一、“没有氧气人活不了，没有氢气人活不好”缘由

在一次电视采访中，记者问我：“我们都知道氧气对人很重要，现在你研究氢气也很重要，那么氢气和氧气到底那个更重要？”我回答说，“氧气的重要性远远超过氢气，因为没有氧气我们根本活不了，没有氢气最多是活不好。”

后来许多人告诉我，这个说法非常好，能反应出氢气的生物学特点和地位，生动形象，也容易被人记忆。于是就进一步精炼成为“没有氧活不了，没有氢活不好！”作为宣传氢气医学的一个口号或说法。我尝试对这句话的内涵进行更多阐述，希望对大家有帮助。

1、为什么没有氧气人活不了？

因为氧气是生命不可缺少的物质。氧气对生命重要，是在生命进化过程中逐渐形成的地位，但许多人并不知道氧气为什么对生命那么重要。氧气对需要氧气的生物之所以重要，是因为氧气具有不可替代性，是因为氧气是需氧生物细胞内唯一的电子最终接受体。所谓电子接受体，就是氧化剂。

氧气分子接受能量物质代谢产生的4个电子，在细胞色素酶C氧化酶催化下，与4个氢离子一起形成水，这个反应的最终产物是组成生命的水，产生电子的代谢过程会产生一定量二氧化碳。细胞代谢产生的二氧化碳通过循环和呼吸释放到体外，氧气通过呼吸和循环运输到细胞。这样就完成了细胞最基本的能量代谢过程。代谢产物二氧化碳和水都能得到处理和安排。在这个典型的能量代谢过程中，氧气的供应是时刻不能中断的，是因为只有氧气存在才能让有氧代谢持续进行，而且非氧气莫属。

2、氧气也有毒。

氧化代谢会产生有毒代谢产物

物质氧化代谢是细胞维持正常功能的基础，这个过程可以为细胞源源不断提供能量和原料，但这些过程中也不断产生对细胞自身具有危害作用的副产物。当然许多所谓的富产物本身也具有生物学作用，为了保持让这些物质发挥作用的同时减少对细胞的危害，细胞进化出能保持这些物质处于一定水平的能力，从整体上，身体也会通过破坏淘汰一些老化细胞实现整体功能的稳定。尽管如此，我们也难以逃避意外损伤，疾病和持续老化的发生，在这些过程中，来自能量代谢过程产生的有毒物质，尤其是各种活性氧会产生毒性作用。这些活性氧当中，有一些可以产生生理作用，也有一些活性氧毒性非常强大，可以造成细胞和组织的氧化损伤。

3、氧化还原平衡是细胞和机体健康的基础。

维持氧化还原平衡是细胞最重要的工作

细胞物质能量代谢的最主要氧化还原反应，因此细胞内氧化还原平衡必然是细胞内稳态的重要方面。细胞维持氧化还原平衡的具体表现是，一方面不断产生活性氧，另一方面通过食物来源或自身合成多种多样抗氧化物质，例如多种维生素和抗氧化蛋白分子如谷胱甘肽等，也能产生许多调节氧化还原反应的氧化还原催化酶，如过氧化氢酶等。这些物质和酶也受到细胞氧化还原状态的精细调控，一旦细胞发生氧化应激，细胞立刻动员各种抗氧化基因的表达，加强细胞抗氧化防护能力，使细胞内氧化还原恢复到平衡状态。虽然细胞能精细调整细胞氧化还原平衡，但并不能避免在疾病和寿命影响下的氧化损伤后果。

4、氢气可以协助细胞维持氧化还原平衡。

氢气的选择性抗氧化具有独特性，能帮助细胞减少氧化带来的毒性副产物，协助细胞维持好氧化还原平衡。

根据研究推测，氢气是地球原始大气的重要组成成分，也是参与地球生命诞生的重要物质之一。在目前存在的一些极端环境下，例如海洋深处的海底热泉，那里的生物圈是利用氢气作为能源基础，就好像地面上植物利用光合作用一样。在土壤和我们普通人的大肠内，有多种种类细菌可以产生和释放氢气，也有一些细菌例如甲烷菌和幽门螺旋杆菌，能利用氢气作为食物和能量物质。这种在生命起源和低等生物的能量和物质代谢中发挥核心作用的物质，在高等生命包括人继续发挥重要作用，也是理所当然的。

