氢分子作为元素表中最简单的元素，在自然状态下以氢气的形式存在，氢气凭借其独特的选择性抗氧化、抗炎症、抗凋亡、影响细胞信号传导通路和基因表达等方式发挥广泛的生物学效应。近年来，氢气的医学价值已逐渐成为临床研究的热点，并形成了独特的氢医学理论体系。随着研究的不断深入与临床应用的逐步拓展，氢医学的社会认可度与接受度正显著提升。氢气作为一种新型、安全、有效的治疗手段，在慢性病管理、抗衰老、抗肿瘤、健康促进及疾病预防等医学领域的潜力正被广泛发掘。本文结合了氢气在不同系统疾病中的临床研究进展，系统回顾了氢气的最新理论作用机制，探讨了其在多系统疾病中发挥作用的确切机制，并对氢气从基础研究转向临床应用的发展方向进行了展望，以期对氢医学的多学科发展提供参考。

文献引用

叶樱琳,张程,姚鑫杰,等.氢医学研究新进展[J].中国疗养医学,2026,35(01):40-43.

作者单位：联勤保障部队峨眉康复疗养中心疗养三科

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氢分子是宇宙中含量最多、最轻的原子，其单质形态是氢气，是一种具有还原性且极易燃烧的无色无味气体。早在1948年，科学家首次将氢气作为潜水呼吸填充气体进行了人体试验，且证明了持续吸入高压氢气对人体安全无害[1] 。2007年，有研究表明在常压下吸入浓度 2% 的氢气可有效治疗大鼠缺血性脑卒中，提出氢气通过特异性 清除羟自由基(·OH)和过氧亚硝酸盐(ONOO- ) 发挥选择性抗氧化作用[2] 。从此氢气作为一种无色无味无毒的具有还原性的气体，以其独特的抗氧化、抗炎症、抗凋亡等多重生物学效应在临床疾病中发挥作用。 

1 氢气的主要作用机制 

1.1 选择性抗氧化作用 氧化应激是由于活性氧自由基(ROS)过量产生和体内抗氧化系统失衡 

所导致的，与多种疾病的发生发展密切相关。由于氢的还原性较弱，只与活性和毒性强的ROS反应，主要通过直接中和·OH，而不影响细胞内其他功能型自由基，从而减轻细胞膜的脂质过氧化反应，保护细胞免受氧化损伤[2-3]。氢气可激活核因子E2相关因子2(Nrf2)及其下游靶酶血红素氧合酶 1(HO-1)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)的表达，提高机体内源性抗氧化酶活性发挥抗氧化效应[4-5]。目前只发现氢气具有选择性抗氧化应激的特点。

1.2 抑制炎症反应 炎症反应是机体对感染、创伤等刺激的一种防御反应，但过度的炎症反应会导致组织损伤和器官功能障碍。氢气可通过调节免疫细胞，减少炎症介质的释放和上调抗炎因子的表达，从而减轻炎症反应[6-7]。有研究表明，氢气的抗炎作用与其抗氧化作用有关，这是由于炎性反应NF-κB信号通路可抑制HO-表达从而抑制抗氧化物胆红素和胆绿素的生成，而氢气可通过抑制 NF-κB 信号通路，缓解炎症反应同时增强抗氧化物生成[3，5]。在动物模型中，氢气已被证明能够减轻多种炎症性疾病的病理过程，如类风湿关节炎、炎症性肠病、心肌缺血再灌注损伤、动脉粥样硬化等由于过度炎症反应所引起的病症[8-11]。

1.3抗凋亡作用

细胞可以通过线粒体信号通路引起内源性刺激而凋亡，也可通过外源性刺激结合细胞膜表面受体而发生凋亡。氢气易通过细胞膜性结构，可中和细胞内的毒性自由基，保护DNA、蛋白质等不被自由基破坏，维持正常的线粒体和内质网功能，阻止细胞凋亡[12]。有实验表明饮用富氢水可抑制聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1(PARP1)，导致凋亡诱导因子(AIF)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)活性降低，亦可通过抑制JNK/p38MAPK/p53信号通路的激活，导致B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)/Bcl-2相关X蛋白(Bax)比值升高和caspase-3活性抑制，最终抑制细胞凋亡[5，13]。此外氢气也可通过激活Nrf2/HO-1通路，上调HO-1诱导的组蛋白脱乙酰酶-1(SIRT1)表达，降低Bax表达、减少p53乙酰化和裂解caspase-3，抑制细胞凋亡，从而减少病理进程中的细胞凋亡[5]。

1.4调节细胞信号通路

氢气能通过影响细胞信号传导通路和基因表达等方式发挥生物学效应。有研究发现氢气通过诱导线粒体未折叠蛋白反应(mtUPR)相关因子(ATF5、p-eIF2α、HSP60)的表达来提高细胞线粒体基因表达和电子传递链活性，促进细胞增殖和分化[14]。此外氢气可通过调节人体免疫细胞如Th17、Th1和CD8+细胞，减少细胞因子(IL-26和IFN-γ)的产生，提高孕妇妊娠期间的免疫耐受，降低早产率[6]。通过抑制HIF-1α诱导的糖酵解和减轻线粒体氧化应激反应，氢气可降低Ptgs2+Nos2+促炎巨噬细胞(PIMs)的比例，减少PIMs对真皮层成纤维细胞的有害作用，促进细胞外基质的生成和伤口修复[15]。此外，氢气可能促进能量代谢相关调节因子表达，如成纤维细胞生长因子21(FGF21)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)、解偶联蛋白1(UCP1)、肥胖相关激素/神经肽等促进脂肪酸和葡萄糖消耗，刺激能量代谢[5，16-18]。

