最近10年，氫氣具有醫學作用受到國際學術和醫學界廣泛關注［1］。國際上最早的氫氣醫學效應研究論文見於1975年《科學》雜誌，美國貝勒大學學者Dole M等報道，連續14天暴露高壓（8個大氣壓）氫氣對皮膚鱗狀細胞癌的治療作用［2］。2001年法國科學家證明同樣壓力的氫氣對血吸蟲感染肝炎具有治療作用。或許由於高壓氫氣的高危險性，難以被臨床醫學應用，這些研究並沒有引起醫學界的重視。

氫氣一度被作為生理惰性氣體看待，也就是說，過去沒有人認為氫氣具有醫學生物學作用。直到2007年，當日本醫科大學老年病研究所太田成男教授課題組在《自然醫學》發表呼吸2%的氫氣對腦和肝臟缺血再灌注損傷的治療作用，隨後證明動物飲用氫氣飽和水也具有類似的醫學作用［3］，這些研究結果提示氫氣可以非常方便安全地應用於臨床疾病的治療，氫氣醫學效應潛在應用前景才真正受到重視[4]。

2007年太田成男教授課題組在《自然醫學》論文中報道，給大鼠呼吸2%氫氣，可顯著降低腦缺血再灌注後24小時腦梗死體積。氫氣對腦缺血的治療效果比臨床應用的自由基清除葯依達拉奉效果更好，而且沒有任何副作用［圖1］。該研究還證明，溶解在細胞培養基的氫氣具有選擇性清除羥基自由基的作用，但對其他具有生理功能活性氧，如過氧化氫、一氧化氮和超氧陰離子等均沒有影響。

圖1 氫氣吸入對腦缺血梗死面積的作用

氫氣的生物醫學研究仍然是初期階段，國際上大約有3000名研究學者發表大約1000篇學術論文，這些論文提示氫氣對涉及各種器官170多種人類和動物疾病模型具有治療效果[5]。氫氣發揮作用可能通過信號分子調節、蛋白磷酸化和基因表達等方式 [4]。

醫學氣體並不是新概念。最著名的醫學氣體是一氧化氮，一氧化氮剛開始曾被認為是錯誤的，但後來被廣泛認可和接受，1998年一氧化氮生物學效應研究獲得醫學生理學諾貝爾獎。另外，一氧化碳和硫化氫也被發現具有重要生物學作用[6]。相對這三種成熟的醫學氣體來說，氫氣具有生物學作用則更難被人接受。因為氫氣不是自由基、化學活性低、沒有極性、擴散性極大，這些特徵使氫氣很難具有特異性蛋白結合位點，或者不可能擁有特異性受體分子[7]。

從生物進化角度看，氫氣具有生物學效應並不奇怪[8]。氫元素是宇宙的起源，氫氣是地球生命起源的關鍵能量分子，氫氣在真核生物進化過程中發揮關鍵作用[9]。在千萬年進化過程中，植物和動物都進化出和產氫細菌的互惠關係，植物和動物體內都存在一定水平氫氣，也有研究認為植物細胞本身具有製造氫氣的能力。理論上，細菌氫化酶作為氫氣產生的關鍵酶，在動物包括人類的氫化酶後裔分子可能保留著氫氣的作用靶點。也有可能人類等真核生物已經進化出對氫氣分子更敏感的感受方式[7, 10]。

參考文獻

1、George, J.F. andA. Agarwal, Hydrogen: another gas with therapeutic potential. KidneyInternational, 2010. 77(2): p. 85-87.

2、Dole, M., F.R.Wilson, and W.P. Fife, Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment forcancer. Science, 1975. 190(4210): p. 152-4.

3、Ohsawa, I., etal., Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducingcytotoxic oxygen radicals. Nat Med, 2007. 13(6): p. 688-694.

4、Ohta, S.,Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medical gas: initiation,development and potential of hydrogen medicine. Pharmacol Ther, 2014.

5、Ichihara, M., etal., Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecularhydrogen - comprehensive review of 321 original articles. Med Gas Res, 2015. 5:p. 12.

6、Fandrey, J.,Rounding up the usual suspects in O2 sensing: CO, NO, and H2S! Sci Signal,2015. 8(373): p. fs10.

7、Zhai, X., et al.,Review and prospect of the biomedical effects of hydrogen. Med Gas Res, 2014.4(1): p. 19.

8、Ohta, S.,Molecular hydrogen is a novel antioxidant to efficiently reduce oxidativestress with potential for the improvement of mitochondrial diseases. Biochimicaet Biophysica Acta, 2012. 1820(5): p. 586-94.

9、Martin, W. and M.Muller, The hydrogen hypothesis for the first eukaryote. Nature, 1998.392(6671): p. 37-41.

10、Chen, O., Z.-h.Y., and C. Li., Meeting report: Second Hydrogen Molecule Biomedical Symposiumin Beijing, China. Medical Gas Research, 2016. 6(1): p. 57. (See LeBaron)

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