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氢分子医学进展和存在的问题

发布时间:2022-10-24本文来源: 氢思语
氢是自然界的基本化学元素,同时也是组成生命体最多的元素。在没有催化剂的作用时,氢气在体温下似乎不与任何生物化合物发生反应,因此人们普遍认为氢气是一种具有不具有生理活性的气体。而随着科学技术的进步,科研人员发现生物与氢气的反应可见于一些含铁或镍的氢化酶的细菌中,这些细菌可以通过分解氢气,将其作为提供电子的能量源,从而将氢气转化为能量。而哺乳动物体内没有功能化的氢化酶基因,并不能够直接利用氢气,因此,氢气的生物惰性得到了广泛的认同。
 2007 年,日本教授太田成男小组在脑缺血再灌注模型鼠实验中发现,氢气可以具有选择性地与体内羟自由基以及过氧亚硝基发生反应,降低体内氧化应激水平,缓解再灌注区域内组织炎症,起到良好的治疗效果。同时,氢气不会同体内 NO·等具有特殊生理功能的自由基发生反应,从而在保证细胞功能正常的前提下,有效清除细胞内有害自由基。而传统临床实验中使用的抗氧化剂如维生素 C 等,会消耗具有生理功能的活性氧,从而无法达到预期的治疗效果,因此,氢气的生理学功能一经发现,便立刻引起了广泛的关注。传统抗氧化剂在体内参与代谢自由基的过程中,往往会产生氧化型的代谢产物。代谢产物也需要经由多种酶作用才能完全代谢,这一过程将会消耗大量能量。而氢气在与自由基反应后,并不会产生对生物体有害物质(如氢气与强氧自由基反应生成水),有效避免了产物再代谢的发生。与此同时,没有发生反应的氢气则可以经由消化道,呼吸道等释放,而传统的抗氧化剂则会残留在体内,存在中毒的风险。尽管研究发现,人体在 1.5 MPa 的氢气环境下会产生一定的麻醉效果,但并不会产生生理学毒性。目前氢气运用环境中,氢气远远小于这个压力,因此,氢气自身的高生物安全性,副作用少,吸引了诸多科研人员的目光。此外,氢离子是自然界中含量最多的离子,通过电解水即可获得大量氢气,因此比起传统抗氧化剂,氢气制备简单迅速,价格低廉,可以进行大量而广泛的应用,为临床应用提供了基础。
随着氢气在细胞学水平上的功能逐渐被发现,科研人员开始尝试在多种动物模型和临床上广泛探索氢分子在医学领域的应用。 在多种动物疾病模型中发现,氢气对于二型糖尿病,卵巢癌,多器官缺血再灌注,肝炎,急性肾衰竭,脑梗阻等疾病具有明显的治疗效果。此外,氢气对于阿尔兹海默症,帕金森氏综合征等模型小鼠的体格,认知和行为学恢复也有较好的效果。 基于从动物实验中获得的大量数据,科研人员开始尝试在临床上逐步开展氢气的探索和应用。杨庆玺等则对化疗患者随机分组后提供富氢水,结果发现氢气可以显著缓解患者化疗后的骨髓抑制现象,并改善血液中尿素氮与肌酐水平,帮助恢复患者的肾脏功能。Ono H 发现,氢气对急性脑梗死患者具有良好的治疗效果,可以有效降低脑部磁共振成像的信号强度,并提高患者的认知能力。郑延松采取随机双盲法对高尿酸血症的男性患者进行分组后,通过饮用富氢水发现,氢气可以有效降低患者血液中总胆固醇,尿酸和低密度脂蛋白水平,并发现氢气对降低患者舒张压具有明显的效果。该发现不仅提出了治疗高尿酸血症与痛风的新途径,也暗示了氢气可以通过降低血压与血脂来有效预防动脉粥样硬化的发生。目前氢气在医学领域内有着广泛的尝试,同时也证明了氢分子可以对多种疾病起到良好的治疗效果。然而目前氢分子的临床研究规模尚小,其次,在实验室研究上,氢气浓度的不稳定也为深入探求其生理学功能造成了阻碍。
虽然氢气医学有大量研究论文发表,氢气对疾病的治疗作用也积累了大量基础和临床研究证据。但是这些研究仍然无法回答这些问题:1)氢气能否代替药物治疗某些疾病?2)氢气治疗疾病的分子基础是否仅仅是选择性抗氧化?3)氢气能否长期持续性使用,而不会对人体产生任何系统负面效应。4)氢气有那些具体的适应症和禁忌症?
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