氢气用于医学作用具有突出的优点，其作用可能是间接，而非直接作用于具有功能的生物分子。例如选择性抗氧化，其目标是对没有生物活性的有毒自由基，对具有活性的自由基没有直接作用，其综合作用可能是保持更强的活性氧生物学效应。就是在维持氧化应激正面作用的同时，减少了氧化应激带来的危害。

生物活动往往存在两面性，例如发热有利于免疫系统杀灭微生物，但发热体温过高会影响大脑功能，小孩甚至会导致热惊厥。氢气作用类似于冰块，可以给身体进行物理降温，且不影响身体免疫系统的基本功能。但如果发热太高，冰块可能不足以解决问题，就需要采用更强的措施了。

氢调节而不是激活或抑制各种细胞过程，包括自噬、凋亡、细胞衰老以及炎症和抗氧化反应。与其他起Nrf2激活作用的分子或具有直接抗氧化作用的分子相比，氢气具有明显的优势，特别是用于癌症辅助治疗。

1、氢气治疗癌症的研究

在某些情况下，抗氧化治疗可能会增加癌症在全身的扩散，正如小鼠的转移性黑色素瘤所表明的那样。这些发现，以及在人类研究中开始出现的问题趋势，已经导致了几个使用大剂量抗氧化疗法的大规模临床试验流产。甚至在某些情况下，Nrf2激活被证明是致癌的，并可能导致化疗耐药。

1975年，贝勒大学和德州农工大学的一个研究小组将高压氢气疗法作为一种潜在的癌症疗法进行了研究，他们在小鼠身上发现了氢气强大的抗肿瘤能力。直到44年后的2019年，才有专门针对癌症的人类研究出现，3篇论文表明吸入氢可能有效减缓某些癌症的进展。这些文章有比较大局限性，因为没有双盲或单盲。

第一篇日本学者的文章，是一个单一参与者的案例研究，作者假设氢可能对程序性细胞死亡蛋白1 (PD-1)表达有抑制作用。这与典型的抗PD-1治疗的预期结果相似。第二篇同一小组的研究文章是一项对55名IV期结直肠癌患者进行的开放标签研究。作者指出，氢气逆转了PD-11 CD81 T细胞的失衡，提供了改善预后的。第三份研究来自中国的一项2019年的观察性研究，跟踪了82名患者，为期346个月。报告称，从4周开始，氢吸入改善了许多结果，如疲劳、失眠、厌食症和疼痛。在36.2%的肿瘤标志物异常升高的病例中，吸入氢在1345天内降低了标志物(中位数:23天)。研究人员指出，氢疗法是一种低成本的治疗方法，它可以提高患者的生活质量，同时还能控制癌症的进展。

值得注意的是，在几个啮齿类动物研究和一项人类研究中，氢气已被证明可以减轻化疗和放射其他治疗的副作用，如抑制如氟尿嘧啶(5FU)和顺铂等药物的细胞毒性作用，而不引起对化疗耐药性。

2、氢气抗辐射损伤

高剂量辐射有许多已知的负面副作用，包括死亡。辐射损伤是老化一个较少被讨论的话题，但它可能是一个重要的原因。低剂量电离辐射被认为具有潜在的好处，包括通过作为一种激效来延长寿命。

就像暴露于其他形式的激效一样，例如运动和酒精，氢气已被证明可以保护人体免受辐射的伤害。这种保护作用已在全身损伤的啮齿动物模型中观察到，以及在大鼠的放射后烧伤愈合。氢气协助这些模型的几种机制已在两篇综述文章中详细描述。一篇论文提供了一种啮齿类动物模型的原始结果，在该模型中，辐射改变了SOD和磷酸化的akt水平，这是一种细胞生长和生存信号分子。氢气的辐射防护作用促使美国宇航局的科学家们提出假设，溶解在水中和/或吸入的氢可以保护宇航员免受过度的辐射暴露。

2011年的一项人类研究表明，使用氢水来减轻癌症患者放疗的副作用。研究人员观察到各种生活质量分数以及氧化应激标志物的显著改善。尽管有这些积极的好处，但还没有进行更多的人体研究。目前有一个正在进行的美国石溪医学进行的临床试验，该试验将对15名接受放疗和化疗的高级别神经胶质瘤患者进行为期1年的跟踪研究，并对其生活质量的变化进行测量。

3、代谢紊乱

代谢紊乱是一组问题和分类，包括代谢综合征和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)，这些疾病会增加心脏病、中风和2型糖尿病的风险。

