关于饮食变化与溃疡性结肠炎之间关联的假设： 溃疡性结肠炎的病因之一被认为是饮食变化。9 有人提出，日本溃疡性结肠炎患者数量增加的原因是日本人的饮食从以植物性食物为主转变为以动物性食物（主要是肉类和乳制品）为主。10 欧洲的回顾性研究指出，过量食用包括加工肉类、油炸食品和零食在内的高脂肪饮食是患炎症性肠病的一个风险因素。11,12 在日本的一项流行病学分析中，与溃疡性结肠炎密切相关的克罗恩病的发病率与植物蛋白摄入量呈负相关（r = –0.941，P > 0.001），多变量分析表明，动物蛋白摄入量的增加是克罗恩病发病的最主要独立因素。13 多变量分析显示，动物蛋白摄入量的增加是克罗恩病发病的最主要独立因素。13 而且即使在炎症性肠病发病后，低脂饮食对改善炎症性肠病也很重要，因为有报道称，与高脂饮食摄入组相比，持续食用低脂饮食时炎症生物标志物会显著改善。14 在动物研究中，已知饮食组成会调节炎症性肠病中肠黏膜的屏障功能。15,16 因此，尽管已经证明了饮食变化与炎症性肠病之间存在密切关系，但更详细的机制尚不清楚。17,18 因此，我们将探讨从以植物性食物为主转变为以动物性食物为主的饮食变化导致溃疡性结肠炎患者数量增加的机制。

氢气可能对结肠炎的改善作用： 纤维的摄入会促进肠道发酵和气体产生。17 事实上，在肠道发酵产生的各种气体中，最重要的气体是氢气，它具有抗炎特性。肠道中的产氢菌能够产生氢气，因为它们拥有氢化酶。8 由于氢化酶通过氢离子的还原反应产生分子氢，所以氢化酶的酶促反应需要向氢离子提供电子。氢化酶产氢反应所需的电子由烟酰胺腺嘌呤二核苷酸提供。在肠道中，当人类和动物摄入的膳食纤维被碳水化合物消化酶分解产生的糖类在不需要氧气的糖酵解系统中转化为丙酮酸时，会产生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，而且通过利用除氧气以外的物质作为电子受体的代谢途径也会产生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。19 因此，与动物性食物相比，含有更多多糖和糖类（包括膳食纤维）的谷物和水果等植物性食物的摄入会促进产氢菌产生氢气。6

肠道氢气产生量的增加可能是植物性膳食纤维已被证明能抑制溃疡性结肠炎炎症的原因。如果通过摄入植物性食物来促进肠道细菌产生氢气，那么肠道中产生的氢气量也会增加，从而促进羟基自由基的清除，这可能会预防包括溃疡性结肠炎在内的慢性炎症（图 1）。据报道，多吃水果和蔬菜的人在 20 年内的死亡风险比不吃的人低 7%至 8%。20 这被认为是由于最近的饮食从植物性食物转变为动物性食物，导致现代人肠道中产氢菌产生的氢气量减少。这也支持了这样一种假设，即同样的原因导致了溃疡性结肠炎等慢性炎症性疾病的增加。因此，在当今社会，饮食已经从以植物性食物为主转变为以动物性食物为主，积极地从外部摄入氢气对于预防不断增加的慢性炎症性疾病将是很重要的。

图 1 食用植物性食物和动物性食物的人的肠道环境

注：以植物性食物为主的饮食会促进肠道中产氢菌的生长，进而增加肠道内氢气的产生量。产生的氢气会清除构成肠道的细胞中的羟基自由基，抑制肠道的慢性炎症，从而使肠道上皮细胞的屏障功能保持在较高水平。另一方面，以动物性食物为主的饮食会减少肠道中产氢菌的数量，肠道内产生的氢气量也会随之减少。结果，构成肠道的细胞中的羟基自由基增多，肠道进入慢性炎症状态，导致肠道上皮细胞的屏障功能降低。使用 Microsoft PowerPoint 创建。

