氢气医学研究真正的渐入佳境！

本研究表明，运动前吸入氢气可以减轻健康青年人的身体疲劳，并维持高强度运动时的额叶皮层激活。更重要的是，本研究首次提供了氢气诱导的身体疲劳减少与氢气诱导的额叶皮层激活增加相关的证据，表明氢气可能通过改变大脑皮质区域的激活来缓解身体疲劳的潜在“中枢”途径。本研究的发现为氢气对疲劳的潜在作用机制提供了新的见解，有助于设计适当的疲劳管理策略。

身体疲劳在运动中很常见，尤其是在长时间的剧烈运动中。身体疲劳通常会导致运动表现下降和运动损伤风险增加。因此，减轻身体疲劳负担的策略对于提高运动成绩和降低受伤风险至关重要。

身体疲劳的发展不仅与人类神经生理过程中的外周因素相关(例如，肌肉收缩和兴奋性收缩(E-C)耦合的失败，但也取决于中枢神经系统中成分的调节改变。例如，大脑的前额皮质被认为是处理与疲劳有关的信息和启动停止继续运动的命令的地方。有研究观察到前额皮层的激活与疲劳程度相关，即较强的疲劳与较低的前额皮层激活相关，前额皮层的激活可以通过功能性近红外光谱(fNIRS)的氧合进行可靠测量。因此，维持前额皮层激活的能力对于缓解疲劳和维持运动成绩至关重要。例如，观察到平均用时62.2分钟完成21公里比赛的肯尼亚精英跑步者可以在5公里自步调测试中保持前额皮层激活，这可能有助于他们在长跑比赛中的成功。因此，可以调节前额皮层激活的策略可能有很大的希望来帮助减轻疲劳。

近年来，氢分子(氢)因其生物效应而受到广泛关注，可有益于脑功能。大脑容易受到活性氧(ROS)的损伤，这些活性氧往往随着能量和代谢需求的增加而急剧增加，特别是在高强度运动期间。氢作为一种强大的抗氧化剂，可以穿过血脑屏障，然后通过选择性地消除有害的ROS来保护神经元细胞。在一项双盲、安慰剂对照研究中，给予成年志愿者4周的富氢水(HRW)有助于减少和预防脑内累积的氧化应激，从而改善情绪、焦虑和自主神经功能。最近，有几项研究在进行急性或慢性运动的健康队列中探讨了氢的潜在抗疲劳作用(表1)，并表明在运动前或运动后摄入氢可能有助于缓解疲劳。例如，运动前摄入HRW已被证明可以改善运动引起的肌肉功能下降，从而缓解疲劳;运动后吸入富氢气体混合物有助于减轻运动成绩的下降(如反向运动跳跃的高度)。然而，在高强度耐力运动/疲劳前吸入氢气体对身体疲劳的影响还没有被很好地描述，而且仍然不清楚氢的这种益处是否通过调节大脑皮质的特征实现。

因此，我们认为运动前吸入氢气体可以通过在高强度自行车运动中维持高水平的前额皮层激活来帮助身体疲劳。为了验证这一点，我们在一组健康年轻人中完成了一项随机、双盲的受试者内研究。我们假设，与对照组相比，运动前吸入氢气体会引起较低的身体疲劳水平和较高的前额皮层激活;氢诱导的身体疲劳改善可能与前额皮层激活有关。

Hong Y, Dong G, Li Q, et al. Effects of pre-exercise H2 inhalation on physical fatigue and related prefrontal cortex activation during and after high-intensity exercise[J]. Frontiers in Physiology, 2022: 1810.

论文摘要

目的:探讨运动前吸入氢气对高强度骑自行车运动中及运动后躯体疲劳(身体疲劳)和前额叶皮质(前额皮层)激活的影响。

方法:24名年轻男性完成了4次研究。在前2次研究中，测定每位参与者的最大运动负荷(Wmax)。在另外2次观察中，参与者在大腿最大自主等长收缩(MVIC)基线测试后，每次吸入20分钟氢气或安慰剂气体。然后，参与者在最大负荷下进行自行车运动。在整个骑自行车运动过程中，使用功能性近红外光谱(fNIRS)测量受试者的主观用力程度(RPE)、心率和前额皮层激活。骑行结束后再次测量MVIC。

结果:与对照组相比，在吸入氢气后，参与者在每个工作负荷阶段的RPE均显著降低(p < 0.032);在骑自行车运动时，参与者在50% Wmax、75% Wmax和100% Wmax时的HR均显著降低(p < 0.037);在75和100% Wmax时，前额皮层的激活也显著增加(p < 0.011)。此外，氢诱导的身体疲劳的变化与前额皮层的激活显著相关，即前额皮层激活较高的患者在75% Wmax时的RPE较低(p = 0.010)，在100% Wmax时的HR较低(p = 0.016)。

结论:本研究表明，运动前吸入氢气体可以缓解健康年轻人的身体疲劳，可能是通过在高强度运动中维持前额皮层的高激活来实现的。

论文发表在Front. Physiol.作者来自北京体育大学等多家研究机构

1北京体育大学运动医学与物理治疗学院

2北京体育大学体育教练学院

3美国加州州立大学

4国防科技大学

5北京体育大学中国运动与健康科学研究所

6美国哈佛医学院希伯来老年生活欣达和亚瑟马库斯老龄化研究所