最近发表的一篇文章指出，供氢气材料可以防止低密度脂蛋白受体的主动脉血管老化小鼠喂养高脂肪饮食动脉粥样硬化。这可能是氢气有希望减轻代谢综合征症状的一个重要因素。目前，有9项人类研究显示，氢气对代谢紊乱相关疾病有一定作用。代谢障碍可能是氢气临床研究中剂量和时间依赖性的最好证据。不过在测量不同代谢相关研究中，标记物的交叉非常有限。这导致无法对这些研究进行合理的荟萃分析，难以得出明确的结论。只允许进行相对比较，例如重要结果与无效结果的比率。

两项开放标签研究和一项双盲、安慰剂对照研究显示，在相对较低的剂量效果有限。例如，第一个开放标签研究表明，连续8周，每天0.5 mg 氢气显著改善了38%的13个中的5个生物标记物。另一项开放标签研究报告称，每天0.5 mg 氢气持续10周，改善了59%的22个中的13个生物标志物。另一组研究发现，连续8周，每天1 mg 氢气，代谢综合征的13%的生物标志物有变化。

随后研究提示，长时间给氢气效果更明显。例如，在10周内，每天1 mg 氢气显示75%的生物标记物(12个标记物中的9个)有改善，其中两个标记物显示出很强的趋势，尽管没有统计学意义。最后，在24周内，每天12 mg 氢气显示90%的生物标志物有显著改善(20个标志物中有18个)，另一个标志物显示出强烈的趋势。这些重复试验采用了随机、双盲和安慰剂对照设计，并有更大的研究组，试验的结果明显好于早期工作。

要注意人类和动物实验并不能简单换算，因为在人类和啮齿类动物之间，水消耗量与体重的关系存在着巨大的差异。人类与在动物中观察到的有益反应相比，人类中的剂量依赖性反应更明显。大多数人类研究通常每天提供300毫升到1升的氢水，而小鼠一般随意提供氢水。在饮用相同浓度的氢水的临床研究中，老鼠获得的氢相对于体重是人类的13到26倍。对于典型的药物来说，在小鼠体内发挥作用需要的分子剂量通常比在人体大12倍。但是这种换算不太适合于氢气和氢水。因为氢气在人和小鼠体内代谢规律完全不同于化学药物。气体在身体内代谢速度和体缘有密切关系，体积越大，代谢速度越慢，而且这种变化并非线性关系。从这个角度来看，人体需要有效剂量不需要化学药物一样的剂量，或者说用比较低的剂量就可以产生足够的效果。

一项研究通过HOMA2分析发现，在28天的短观察期肝脂肪临床显著改善，天冬氨酸转氨酶下降10%，胰岛素敏感性改善11%。产生这些效应的观察时间短于过去研究。该研究中氢气剂量为0.5毫克/天，值得注意的是代谢综合征剂量在在第4周观察到没有显著的改善，但到第8周，13个生物标志物中的5个明显改善。在一项研究中，中年超重女性每天摄入6毫克氢分子，她们的身体组成和代谢状况得到改善，20项结果中有5项有显著结果，2项有显著趋势，7项有微弱趋势。在另一项研究中，使用单次急性剂量的高浓度氢水，500 mL 7mg /L (3.5 mg 氢气)， 氢气立即改善血管内皮功能。随着氢气治疗代谢功能障碍的研究进展，应该重视高剂量和持续时间较长产生更好作用的现象。

4、神经退行性疾病

与年龄有关的神经障碍，如老年性痴呆和帕金森氏症，对民众有重大影响。尽管在世界范围内进行了大量的研究，但几乎没有潜在的候选者可以改善结果。

对于许多分子来说，在动物实验强有力的早期研究之后，在人类身上的结果令人失望。相比之下，氢水不仅在啮齿类动物身上取得了强有力的研究成果，在人类身上仍然取得了很大的积极成果。

氢在啮齿类动物模型中显示出解决各种作用证据，如减少细胞淀粉样蛋白的毒性效应，tau蛋白纠缠，神经炎症和过度氧化应激。氢气治疗帕金森病的研究结果好坏参半，两项阴性研究和一项单一研究显示显著的疗效。

规模较小的研究使用氢气吸入，根据帕金森病的啮齿动物模型，可能不如氢水更有效。

在一项更大规模的研究中，使用高浓度氢水，每天提供5毫克氢，不幸的是，安慰剂也含有高达0.5毫克/升的溶解氢。然而，有趣的是，无论是高(安慰剂)氢浓度还是低(安慰剂)氢浓度，与其他类似试验中的安慰剂组相比，都显示出了显著的改善。