现在我们有大量动物和人体实验结果证明氢气对许多疾病状态具有很理想的预防和治疗效果，也从证据上说明氢气确实能在高等生命过程中发挥作用。因为关于氢气医学生物学作用仍然处于进展过程，我们很难准确判断到底氢气的作用有多大，我是根据当前研究的整体考虑，认为氢气能给我们人类的健康带来重要影响。更重要的是，氢气这种结构简单的气体，对人体没有任何毒性作用，那么这种气体让我们活地更好，一点都不过分。

总之，氧化损伤是需氧气生物的宿命，作为细胞自身氧化还原平衡的一种有效补充，对恢复细胞功能状态，减少衰老和疾病带来的氧化损伤后果，氢气可以发挥选择性抗氧化的独特优势。

因此，我敢大声说：“没有氧气我们活不了，没有氢气我们活不好。”

 

二、再谈“没有氧人活不了，没有氢人活不好！”

我曾经讲过“没有氧人活不了，没有氢人活不好！”其实就是希望对氢气医学有一个客观准确的定位。这本是我回答电视记者采访随意说的一句话，后来有朋友告诉这句话说的太好了，能形象地代表氢气医学的特征，我才认真考虑这句话的含义。

首先，氢气对人类健康十分重要，这是其基本含义，没有氢气人活不好，当然有了氢气人就有可能活好。这是经过10多年研究的基本结论，氢气通过抗氧化抗炎症，对维持人体生理平衡，预防和治疗急性慢性疾病，产生非常理想的效果。更重要的是，氢气作为一种对人体没有毒性作用的物质，其作用十分广泛，对人类大多数慢性疾病如糖尿病和并发症、血脂异常、高血压并发症、帕金森老年痴呆、结肠炎等疾病具有潜在防治效果。这样一种安全无毒，效果广泛，简单经济的方法，对解决人类健康问题，将可产生不可限量的作用，具有十分重要的意义。

其次，氢气并不是万能的，和氧气比较就十分清楚，氧气是维持生命不可缺少的，氢气并不是，因此氢气的作用只是在生命存在的前提下，产生促进健康纠正损伤的作用，其作用虽然很神奇，但绝对不是包治百病。甚至对具体一种疾病，其作用也不是全部患者都有效，也不是所有情况都能产生同样作用。

总之，我们对氢气医学的态度要非常清楚，是好东西，但不要过分夸大，要实事求是，有作用就是有作用，没有就是没有，有一定作用就是有一定作用，有潜在作用就是可能有作用。客观、真实宣传，这对氢气医学的长期健康发展是非常重要的。

 

三、氧气是需氧生物生存的基础。

虽然氧气是多数生命如人类必须的生存条件，但氧气对一切生物都具有毒性。地球大气中曾经缺乏氧气，早期地球生命也不需要氧气，而且氧气对早期生命是有剧毒，今天的许多地球生命虽然需要氧气，但氧气过多仍然存在毒性。随着光合作用的出现，早期地球大气氧气逐渐增加，这个过程发生的速度非常迅速，在地质年代中有专门的概念为大氧化事件。大氧化事件发生在大约20亿年前。当时的地球生命不能耐受氧气的毒性，这种巨大的环境生存压力导致一种对抗氧气新型生命的产生，其对抗氧气的方式就是将氧气还原成水。这种能对抗代谢氧气的细胞后来演变成其他细胞内的一个亚细胞结构，就是我们今天熟悉的遍布所有真核细胞内的线粒体。线粒体具有代谢氧气的能力，或者具有帮助宿主细胞对抗氧气毒性的能力。当然我们今天早就把线粒体这个原本的功能遗忘，误认为线粒体是帮助细胞产生ATP，源源不断提供化学能的能量工厂。线粒体的出现是地球生命进化过程中，特别是真核细胞，乃至后来的多细胞复杂生命世界的关键过程。

现在我们往往忽略线粒体抗氧毒性的原始功能，把它们作为有氧代谢的细胞结构。需氧生物和有氧代谢过程，作为电子最终接受体的氧气具有无法替代的特征，导致氧气成为需氧生物生存的条件。ATP是一类能暂时存储化学能的高能磷酸化合物，ATP不断合成是所有细胞过程的基础，合成ATP最有效的过程就是依赖于线粒体的有氧代谢。