2氢气在疾病治疗中的应用

2.1氢气在心血管疾病中的应用研究

早在2016年，日本就将吸氢气治疗纳入心脏停搏治疗指南中，认为2%的氢气吸入可以保护生命和脑功能，从此吸入氢气治疗也作为一种临床治疗方法进入了医疗领域[19]。冠状动脉粥样硬化性心脏病(CHD)是一种由动脉粥样硬化(AS)引发的原发性心血管疾病，其特征为血管局部的慢性炎症和脂质氧化沉积。有研究表明氢气可以减轻血管损伤引起的氧化应激，这可能与氢气抑制LPS诱导巨噬细胞中促炎因子(IL-6和TNF-α)和促炎基因miRNA-92a的表达，增强抗炎因子转化生长因子β1(TGF-β1)、miRNA-146a和miRNA-181b的表达有关[7]。氢气还可通过调节多种通路包括NF-κB通路、细胞焦亡、巨噬细胞自噬、内质网(ER)应激和Nrf2通路减轻局部慢性炎症反应，此外，氢气可能通过PI3K和AMPK信号通路介导来改善糖脂代谢，从而抑制CHD的发生和发展[11]。氢气在多器官缺血/再灌注(I/R)损伤中发挥着重要的保护作用，氢气可通过增加PGC-1α表达，降低ROS、8-羟基脱氧鸟苷和丙二醛(MDA)引起的氧化应激损伤，改善由I/R损伤引起的心肌组织和线粒体结构的变化[10，12]。通过吸入氢气，可以尽可能地减少心肌细胞凋亡，保护心脏功能，帮助减轻心肌梗死后遗症[10]。

2.2氢气在呼吸系统疾病的应用研究

实验发现吸入氢气对常见慢性呼吸系统疾病具有潜在治疗效果[20]。钟南山院士团队率先在国内采用吸入氢氧混合气体的方法改善新冠病毒所致低氧血症患者的呼吸困难症状，这可能与氢气可减少气道阻力，增加氧流量和氧气弥散度，中和有害ROS，减轻炎症因子风暴对肺部造成的组织损伤和结构改变有关[21]。因此有条件吸入氢氧混合气体(H2/O2：66.6%/33.3%)治疗的方案也被推荐用于新冠肺炎的救治。有研究肯定了氢气在慢性阻塞性肺疾病(COPD)中的临床治疗效果，发现吸入氢气可通过抑制包括IL-4、IL-6、TNF-α在内的炎症因子和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)表达，减少细胞凋亡和肺泡组织损伤，从而对COPD患者产生明显的抗炎作用[20，22]。而在哮喘模型小鼠中，氢气主要通过激活Nrf2途径，降低Th2细胞免疫反应和IL-4、MDA、免疫球蛋白E水平，从而减轻炎症、杯状细胞增生和气道高反应性[22]。另有研究发现，富氢水可通过增加肠道乳杆菌和双歧杆菌属丰富度，提高微生物来源的血清代谢物吲哚-3-乙酸(IAA)含量，通过IAA激活芳香烃受体从而缓解哮喘炎症反应[23]。

2.3氢气在神经系统疾病的应用研究

作为一种安全稳定的抗氧化抗炎症因子，氢气能迅速穿透血脑屏障，选择性清除·OH和ONOO-，减轻脑I/R引起的氧化应激损伤，此外氢气通过抑制p38MAPK信号通路，降低凋亡蛋白-3过度表达，减少细胞凋亡，对I/R后神经元损害也有潜在的保护作用[2，13]。近年来，氢气在治疗神经退行性疾病包括帕金森病(PD)、阿尔茨海默病(AD)等疾病中受到了广泛关注。有研究发现，氢气能调节Keap1-Nrf2-ARE抗氧化信号通路，减少MDA、IL-6和TNF-α等炎性因子在脑组织中的浓度，并降低Aβ沉积、tau蛋白磷酸化和神经原纤维缠结的产生，通过减轻炎性反应及氧化应激对线粒体造成的功能障碍，降低大脑凋亡细胞数量，改善认知功能，提高AD患者的生活质量[24-25]。此外，富氢水还可通过调节肠道菌群组成来调控脑肠轴，保护肠道屏障完整性和减少内毒素入血途径，从而减少中枢神经系统炎症，为治疗AD和其他神经退行性疾病提供新的治疗策略[26]。