作为产氢菌的丁酸梭菌对结肠炎可能的改善作用： 在模型动物实验中，已有大量关于摄入氢气可改善溃疡性结肠炎的报道。用硫酸葡聚糖钠（DSS）处理过的小鼠和大鼠是已知的溃疡性结肠炎动物模型。2 当给小鼠或大鼠施用 DSS 时，它会与结肠中存在的中链脂肪酸结合，引发炎症并导致结肠炎，从而再现出与人类溃疡性结肠炎相似的机制。根据最近的一份报告，给用 DSS 处理过的溃疡性结肠炎小鼠模型施用富氢盐水，据报道可改善 DSS 诱导的溃疡性结肠炎，并显著抑制结肠的厌氧环境，通过调节与黏膜相关的溶菌细菌来加强肠道屏障。2,21 在健康的结肠中，拟杆菌属和厚壁菌门占主导地位，而在不健康的肠道中，肠杆菌科是主要的菌群。产氢菌通过代谢氢气来产生维持生命活动所需的能量，所以补充氢气可以增加它们在肠道中的数量。21,22,23 拥有氢化酶基因的拟杆菌属和厚壁菌门细菌会通过代谢所摄入的氢气来增加数量并占据主导地位，从而抑制肠杆菌科细菌的生长，8,24 产氢菌不仅可以消耗氢气，而且顾名思义还能产生氢气，所以产氢菌数量的增加也会导致肠道内氢气量的增加，从而维持健康的肠道环境。25

目前正在尝试使用粪便移植的方法来治疗溃疡性结肠炎等炎症性肠病，即将从健康成年人粪便中收集的肠道细菌移植到溃疡性结肠炎患者体内。26 拟杆菌属和厚壁菌门细菌组成的良好平衡是健康成年人用于粪便移植的优质微生物环境的一个指标。27 据报道，溃疡性结肠炎患者体内的产氢菌（拟杆菌属和厚壁菌门细菌）数量较少，而健康成年人的拟杆菌属细菌多样性更高。28,29 尽管这些报告没有提及拟杆菌属和厚壁菌门细菌是产氢菌，但它们也能支持产氢菌在控制和改善炎症性肠病方面的重要性。也许增加产氢菌（拟杆菌属和厚壁菌门细菌）的数量对于改善溃疡性结肠炎很重要。

结肠壁由三层组成：黏液层、上皮层和固有层。30,31 凝胶状的黏液层可以防止病原体入侵。30,31 丁酸梭菌，更广为人知的名称是丁酸菌，也是属于厚壁菌门且拥有氢化酶的产氢菌。32 研究表明，给小鼠喂食丁酸梭菌会增加它们血清的抗氧化能力，维持其黏液层的特性，并保护它们免受结肠炎的侵害；人们认为丁酸梭菌产生的丁酸有助于这一机制。 33 而且已知溃疡性结肠炎患者粪便中的丁酸盐水平低于健康个体。27,34,35,36 然而，这只是丁酸菌数量减少的结果，我们怀疑丁酸梭菌增强结肠抗氧化能力的作用，实际上可能更多是由丁酸梭菌产生的氢气所贡献，而非丁酸。

尽管从动物实验中已知氢气维持肠道环境的机制，但目前尚无关于人类通过吸入氢气改善溃疡性结肠炎的报道。通过让患者自己观察腹痛和粪便状况，无需依赖医生的检查，就可以很容易地确认氢气对溃疡性结肠炎的改善作用。因此，我们决定招募两名溃疡性结肠炎患者，确认吸入氢气是否会使患者的病情得到改善。