石溪医药公司已经注册了一项52周的临床试验，使用的是大剂量氢片和安慰剂片。目前迫切需要更多结果来澄清过去研究的冲突。

氢气在阿尔茨海默病和痴呆症中的作用的研究结果显示，与帕金森病的研究结果相比，氢气在人类中的作用略好一些。

关于这一主题的几篇综述包括有前景的早期啮齿类动物研究，以及一篇使用低剂量氢水治疗轻度认知障碍的人类出版物。2018年一项利用吸入氢气治疗晚期痴呆的人类研究显示，总体上有显著益处。当使用低浓度的氢水时，仅在至少有一个APOE4等位基因的患者中观察到这种益处。

在氢水治疗老年性痴呆研究中剂量为0.36毫克/天，低于国际氢标准协会建议的最小治疗效益剂量，该协会是一个国际研究小组，专注于将氢气作为一种治疗药物。该论文还发布了一项同时进行的啮齿动物研究的结果，在该研究中，小鼠与人类患者一样接受浓度的氢水，但与人类参与者设定的量(平均每天300毫升)相比，小鼠可以自由饮用。小鼠被观察到在认知功能和记忆方面有显著的改善，大脑中的氧化应激减少，从神经退行性变中恢复的增加，他们经历了平均寿命的显著增加。

睡眠不足会改变脑能量代谢，并与神经退行性疾病的发生有关。最近的一项研究表明，通过视觉模拟量表和注意力网络测试，高剂量的氢水在提高警觉方面并不亚于100毫克的咖啡因。氢分子未来的研究目标可能包括调节大脑能量代谢，以及减轻睡眠剥夺引起的损伤。

5、氢气在急诊医学中的作用

氢气因其在减轻急性应激损伤方面的潜力而受到了广泛的关注。

根据发表的大鼠和狗心肌梗死的证据，一项小型的初步研究被用来探索院外心脏骤停时吸入氢气的可能性。这项试验的积极结果导致吸入氢在日本被批准作为一种先进的医疗技术用于心脏骤停综合征，并启动一项大型多中心临床研究，探索该应用。

在啮齿类动物身上的研究以及早期的临床研究已经证明，分子氢是一种安全且有效的治疗急性神经发作，如脑缺血和脑梗死。一些结果表明氢分子比临床自由基清除剂药物依达拉奉更有效。人体的其他结果表明，依达拉奉和氢联合治疗脑缺血比单独使用依达拉奉更有效。

这些有希望的结果，加上氢的高安全性，导致了石溪医学注册的另一项临床试验，氢水和二甲胺四环素。本研究观察100例急性缺血性脑卒中后康复的患者。

在一个急性创伤性脑损伤模型中，发表了一项关于脑震荡恢复的有前景的研究，该研究证实了早期啮齿类动物在创伤性脑损伤恢复方面的研究。一项人体研究表明，氢水对新生儿缺氧缺血性脑病的损伤具有明显的保护作用。

6、氢气的运动医学应用

运动被广泛认为是保持健康和延缓衰老的最佳预防策略之一。

通过各种方法给予氢气，已经证明可以从运动诱导的损伤中抢救出来，如减轻氧化还原受损状态和防止运动性能下降。局部施用氢气可以加速软组织损伤的愈合，减少迟发性肌肉酸痛。在一项双盲、安慰剂对照、交叉试验设计中，饮用氢水也被证明能显著改善中年超重女性的健康状况。一项已注册的临床试验，探索局部氢水与RICE方案(休息、冰敷、压迫和抬高)治疗2级踝关节撕裂的效果(最近完成，目前正在准备手稿。研究发现，在受伤后24小时内应用富氢水疗法，以减少关节肿胀和疼痛，同时恢复活动范围和平衡，其效果并不逊色于标准RICE方案。未来使用富氢水疗疗法的研究可能会评估与标准疗法(如RICE)相比，其愈合时间的差异。

衰老会导致一些并发症，包括老年人容易出现肌肉减少症，在不活动期间消瘦的体重减少，更容易受伤，并需要更长的时间从运动中恢复。随着年龄增加运动成绩会下降，氢气似乎有可能缓解这种趋势，并加速从受伤

7、氢气缓解药物毒性

早期证据表明，氢气可以减轻人类化疗药物毒性，动物研究中观察到更多药物毒性缓解作用。氢气对阿司匹林诱导的胃损伤、对乙酰氨基酚诱导的肝毒性、乙醇诱导的宿醉和甲基苯丙胺诱导的神经毒性具有保护作用。2020年发表的一项啮齿动物研究中，氢分子恢复了长期给药环孢素A诱导的氧化还原状态，抑制氧化损伤，改善了肾脏功能。未来应该探索利用氢气来对抗有毒物质造成的人为伤害的人体试验，无论是选择性的还是意外的。