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活性氧种和氢疗法 总论(日本保健医学杂志11卷2号)

文章来源:氢思语编辑:氢脉之家浏览:71时间:2021-01-27 09:50
活性氧,疗法,总论,日本,保健,医学杂志,11卷,2号,活性
保健医学杂志11卷2号,pp160-174,2020年
总论
活性氧种和氢疗法
渡边正仁1*, 由留木裕子2, 有末伊织2, 藤田浩之3, 出田惠4, 西井正树4, 筑山邦男5, 渡边克哉6
1植物医学研究所
2关西福祉科学大学 保健医疗系康复学科
3大和大学 保健医疗系综合康复学科
4白凤短期大学 康复学专业
5(株)加斯林科
6医疗法人社团日翔会
受理日 2019年11月6日
通过日 2020年4月24日
*责任作者 渡辺正仁 植物医学研究所
E-mail:phytomedicalwatanabe@gmail.com
关键词:氢、疗法、活性氧种
 
摘要
 现在已经明确,一般被称为“氧化应激”的由活性氧种造成的损伤与多种疾病有关。在生理活动使用氧气的过程中,会产生活性氧种。另一方面,自从发现从前被认为是不具有生物活性作用的分子氢可中和羟基和过氧亚硝基等特定的活性氧种以来,已经积累了大量的研究成果。本文将概述有关活性氧种和氢疗法方面之前的观察发现,作为理解氢疗法的基础。
 
1.序言
 氢气体吸入疗法于2016年已被厚生劳动省批准为先进医疗B(jRCT 注册ID号码:jRCTs031180352)。这是一种给心脏骤停病人苏醒后吸入2%的氢气的疗法,特别以大脑功能的恢复为目标。这种疗法利用氢气清除掉在脑缺血再灌注时所产生的活性氧种,极力抑制脑组织损伤,促进大脑功能的恢复。
 今天已经明确了活性氧种与多种疾病有关。活性氧种引起的损伤一般称为“氧化应激”。氧化应激的定义是“生物的氧化反应与抗氧化反应之间的平衡被打破而倾向于前者的状态”1)。虽有例外,但氧化反应占主导的状态基本上可说是对生物不好的一种状态。我们为了生存下去,氧是必不可缺的成分,在生理活动使用氧的过程中就会产生活性氧种。另一方面,氢疗法是2007年Ohsawa等人发明出来、与迄今为止的药物疗法概念迥异的一种疗法2),通过消除特定的活性氧种,有望在各种各样疾病的预防和治疗中发挥作用。本文对活性氧种和氢疗法进行概述。
2.维持生命所必需的氧气
 人类为了维持生命,离不开氧气O2。我们大多数人生活在地表附近的大气中,其中氮约占78%,氧气约占21%,此外,剩余的1%是氩、二氧化碳、氖等微量成分。通过呼吸,氧气被吸入到肺的内部。通过器官和支气管进到肺里面的氧气,最终会进入到由肺泡这种薄膜(肺泡上皮)构成的小房间里。作为肺泡壁的肺泡上皮,与将静脉血输送到肺部的肺动脉分支出来的毛细血管的薄膜(内皮)相接。在这里,血液中的二氧化碳和肺泡内的氧气穿过肺泡上皮和毛细血管的内皮进行交换。
 进入血液中的氧与红细胞中含有的血红蛋白结合后被输送到全身。运到全身的氧从毛细血管中出来,溶入细胞周围的液体(细胞外液)中,再穿过细胞膜后进入细胞内。在细胞内,氧被运送给线粒体,在这里参予葡萄糖的分解提取能量,然后变成水和二氧化碳被排出到细胞外。因此,氧对于维持生命所必需的能量的生产乃是必需的。
3.活性氧种
 氧O2对于维持生命所必需的能量的生产是必需的,但体内的氧大约1~3%左右会受各种各样的因素(能量代谢、曝露于紫外线、曝露于放射线、公害、感染、运动、压力等)影响而变成被称为“活性氧种”的化合物。活性氧种有Table 1所示的类型。
活性氧种分为自由基和非自由基(Table1)。所谓自由基,是指具有不成对电子的化学物质。
 氧原子在K轨道上有2个电子,在L轨道上有6个电子(Fig.1)。由于氧分子是O2,所以表示L轨道的电子时就如Fig.2所示。当氧分子(Fig. 2-a)的L轨道上多出来1个时就出现了1个不成对电子,这就是氧自由基(超氧阴离子自由基・O2-)(Fig. 2-b)。羟基自由基是・OH,与稳定的水分子相比少了一个氢原子,所以出现不成对电子。
活性氧,疗法,总论,日本,保健,医学杂志,11卷,2号,活性
