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开始进行细胞学实验不久，这个小组就被氢气的效应惊呆了。 太田教授曾经这么描述“Soon after we started, we were shocked by what we saw. The first results were such a surprise that I stopped in my tracks. It was the third day of the experiment and, without thinking, I yelled: Look! It’s amazing! In the culture media with hydrogen, ROS induced in cells didn’t do any harm. The cells were all alive. It was a revolutionary discovery... 开始实验不久，我们对看到的现象惊呆了。首先这个结果太神奇了，我们停下手中其他工作聚焦这个现象。这是实验第三天，没有经过思考。我大叫到“看，这太不可思议了”含有氢气培养基，活性氧不会对细胞产生任何伤害，细胞全部都活着。这是一个革命性发现” 这是第一个证明氢对活细胞影响的实验。用有毒药物刺激细胞内活性氧的形成，通常随着新陈代谢的不断恶化，活性氧增加会导致细胞收缩成球形，最终死亡。当把氢气溶解在培养基后，即使加入诱导活性氧增加的有毒物质，细胞功能仍然不受影响，细胞死亡大大减少(图1.1)。 不含氢气 含氢气 红色标记为死亡细胞，绿色为存活细胞。 图1 左图因为细胞羟基自由基水平增加，Pc12细胞大量死亡。右图加入氢气，羟基自由基的作用消失，细胞存活下来。(I. Ohsawa 2007）。 氢气具有强大扩散能力，能进入细胞内所有细胞器，如细胞核、内质网、线粒体等，而传统的抗氧化剂则难以进入细胞，更不能在所有结构内自由扩散。太田小组的研究结果随后带来一个更重要的发现，就是氢气具有很强的选择性(Ohsawa et al. 2007)。 图2 氢分子对溶液中不同活性氧的清除作用 氢气对羟基自由基清除作用非常强，对于亚硝酸阴离子小得多，对于其他活性氧如超氧阴离子和一氧化氮小得可以忽略不计。 这意味着氢气只消除了有害的活性氧，而保留了在细胞信号传导中发挥重要作用的其他生理活性氧。这完全不同于经典抗氧化剂如维生素C，维生素C不加区别地消除有益的和有害的活性氧，最终产生的总体作用喜忧参半，无法预知。其他体外实验也证实了氢气的抗氧化作用。 编辑 图3 氢气对PC12细胞羟基自由基损伤的对抗作用。 从图3可以看出，DNA经过羟基自由基处理，过氧化反应产生的8-OHdG(8-羟基-脱氧鸟苷)和4-HNE(4-羟基-2-壬烯醛)明显增加，氢气都可以有效抑制。这些发现有力地表明，氢气有希望成为一种新的生物抗氧化剂。 考虑到临床应用，太田成男小组继续研究氢在缺血再灌注损伤中的作用，组织缺血再灌注损伤通常发生严重典型的氧化损伤。这种损伤发生在器官移植和血流中断的多种情况，即血液暂时从器官停止，然后在移植后血流恢复再次注入器官(再灌注)。缺氧一段时间后再供氧会产生大量活性氧，由于组织存在多余电子，氧气的恢复供应来不及彻底被还原而产生部分还原产物超氧阴离子。超氧阴离子在SOD协助下变成过氧化氢，后者在铁离子等存在下可自然变成羟基自由基。超氧阴离子和一氧化氮发生自然化学反应变成亚硝酸阴离子。因此缺血再灌注后发生自由基链式反应产生多种类型的活性氧或自由基。 组织缺血再灌注损伤是一个典型的氧化应激病理生理学过程，也是一个严重普遍的临床问题，因为活性氧增加会造成内脏器官组织的损伤。在他们的实验中，阻断大鼠脑动脉，使血流停止90分钟后，观察吸入氢30分钟后对24小时后脑损伤的影响。结果让人大开眼界。通过让大鼠呼吸2-4%的氢气，1天后受损的大脑区域减少了近一半(图4)。 图4 吸入2%氢气能减少脑损伤50%。红色代表正常脑组织，白色代表损伤区域。 氢治疗1周后，动物运动感觉功能也逐渐恢复。说明氢气吸入可以抑制脑组织缺血再灌注损伤和继发性感觉运动功能。这些结果表明，氢气以气体和溶液方式可以通过细胞膜，清除细胞内有毒的羟基自由基，产生抗氧化损伤的治疗效果。随后该小组通过小鼠动物模型，再次证明吸入氢气对肝脏组织缺血再灌注损伤同样具有治疗作用(Fukuda等，2007)。 阻断肝脏动脉90分钟，再灌注180分钟，最后分别吸入1、2和4%的氢气190分钟。结果发现，随着氢气浓度的增加，氢气对肝脏组织病理学损伤保护作用越来越好，对肝脏功能和氧化损伤的作用也符合其效应。氦气对照组没有发现这种作用，说明氢气的作用具有特异性（图5）。 图5 氢气吸入对肝脏缺血再灌注后组织空泡化、氧化应激分子MDA和肝脏功能指标血清转氨酶活性的影响。 上述结果说明，氢气是一种新型选择性抗氧化剂，对组织氧化损伤具有明显治疗作用。对大多数生物化学家来说，这一发现是一个巨大的惊喜。氢气的化学稳定性很高，是生理性惰性气体，人们长期认为氢气对人类和许多生物没有生物学效应。但是由于该团队采用严格的实验设计，进行非常全面的检测和分析，学术界并不能针对这些研究简单质疑。更重要的是，这一系列研究随后被更多学者的实验验证。太田成男小组2007年的开创性论文《氢作为一种治疗性抗氧化剂，选择性地减少细胞毒性氧自由基》，发表后引起了非常广泛关注，许多学者相继开展了不同层次的临床研究，并证明氢气对人类疾病治疗的巨大潜力，这一方向现在被称为“氢气医学”。 根据氢思语的定义，【氢气医学】是研究氢气对疾病治疗和健康促进作用的学科。主要领域包括氢气治疗疾病的基础和临床研究，如氢气对疾病治疗和健康促进临床效果，氢气疾病治疗的剂量和使用方法，氢气治疗疾病机理，氢气医学分析方法，氢气毒副作用，氢气安全使用规范等方面的研究。 免责声明：本文转载自《氢思语》，作者孙学军教授，版权归原作者所有。转载此文是出于传递更多信息之目的，文章观点仅代表作者本人，并不意味着纳诺巴伯氢友会赞同其观点或证实其内容的真实性。若内容涉及健康建议，仅供参考勿作为健康指导依据。 温馨提示：根据《食品药品监督管理条例》，氢气不能替代药物治疗。 |
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