氧原子核有8个质子，原子核外有8个电子，氧分子是两个氧原子共价键结合成。氧气是一种非极性亲电物质，最外电子层拥有两个不成对电子的双自由基。非极性分子具有细胞扩散性强的特点，氧气分子非常容易跨膜扩散，让血液中氧气很容易进入细胞内线粒体内，从而接受来自复合物IV细胞色素c氧化酶的电子，启动氧化磷酸化代谢过程。氧气存在时，1分子葡萄糖被氧化为二氧化碳和水能产生38个ATP。如果氧气不足，这个过程无法有效进行，进行无氧糖酵解，1个葡萄糖分子只能产生2个ATP。这可以说明氧气在能量代谢中的巨大作用。对高等生命来说，由于能量代谢效率太低无氧糖酵解不能长期持续满足细胞的能量需求。颗粒白细胞如中性颗粒细胞，由于缺乏线粒体主要依赖于糖酵解产生ATP。这种特点也让血液颗粒细胞在低氧情况下仍然保持功能。

如上所述，氧气是高等生物生存的基础，在标准温度和压力下，63公斤成年动物，如人平均每分钟消耗约200毫升氧气，相当于每天400升。一旦氧气从大气中被吸入肺部，它就会和二氧化碳交换，因为氧气与血红细胞中含铁血红蛋白有更高的结合亲和力。健康血红蛋白氧饱和度，即血红蛋白分子携带氧气的百分比，在94%-98%之间。低于这个阈值的饱和水平通常会导致低氧血症，如果不纠正就会导致缺氧。缺氧可以导致组织损伤，这种情况严重时可发展为急性呼吸窘迫综合征、多器官衰竭，如果不及时治疗可能导致死亡。新冠状肺炎严重的情况就会发生这种病理过程。

正是因为氧气对生命的重要地位，历史上，曾经有三次研究氧气生物学作用的科学家问鼎医学生理学诺贝尔奖。

许多人知道一句话，“没有氧气人活不了，没有氢气人活不好”，今天关于氧气的研究获得了大奖，给这句话有增加了新的话题。其实关于氧气代谢的研究，历史上已经有过2次获得诺贝尔生理或医学奖了。第一次是氧气如何被细胞利用。第二次是身体如何感受到低氧，并通过神经反射对心肺功能进行调节。第三次是细胞如何感受到氧气不足，并通过关键转录因子调节细胞内基因表达，这种反应也能影响到体内氧气的运输能力。

氧气约占地球大气成分的21%，对动物生命至关重要，几乎所有动物细胞中的线粒体都会利用氧气，将有机物转化为能量。德国著名生理学家Otto Warburg 是 1931 年诺贝尔生理学或医学奖获得者，他揭示线粒体内存在细胞色素氧化酶，就是氧气被利用的酶。

机体逐渐进化出确保向组织和细胞充分供氧的机制。颈动脉体与颈部两侧大血管相邻，包含专门感应血液中氧气水平的细胞。1938 年，Corneille Heymans 获得的诺贝尔生理学或医学奖，奖励他发现了颈动脉体和主动脉体感知血氧水平并通过神经中枢调节呼吸频率的作用。

2019诺贝尔奖生理学或医学奖授予威廉·乔治·凯林（William G. Kaelin, Jr.）、彼得·约翰·拉特克利夫（Sir Peter J. Ratcliffe）、格雷格·伦纳德·塞门扎（Gregg. L. Semenza），以表彰三位在人及大多数动物细胞感知、适应氧气变化机制方面做出杰出的贡献。

 

四、氢气是地球生命保护神

氢是宇宙中最基本的元素，氢分子可在进化过程中扮演关键的角色，这并不奇怪。真核细胞是复杂生命的代表，如何进化产生存在多个理论。Andersson和Kurland强调了一个有趣的理论，认为细菌内共生体的原始功能是向宿主细胞提供氢气。传统的内共生理论认为线粒体是负责为宿主提供ATP的需氧菌。氢假说则认为宿主古菌细胞可以利用二氧化碳作为代谢底物并产生氢气。