活性氧,疗法,总论,日本,保健,医学杂志,11卷,2号,活性
4.主要的活性氧种
1)超氧化物:如·O2-所示,在普通氧分子中多出一个电子,于是变成拥有1个不成对电子的自由基。超氧化物是生物体内恒常性产生出来的活性氧种,绝大多数都是通过线粒体的电子传导系统而产生。
2)过氧化氢:如H2O2所示,这是比水分子还多1个氧原子的化合物。由于没有不成对电子,所以它不是自由基,但在生物体内细胞外液中,若存在铁离子Fe3+,它就会与超氧自由基·O2-反应而生成羟基自由基·OH。此外,在细胞内,H2O2与Fe2+反应也生成羟基自由基·OH。
3)羟基自由基:以・OH所表示的羟基自由基在活性氧中反应活性最强,对细胞的影响很大。如上所说,它通过超氧化物与过氧化氢的反应而产生。
4)单重氧:氧分子O2虽有两个不成对电子,但一般状态下比较稳定(常态)。这种氧被称为三重氧。单重态或三重态是表示电子状态的术语,单重态氧要比三重态氧处于能量更高的状态(被激发起来的状态)。被激发的状态十分不稳定,因为它要释放能量让自己回到稳定状态(常态),所以反应活性很强。特别是在被紫外线照射到的皮肤和眼睛部位产生。
5)一氧化氮NO:一种在生物体内产生的自由基类的活性氧。在血管内面产生的NO具有舒张血管和抑制血管平滑肌细胞增殖的作用。此外,在神经细胞产生的NO具有传导信息的作用,而且在细胞内也参予信号传导等,具有多种生理作用。
6)臭氧O3:臭氧是由三个氧原子结合而成的气体。臭氧具有很强的氧化作用,可用于除臭和杀菌。臭氧在氧化对手后会重新变回为氧分子,因此可以说是清洁的杀菌剂,但在高浓度(0.1ppm:1ppm为百万分之一)情况下会有特殊的臭氧气味,对人体有害。
7)过氧亚硝基:由超氧化物和一氧化氮反应生成。二氧化氮:超氧化物和一氧化氮反应生成。
・O2-+ ・NO → ONOO-
 在存在二氧化碳的情况下反应更强烈,会氧化蛋白质、核酸、脂质,使各种酶的功能发生改变,是引起疾病和衰老的活性氧。因其含有氮,所以有时也被归类到活性氮类。
5.活性氧种在体内的有益作用
 活性氧种虽然给人有一种对生物体有害的印象,但它们却在体内发挥着重要作用。
1)免疫:负责保护身体免受细菌和肿瘤细胞等伤害的是免疫系统,当人本身不具有的物质侵入体内时,就会被白细胞的友军巨噬细胞、树突状、中性粒细胞、NK细胞等攻击、消灭。巨噬细胞、树细胞、中性粒细胞通过吃掉异物并将其消化掉的这种进食行为展开攻击。NK细胞则是在识别异物后采用补体或被称为细胞因子的武器来攻击对方。
中性粒细胞通过进食行为把异物摄入到自己体内并消化掉,以此来处理异物,但还有一个手段,中性粒细胞产生活性氧(超氧化物·O2-)来攻击细菌和肿瘤细胞。
2)信号传导:神经细胞和内分泌细胞为了改变其他细胞的活动而使用特殊的化学物质,这称之为信号传导。活性氧种之一的过氧化氢H2O2参与作为荷尔蒙的胰岛素的作用3),一氧化氮NO也有舒张血管和抑制血管平滑肌细胞增殖的作用4)。另外,神经细胞产生的NO有传导信息的作用,并且在细胞内也参予信号传导5)。
 有关神经的传导和细胞内的信号传导等活性氧种在哺乳动物身上的重要作用,尽管目前研究仍在进行中,但微量的活性氧种对生物体而言似乎发挥着重要的作用。但是,在这些方面,如果活性氧种产生过多,也会危害人体。
6.活性氧种在体内的有害作用
 很清楚的一点是,由中性粒细胞生成的活性氧超氧化物具有清剿异物的作用,同时也会伤害各种正常组织。已知道,由中性粒细胞生成的过剩的超氧化物与缺血再灌注损伤、自我免疫疾病、溃疡性大肠炎、急性胃粘膜病变、贝切特病等6)有关。
 除此之外,体内的细胞和组织会产生各种各样的活性氧种,成为许多疾病和加速衰老的原因。Table2中罗列出了活性氧种引起的疾病1)。此外还有其他一些疾病,约90%的疾病都被认为是由活性氧种引起。
7.活性氧种造成损伤的原因
 活性氧种通过以下作用对正常细胞和组织带来损伤。
1)破坏细胞膜
 构成人体的生命最小单位是细胞。细胞被细胞膜包裹着。细胞膜由脂质构成,这些脂质中嵌入有大量蛋白质等物质。一旦细胞膜被活性氧种破坏,细胞就会死亡。此外,脂质被活性氧种氧化后,细胞内信号传导受到阻碍,细胞功能就会出现异常。