人类吸入氢气改善溃疡性结肠炎的病例报告：

病例 1： 患者是一名日本男性，开始吸入氢气时 49 岁。

他在 2004 年患上了溃疡性结肠炎。症状包括血便、腹痛以及与腹痛相关的失眠。他持续去医院接受药物治疗，但病情没有改善。当腹痛导致他无法入睡时，他会服用安眠药。

2019 年 10 月 29 日，患者开始使用氢气吸入器（日本神奈川县镰仓市的 Miz 公司生产的 MHG-2000a）每天吸入氢气 3 小时，氢气浓度为体积比 6%至 7%，换算成 100%氢气时流量为 140 毫升/分钟。炎症得到了抑制，患者能够停止服用类固醇药物。吸入氢气 1 周内血便就消失了。10 天后，患者曾因腹痛无法入睡，但腹痛随后缓解，且无需服用任何安眠药就能入睡。2019 年 12 月 4 日的医院检查显示没有问题，溃疡性结肠炎已经有所改善。

病例 2： 患者是一名日本男性，开始吸入氢气时 60 岁。他在 2018 年 1 月患上了溃疡性结肠炎。排便时，有 50%的几率会出血。通过肠镜观察发现，结肠的直肠区域布满了血迹。在胃部发现了几颗息肉。由于出血，患者出现了贫血和抑郁症状，还观察到体重下降。他一直在服用医生开的药物（美沙拉嗪），但病情没有好转。

2019 年 6 月 3 日，他开始使用氢气吸入器（Miz 公司生产的 MHG-2000a），氢气浓度为体积比 6%至 7%，换算成 100%氢气时流量为 140 毫升/分钟，每天吸入 3 小时。在吸入氢气的第一周，他的出血情况没有变化，但能够睡好觉了。由于睡眠得到改善，他恢复了精力，感觉焕然一新。粪便中的出血量减少，健康状况有所改善。第二周，下部出血得到控制，粪便中只有少量血迹。粪便的形状也从液态变为固态且成型，腹泻得到了治愈。排便次数也恢复到了发病前的状态。他的情绪也恢复到了发病前的健康状态。两个月后，出血几乎消失了。三个月后，出血完全消失，体重也增加到了发病前的健康水平，于是停止了氢气吸入。停止吸入氢气后，溃疡性结肠炎没有复发。肠镜观察也显示，原本带血且粗糙的肠壁已经很好地愈合了。

本研究已获得这些患者的书面知情同意。

结论： 如果肠道细菌产生的氢气不足是溃疡性结肠炎的病因，那么通过积极从体外摄入氢气，更有效地清除全身细胞线粒体中产生的羟基自由基，就可以预防和改善溃疡性结肠炎。无论对于哪种疾病，患者摄入氢气的量在氢气改善疾病的过程中都很重要。很少有报告称氢气对改善疾病没有效果，但这是因为摄入的氢气量太少。37 摄入氢气的一种方法是饮用氢水，但可饮用的量是有限的。因此，长时间吸入氢气是摄入更多氢气的最佳方式。7

在我们本研究能够确认的这两个病例中，每天吸入氢气 3 至 4 小时后都观察到了病情的改善。这是首次关于人类通过吸入氢气改善溃疡性结肠炎的报告。在西医中，治疗溃疡性结肠炎的唯一方法是药物治疗。例如，经常使用类固醇药物，但类固醇会引起肾上腺皮质功能不全等严重的副作用。38 此外，通过粪便移植来移植产氢菌可能是有效的，但从卫生角度来看，有些人可能会抗拒将别人的粪便移植到自己体内这种想法。然而，由于氢气是一种没有副作用的物质，可以长时间吸入，并且能够自然地改善肠道微生物群。当未来对吸入氢气治疗溃疡性结肠炎进行临床试验时，预计更长时间的吸入将有助于从溃疡性结肠炎中康复。

我们感谢日本注册营养师银城恭子女士（Yasuko Ginjo）对日本饮食文化历史提供的有益见解。同时，我们感谢 Miz 公司的佐藤洋子女士（Yoko Satoh）在撰写本文时提供的出色建议。