(qiáng)細(xì)胞活性的作用;腹腔注射飽和氫鹽水，可保護(hù)胃腸道內(nèi)皮細(xì)胞避免輻射造成的損傷，減少血漿中丙二醛(malondialdehyde，MDA)生成和腸8-羥基脫氧鳥苷的水平，增強(qiáng)血漿中內(nèi)源性抗氧化酶水平［12］，具有選擇性清除羥自由基的作用;同時(shí)臨床研究表明飲用富氫水可以改善接受放療的肝癌患者的生活質(zhì)量，抑制放療過程中自由基的過度產(chǎn)生［13］。

3.4 器官移植

將路易鼠的腎臟移植到挪威鼠體內(nèi)后，每天飲用含氫水，持續(xù)150 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)飲用含氫水的大鼠移植后腎臟功能改善，抑制了移植后慢性腎病的發(fā)生，氧化損傷和炎性介質(zhì)的產(chǎn)生降低［14］。

3.5 過敏性反應(yīng)

小鼠飲用富氫水(0.8 mmol/L)，可明顯減輕快速過敏反應(yīng)，抑制磷酸化FcεRI-Lyn和下游的信號(hào)分子，進(jìn)一步抑制氧化型NADPH的活性，減少了過氧化氫的產(chǎn)生［15］。

4 氫與器官疾病

研究表明，氫對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、胰腺、肺及耳具有廣泛的生物學(xué)作用，通過抑制炎性反應(yīng)和過氧化物的產(chǎn)生發(fā)揮保護(hù)作用。

4.1 神經(jīng)系統(tǒng)

氫在神經(jīng)退行性疾病中也具有治療作用［16］，研究表明，患帕金森病小鼠飲用富氫水，即便氫濃度在0.04 mmol/L，也能顯著減少多巴胺能神經(jīng)元的喪失，減少DNA損傷和脂質(zhì)過氧化［17］，改善大鼠的認(rèn)知和記憶功能具有明顯的改善作用［18］，其機(jī)制主要通過抑制神經(jīng)炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激作用。在乳鼠的腦出血模型中，研究發(fā)現(xiàn)吸入氫可明顯降低鼠生長(zhǎng)發(fā)育后智力衰退和腦癱的發(fā)生率，可改善腦萎縮［19］。

4.2 肝臟

在刀豆蛋白A誘導(dǎo)的小鼠肝炎中，由小腸細(xì)菌產(chǎn)生的H2對(duì)肝炎的炎性反應(yīng)具有抑制作用，而且體外實(shí)驗(yàn)表明，氫能夠抑制刀豆蛋白A介導(dǎo)的T細(xì)胞的激活，從而抑制具有組織破壞性的TNF-α和IFN-γ的產(chǎn)生［20］。富氫鹽水可抑制CCl4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化和肝細(xì)胞增殖，抑制JNK和caspase-3的激活［21］。

4.3 胰腺

在L-精氨酸誘導(dǎo)的急性胰腺炎大鼠模型中，研究發(fā)現(xiàn)通過尾靜脈注射富氫鹽水可以明顯減輕L-精氨酸誘導(dǎo)的急性胰腺炎，減輕血清中增高的淀粉酶，抑制中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、脂質(zhì)過氧化和胰腺組織水腫［22］。

4.4 肺

最近研究表明，在呼吸機(jī)所致的肺損傷小鼠模型中，吸入2%H2可以明顯減輕肺損傷，減輕間質(zhì)水腫和肺泡隔的增厚、減少炎性細(xì)胞的滲出，上述研究表明，吸入H2可通過抗氧化、抗炎性反應(yīng)和抑制NF-κB激活減輕呼吸機(jī)誘導(dǎo)的肺損傷［23］。

4.5 耳

耳蝸內(nèi)氧化應(yīng)激所致的細(xì)胞損傷可致感音神經(jīng)性聽覺喪失，抗霉素a通過原位氧化應(yīng)激產(chǎn)生不良作用直接損傷培養(yǎng)的小鼠耳蝸毛細(xì)胞，高濃度的氫可減少氧自由基的生產(chǎn)，提高了毛細(xì)胞的存活率［24］。

5 展望

氫在基礎(chǔ)研究中已證實(shí)具有廣泛的生物學(xué)作用，但仍有許多問題亟待解決，尚沒有發(fā)現(xiàn)氫分子的具體靶點(diǎn)，氫在體內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用的信號(hào)途徑仍需深入研究。目前認(rèn)為H2對(duì)人體是相對(duì)安全的，即使呼吸幾十個(gè)大氣壓的H2也不會(huì)對(duì)身體造成毒性效應(yīng)，僅有一定麻醉作用，氫氦氧混合氣作為潛水的混合氣體安全性得到證實(shí)［25］，但氫在臨床應(yīng)用中的劑量、時(shí)間及途徑仍需深入研究，盡管對(duì)氫的不良反應(yīng)很少有報(bào)道，氫在臨床應(yīng)用過程中的不良反應(yīng)及毒性效應(yīng)仍需深入研究。氫是一種極具有潛在臨床價(jià)值的醫(yī)學(xué)氣體，其生物學(xué)作用值得深入研究。

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