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专家论述丨氢气代谢动力学(1)

日期:2020-09-24 16:07:58 / 人气:

氧化损伤是许多疾病的共同病理基础。活性氧是带有氧的自由基,是化学活性比较高的原子基团或分子。由于化学活性强,活性氧参与多种生物学过程,不仅参与免疫细胞杀菌作用,也是免疫炎症反应、细胞分裂和许多信号系统中的关键效应物质。但是在病理过程中,具有强活性的活性氧也可能参与损伤过程,成为病理因子。在这种情况下,细胞内过量活性氧超过了控制活性氧的抗氧化系统的处理能力,失去控制的活性氧对其他功能分子进行随机攻击,产生分子层面氧化损伤,这种损伤达到一定程度会导致细胞功能紊乱甚至细胞死亡,导致组织和器官功能紊乱。

氢气疗法的核心基础是选择性抗氧化。氢气具有中和强毒性活性氧如羟基自由基和亚硝基阴离子的作用,不和具有生理功能的活性氧发生反应。这一能力决定了氢气不仅能降低氧化损伤发生的根本,部分强毒性活性氧带来的危害,且能保持正常活性氧的功能。当然这是理论上的论述,更重要的是氢气治疗确实能产生明确的减少氧化损伤的效果。就是从证据层面的效应基础,氢气能减少氧化损伤。当然产生这种作用的途径有两个,一是通过降低强毒性活性氧作用,而是通过保留更多功能活性氧,如一氧化氮,氢过氧化物,超氧化物阴离子。正常功能活性氧增加可激活细胞内内源性抗氧化系统功能,这在氧化应激情况下更为重要。两种内外抗氧化能力相互配合,产生更强大的抗氧化效应。

已经许多研究工作探讨氢气生物医学学效应,主要包括氢气治疗疾病的效果,主要包括中枢神经系统疾病、代谢紊乱、肝病、皮肤病呼吸系统疾病等氧化损伤和炎症相关疾病

尽管氢气具有巨大的医学应用潜力,目前还没有完全确定其有效性,特别缺乏具体适应症、禁忌症、治疗剂量和疗程等细节的工作。解决这些问题的一个基础性工作是准确测定氢气的剂量,按照学术标准需要采用有创和血液样本,测定氢气浓度的高成本和技术复杂性是限制这方面研究的重要制约因素。氢气治疗疾病的有效性在大量人类疾病动物模型和临床研究中得到证据,气的巨大临床应用优势是几乎没有毒副作用(没有发现),这将必然吸入大量临床试验的跟进。最近在呼吸系统疾病、神经退行性疾病、代谢性疾病、皮肤疾病和重要癌症等方面的临床研究都表现出氢气的广泛应用前景。

获得氢气的方法有两大类,一是通过体内细菌产生,二是通过体外补充,包括补充可释放氢气的材料。发酵碳水化合物的厌氧菌可以产生氢气,肠道内主要是拟杆菌梭状芽孢杆菌、坏死梭杆菌、大肠杆菌、柠檬酸杆菌和肠杆菌等。特定的食物偏好会影响肠道微生物组成,其中产生氢气的细菌是容易受到影响的类型。不能被胃和小肠吸收食物和药品将被送到结肠,在那里细菌能够产生各种气体,包括氢气。研究人员发现,摄取卡波糖、变性淀粉、牛奶、姜黄素和乳果糖,食品原料如棉籽油、糖、乳糖、山梨醇、甘露醇、壳聚糖、可溶性纤维等,都能有助于肠细菌能够产生大量的氢气。氢可以被其他细菌利用,也可以被肠粘膜吸收进入血液循环运输到肝脏和全身。有已部分研究发现,来自肠道细菌产生的氢气也能产生疾病治疗作用。但是利用肠道细菌产生氢气对人体的作用,特别是长期影响,还需要研究。因为肠道内不仅存在产生氢气的细菌,也存在多种利用氢气的细菌,如合成甲烷产甲烷菌,产生硫化氢和乙酸的相应菌群。产氢气代谢增强必然引起消耗氢气的代谢发生链式反应,这方面可以通过呼吸气体中甲烷水平的分析进行研究。

外源性补充氢气相对影响因素小,也是目前主流的氢气治疗疾病研究的给氢气方式。其中比较常见的是吸入氢气、饮用氢水或注射氢气溶液,也有洗氢水澡通过皮肤使用和摄取氢气,当然口服可以产生氢气食品也是一种方式。俄罗斯学者认为,氢气生理盐水注射对氢气医学研究做出了巨大的学术贡献,这种方法能快速获得准确剂量,这有利于氢气效应的分析。这种方法进入临床应用仍然需要更多基础和临床研究。饮用氢水是比较容易实现的技术,过去曾经担心氢气溶解度小这种方法难以获得足够多剂量,但是大量研究结果表明,饮用氢水完全能达到显著有效的氢气摄入剂量。饮用氢水后氢气可快速扩散到血液,这是氢水产生效果的重要基础。

Experimental Setup for Measurements the Hydrogen Concentration in Exhaled Rat\\\\\'s Air

Hartmann L , Taras D , Kamlage B , et al. A new technique to determine hydrogen excreted by gnotobiotic rats[J]. Laboratory Animals, 2000, 34(2):162-170.

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