这场争论虽然尚未最终定论，但提出了一些发人深省的问题，值得进一步探讨。氢假说特别吸引人的是，在线粒体和氢化酶体中发现同源蛋白表达谱。这两种细胞器的生化活性不同，但都能编码电子传递链复合体I和II的蛋白质。然而，只有线粒体基因组可编码复合物III-IV，以及重要的ATP合成酶。如果像Lewis等人认为的那样，氢化酶体和线粒体来自于同一个原始共生体，那么很可能线粒体曾经有产生氢气的能力。

与真核生物中氢气的进化需求有关的另一个环节是，许多光合作用生物物种中也发现有氢化酶，包括藻类和高等植物。例如，单细胞绿藻衣藻含有两个Fe-氢化酶(HYDA1和HYDA2)，在光合作用过程中可以从铁氧还蛋白接收电子，通过2H+ + 2e-→H2，以减少质子积累。此外，在高等植物中也发现了同源的氢化酶，如豆科植物legume Medicago truncatula和Oryza sativa subsp. japonica (rice)。在系统发育树中，氢气产生机制发生的频率和多样性表明，在生命所有领域中，氢气是一种固有的生物学要求。

除了在真核生物物种中产生氢的酶和细胞器的活性，许多厌氧细菌代谢氢气。通常，细菌产生的氢与含过渡金属(镍/铁或铁/铁)氢化酶有关，该酶催化可逆的氢氧化反应2H+ + 2e-→2H2。有趣的是，已知的产氢细菌与植物和动物物种可形成共生关系，这也可能满足包括人类在内的多细胞生物对氢气的细胞需求。人类等哺乳动物体内氢气主要来源于产生氢气的肠道菌群(如大肠杆菌或丁酸梭菌)与宿主的共生关系。

氢气是多种微生物代谢底物，真核进化和氢气有关，光合作用和氢气相关，植物具有产生氢气的同源酶。在生命和代谢进化历史上反复出现氢气的身影，人体内线粒体和氢气的密切关系，强烈提示氢气的生物学地位非常高，氢气对生物体产生反向调节作用具有逻辑合理性。当然应该有作用是一个问题，这种作用强度和优劣则是另外一个层面的问题。

除了在生命早期发展过程中理论上需要氢分子外，大量研究开始揭示，氢分子至少可以以两种可能的方式作为天然抗氧化剂：1)通过选择性清除非信号ROS/活性氮，如羟基自由基和过氧亚硝酸盐，从而潜在地减少细胞膜的氧化损伤和通过氧化翻译后修饰的代谢酶的失活。应该清楚的是，这里的化学反应动力学对该观点是不利的，尚需要更多的研究才能证实和普遍接受这些主张。2)通过增加核因子红系2相关因子2 (Nrf2)的活性，Nrf2是一种负责上调抗氧化反应元件活性的转录因子，抗氧化反应元件是位于200多个已知转录和翻译抗氧化酶的基因启动子区域内的顺式作用增强子序列。过氧化氢酶、SOD和细胞保护蛋白和多肽(如谷胱甘肽S转移酶和细胞色素P450同工酶)。

除了氢气明确提供的抗氧化作用外，还有大量实验室证据表明氢气在各种植物和动物物种中具有免疫调节和抗凋亡作用。氢气具有多效性，可能的基础在于抗氧化作用本身的广泛效应，也可能是Nrf2参与的多效性。Nrf2活性的增加已被证明会导致NF-κB的表达谱的破坏，NF-κB是一种与先天免疫相关的转录因子，它负责促进多种促炎分子的遗传转录除了在基因水平下调促炎反应外，已知Nrf2对血红素加氧酶做出反应并上调其表达，血红素加氧酶在减少和预防血管炎症方面具有典型的功能同样有趣的是，特别是考虑到更广泛的免疫反应时，NF-κB对适应性免疫细胞的影响。在此，NF-κB可刺激和刺激炎性T细胞分化。因此，增强甚至延长核内Nrf2的活性可能对疾病期间的炎症有显著影响。

 

综上所述，没有氧气人活不了，是说氧气的地位非常高，远远超过氢气，活着是健康的前体，没有了生命何谈健康？但活着不健康也没有太大意义，氢气是健康促进因子，是生命保护神。所以，没有氢气人活不好，氧气是生命条件，氢气健康助剂。