2)蛋白质的变性7)
 众所周知,在活性氧种当中,一旦产生了羟基自由基,就会使蛋白质发生变性。要知道,体内各种各样的物质代谢所必需的酶也是蛋白质。
3)损伤DNA
 DNA位于细胞里面,它是制造蛋白质的设计蓝图。DNA虽然也会因放射线、紫外线、化学物质等而受到损伤,但活性氧种同样也是损伤DNA的原因。DNA受损以后,会引起以癌症为首的各种各样的疾病。
4)炎症8)
 炎症本是为了治疗伤口和感染等而自然发生的生物防御反应,但是慢性炎症也是诸如类风湿关节炎等疾病的原因。炎症与免疫细胞产生、分泌出来的细胞因子有关,但免疫细胞(中性粒细胞和巨噬细胞)所产生的活性氧种也会引起炎症。
8.活性氧种在体内的清除
 体内有一套系统,能在活性氧种生成出来并造成各种各样的损伤以前,迅速当场清除掉活性氧种。
1)超氧化物歧化酶(SOD):SOD是一种让氢与超氧化物反应并将其转变为过氧化氢和氧分子的生物酶。
・O2- + ・O2- + 2H+ → O2 + H2O2
过氧化氢也属于活性氧种的一员,但要比超氧化物的反应活性低得多。人的SOD有SOD1、SOD2、SOD3三种,分别存在于细胞质、线粒体、细胞外。但是,SOD的产生量随着年龄的增加而逐年下降,特别是从35岁左右开始急剧减少。
2)过氧化氢酶:过氧化氢酶是将过氧化氢转变成氧和水的一种酶。
2H2O2 → 2H2O + O2
图片
3)谷胱甘肽过氧化物酶:由于心脏中的过氧化氢酶活性较低,因此谷胱甘肽过氧化物酶成为了去除活性氧种的主要生物酶。这种酶含有微量元素硒,缺硒被认为会降低这种酶的活性,引起新机损伤9)。
9.活性氧种的消除:抗氧化物质
 消除活性氧种的物质中,有许多可通过饮食和营养补充剂的形式来摄取。
1)维生素C:维生素C(抗坏血酸)是一种具有多样化作用的重要维生素,但我们人体自身无法合成。强大的活性氧种消除能力是维生素C的重要功能之一。
2)维生素E:维生素E(α-生育酚)的抗氧化作用来自于它里面所含的氢原子的活性。这些氢原子能捕捉活性氧种。
3)β-胡萝卜素:属于一种类胡萝卜素的β-胡萝卜素,特别能将单重氧变成无害的三重氧。
4)多酚:多酚是2个以上的-OH基(羟基)键合到苯环上的化合物的总称,包括类黄酮类、花青素类、单宁酸类等。多酚也具有消除活性氧种的作用,但也有反过来生成活性氧种的10)。
 食品中所含抗氧化物质的安全性没有问题,但最近的研究报告称,即使以营养补充剂形式摄取这些抗氧化物质,对心血管系统的疾病、癌症、白内障等也起不到预防作用11),大量摄入β-胡萝卜素和维生素E反而可能会增加某些疾病的风险12)。维生素C的毒性较低,并且认为高剂量摄入也不是问题,但有报告说,它可能会增加肾功能障碍患者尿液中草酸的排泄,草酸被认为是肾结石的原因13)。此外有人提到,长期摄入大量维生素C可能会加剧遗传性血色素沉着病患者的铁元素过剩,可能导致组织损伤14)。
10.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。
活性氧,疗法,总论,日本,保健,医学杂志,11卷,2号,活性
活性氧,疗法,总论,日本,保健,医学杂志,11卷,2号,活性
 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1.57 ppm,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 + H2
3.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(10-20 μM/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)。
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 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。