2.4氢气在代谢性疾病中的应用

研究研究表明，氢气可通过激活ATP依赖性K通道和促进线粒体脂肪酸氧化减轻线粒体氧化应激反应保护线粒体功能，从而促进葡萄糖及脂肪酸代谢，刺激能量消耗，在改善肥胖、糖尿病和代谢综合征等方面具有潜在治疗效果[5，16]。有研究发现富氢水可减少肥胖小鼠血浆三酰甘油水平和改善脂肪肝影像结果，这可能是由于氢气能减少脂质过氧化因子4-羟基-2-壬烯醛含量，从而抑制Akt和FoxO1磷酸化，刺激PGC-1α激活PPARα-FGF21信号通路，诱导糖异生、脂肪酸代谢和酮体生成的关键调节因子在肝脏中的表达，从而调节肝脏的能量代谢，减轻高脂饮食对机体的不良影响，降低血脂和血糖水平[17-18]。氢气治疗糖尿病的机制目前有待进一步研究，但氢气可通过改善胰岛素敏感性、抑制氧化应激和细胞凋亡、维持内质网和线粒体稳态，从而对糖尿病并发症产生保护作用[5，16]。相较于葡萄糖代谢异常，氢气能更有利地恢复脂质代谢，使脂肪组织由病理性肥大转变为增生，加速棕色脂肪组织代谢，减少肝脏脂肪堆积，并促进肝脏中脂肪酸代谢相关基因的表达。有研究发现，肠道菌群失调与消化系统疾病及代谢紊乱疾病之间存在关联，人体肠道菌群每天可通过对碳氢化合物的无氧酵解产生约150mL的氢气，产生的氢气经肠壁弥散入血发挥作用，饮用富氢水或食用产氢食物可改善肠道菌群组成，促进结肠蠕动，增加短链脂肪酸生成，改善高脂饮食诱导的代谢异常，为预防和治疗代谢性疾病提供新的靶点和理论依据[27-28]。

2.5氢气在癌症辅助治疗中的应用研究

1975年，DOLE等[29]首次发现暴露在高压混合氢氧气体(H2/O2：97.5%/2.5%)条件下患有皮肤鳞状细胞癌的小鼠，肿瘤显著缩小。目前氢气辅助疗法主要应用于呼吸系统和胃肠道系统肿瘤中。氢气的抗肿瘤效能可能与以下几个因素有关：①·OH和ONOO-可破环碱基对和DNA双链结构，具有高度的细胞毒性，机体缺乏针对这两种活性氧的清除系统，导致线粒体受损和ROS生成过度，容易诱发癌症的发生。氢气可通过特异性清除·OH和ONOO-，减轻细胞结构和功能损伤，从而预防癌症的发生发展。②肿瘤微环境的高ROS水平可增强NF-κB、Akt/mTOR、Wnt/β-连环蛋白通路以及诸如Ras、Bcr/Abl和c-Myc等癌基因的表达，促进肿瘤细胞增殖和侵袭转移，氢气能够清除癌细胞中的ROS，从而抑制多种依赖于ROS的增殖代谢通路，从而抑制癌症的发展。③氢气可能通过调节免疫细胞产生抗肿瘤作用，保护线粒体Na+/K+ATP泵，增强Bcl-2表达，抑制凋亡因子如caspase9的释放，保护线粒体膜稳态，并通过减少CD8+T细胞上的PD-1表达，减少细胞耗损，使功能性CD4+、CD8+T细胞和自然杀伤细胞比例恢复正常水平。④氢气可通过直接调节Keap1-Nrf2-ARE和Nrf2-HO-1通路来维持体内的氧化还原平衡，显著诱导细胞内抗氧化酶SOD、GPx、CAT及HO-1的表达增加，从而提高细胞消除活性氧的能力[5，14，28，30-31]。此外，氢气能够清除ROS，减轻放化疗副反应，改善患者食欲和身体健康状况等，提高肿瘤患者的生活质量[20，31]。

3氢医学领域的发展展望

目前在氢医学研究领域中，氢气吸入和饮用富氢水是常规的氢气作用方式，其制备方法主要有电解法和化学反应法两大类，但也存在因氢气扩散过快不易控制、设备成本较高、能耗大、杂质问题等不足。优化反应条件、开发具有新型高比表面积和缓控释放的携氢纳米材料等提高氢气产能和稳定性的技术已日益成为氢医学研究热点。此外，通过提高碳氢化合物的摄入或服用含氢化酶的产氢菌群，可更加安全地调控人体肠道菌群内源性氢气产量，从而为氢气在脑肠轴、肺肠轴等多系统代谢中更为有效地发挥作用提供了创新点。目前已知氢气主要通过清除ROS产生抗氧化、抗炎、抗凋亡、影响细胞信号传导通路等作用，但其在分子层面上的潜在靶点和作用机制仍不清楚。随着科技的发展，我们有望利用更先进的技术手段来揭示氢气的作用机制。同时，我们也需要通过大规模、长期的临床试验，来验证氢气长期治疗的安全性和有效性，为其在临床实践中的应用提供更有力的证据支持。

综上所述，从氢气的治疗机制到新型应用方式的开发，再到临床试验的推进，氢医学正逐步走向成熟。未来，随着更多研究的深入和临床数据的积累，氢医学有望在临床治疗中和健康领域发挥更大的作用。