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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,2019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100%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-2000α。该装置的设计是将空气送进氢气发生部位,以便使氢气浓度保持在6%~7%。但是,从安全更为重要的角度,氢气浓度保持在低于美国矿务局的4%爆炸极限似乎最为妥当。此外,氢气无味有危险性是共识,所以如果能通过向装置中添加香薰油等方式,让人能像城市煤气那样通过气味感受得到的话,可能就会更加提高装置的安全性。一部分高性能氢气发生装置不仅仅以吸氢为目的,它们还可作为氢气供给设备用于气相色谱仪等化学分析仪器,因此刻意做到可大量制造高纯度氢气的程度。将这类高性能氢气发生装置用于一般的吸氢可能伴有危险。以家庭等的个人使用为目的的吸氢装置大多达到每分钟能产生60~80mL的100%浓度的氢气的能力,但Kurokawa等人建言应进行改善。
 我们计划在今后的研究等中使用的吸氢装置是专门为了吸氢所涉及的,其构造是将产生的氢气(每分钟180mL)通过空气稀释到约2%,确保在目前市面上销售的吸氢装置中是最安全的。另外,该装置还可以在氢气和空气的混合气体中添加香薰油,能够进一步保证它的安全性。
 但是,因为是产生氢气的装置,所以当然应该在通常为30分钟~1小时左右的吸氢时,避免在密封的非常狭小的空间中使用,最好是在通风良好、适度加湿(防止静电的目的)、没有烟火的房间使用。
 另外,独立行政法人国民生活中心指出,市面上销售的氢水制作设备和氢气产生吸氢装置等都记载有各种各样的功效,但这可能与药品医疗器械相关法律法规和健康增进法等规定相抵触。希望不要被这样宣传的功效所迷惑,而是在掌握正确资讯的前提下使用氢气相关产品。
15.科学依据
Ohsawa等人于2007年在《自然医学》上发表的一篇论文拉开了氢疗法的序幕2)。Ohsawa等人在该篇论文中提到,H2不与超氧化物、H2O2、NO等发生反应,而只减少反应性强的活性氧种羟基自由基和过氧亚硝基,并且H2能迅速穿过细胞膜与具有细胞毒性的活性氧种反应,因此可用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毒性的活性氧种。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500mL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Brown Norwegian大鼠身上,然后给了饮用了长达150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309名患者为调查对象,在比较加氢血液透析疗法“电解水透析”(161例)和常规透析(148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-1080)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-1080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(0.3ppm Pt in 4% 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。
谢辞 
衷心感谢加拿大萨斯喀彻温大学生物系的CarlosCarvalho博士对本文英文文本所作的校对工作。
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吸氢气有什么作用呢?
 
消除毒性的自由基,抗氧化,促进代谢,缓解疲劳,提升免疫力,预防癌变,身体排毒,消除炎症,淡化肌肤皱纹,延缓衰老,美白护肤,清除色斑,改善睡眠,提高记忆力,增强体质。
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