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氢分子生物学研究_富氢水排毒原理

发表时间:2016/04/23浏览量:2226

  富氢水排毒原理(日本林秀光)

  众所周知,水是氢和氧组成的化合物。2个氢原子和1个氧原子相结合,便形成了水,化学分子式表示

  为H2O。既然水是由氢和氧结合的化合物,用通俗的话讲,就是氢和氧关系非常好。换句话说,如果

  氢和氧的关系不好,氢按氢的方式向左,氧按氧的方式向右,是永远也产生不了水的。更进一步说,

  如果没有水,生命也不会存在了。

  它们之间想分离也分离不开。这种使氢和氧相结合的能量叫做氢氧键能。也就是说正是由于氢氧键

  的作用,才使得氢和氧以2:1的形式相结合,这样才形成了水。另一方面,氢氧键产生的结果是,氢和

  氧很难以游离的形态存在于水中,所以自然界里是没有富氢水的。

  氢和氧关系良好,就是两者之间相互吸引的能量在起作用(即氢结合能),这样水就诞生了。因为

  氢和氧结合成了水,所以水中的氢和氧不能处于分离的状态,氢单独和氧分离的状态是不可能存在于

  水中的。不仅如此,虽然可以从氢气瓶里将氢气注入水中,或是用电解水的方法制成富氢水(阴极水),

  但是氢是宇宙间最轻的气体,它全迅速从水中跑掉,就像在高中化学课上所学的那样,水中几乎不含

  氢气。所以,一般人们了解的水几乎都是不含氢气的水。

  总之,自然界中的水、还有处理过的自来水、市面上的瓶装水等,都具有一个普遍的特征,就是不含氢。

  如果我们能够首先充分理解和认识这个事实,对健康、长寿都具有重要意义。

  ——《生命之水富氢水排毒》

  世界著名水专家——日本医学博士林秀光,写了14本关于水的著作,其中《因水而死》一书而著称。

  当他得知“圣水”时专程赴德国考察,他的对水研究的资深功底,使他很快弄明白了这个神奇“圣水”

  的原理,使日本科学家成功研制出了氢水棒(氢水发生器),在日本称“水素水”,已经普及。在台湾

  这种水180毫升卖到28元人民币。富氢水的原理是氢水棒中的“镁”遇水生成氢氧化镁和氢气,其方

  程式如下:

  Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2

  氢水发生器的四大特点:

  1、氢分子含量是普通弱碱性离子水20倍,清除体内酸性物质的能力增强20倍!

  2、集高氢量、弱碱性、负电位、小分子水为一体,平衡身体酸碱度,有效防治多种疾病!

  3、体积小,方便携带,出差、旅游随时都能喝上最理想的健康水。

  4、美容、减肥变得更容易。

  对抗自由基,延缓衰老之本

  您也许40岁才会感到岁月不饶人,其实您不知道,身体的细胞从25岁就开始衰老了,并随着年龄

  的增长,这一衰老过程会加速。有关人员研究人体衰老时,发现一个重要的生理现象:人体衰老的过

  程就是人体脱水的过程。体内水分的流失也是人体衰老的一个重要因素,会使皮肤出现暗哑、毛孔粗

  大、弹性减少、粗糙等情况。

  有人显老有人年轻,这是因为他们身体中的自由基的数量不同。资料表明,自由基是引发多种疾

  病和衰老的重要因素。衰老的过程也是自由基氧化细胞的过程,如果我们能在自由基氧化细胞之前,

  除去自由基,就可以达到使人年轻的作用。碱性还原水中的活性氢能先将自由基还原,形成对身体无

  害的水排出体外,从而解除因细胞的氧化导致的各种症状,对人的体质有显著的改善效果。人体的每

  一个生理活动都离不开水,生命的每一个细胞都要靠水支撑。只有我们每天饮用足够的健康水,才能

  使每一个细胞都在清新的环境中生存与代谢。

  来自日本的活性氢水的最新报告

  1、老化

  氧毒(活性氧)的过分生成会促进身体老化(氧化),也会引发各种病因。通过给活性氢水中所含有的

  氢素加入电子的过程,使之与过剩生成的活性氧相结合,从而生成无害的水,可以防止身体的老化。

  2、过敏(特异反应性)

  人体本身有抵抗力及免疫力,由白血球生成的含杀菌性(氧化性)活性氧对于侵入人体的病菌,异物等进行攻击从而起到保护身体的功能,但是在攻击过程中与本来没必要攻击的花粉等变态反应原发生反应

  生成过剩的活性氧,反而会导致周围的正常细胞以及血管等受损伤。

  然而,利用活性氢水中所含有的氢素的电子,使之与过剩生成的活性氧相结合,从而生成无害的水,对过敏性症状的缓解及其有效。

  3、糖尿病

  糖尿病是因为胰岛素分泌不正常,或者其接受体发生异常而引起的疾病。其实也就是指胰脏的朗格尔汉斯氏岛(胰岛)细胞以及其受容体受不了活性氧的攻击,容易引起损伤。然而,利用活性氢水中所含有的氢素的电子,使之与过剩生成的活性氧相结合,从而生成无害的水,让胰岛及其受容体回复正常机能,令糖尿病的症状得到改善。

  4、高血压

  活性氧与体内的不饱和脂肪酸相结合,变成稠糊的过氧化脂质,附着于动脉内部,促进动脉硬化。这样的话,就令血液不能顺利流畅,引发高血压。然而,利用活性氢水中所含有的氢素的电子,使之与过剩生成的活性氧相结合,从而生成无害的水,我们可以认为这样可以防止不饱和脂肪酸与活性氧相结合生成过氧化脂质不飽和脂肪酸。

  5、癌症

  通常细胞不是永久性分裂,而是在反复的分裂过程中DNA末端的TEROMEA部分变短。如果失去TEROMEA就不能传达遗传信息,最终不能分裂细胞导致灭绝。但是癌细胞中的TEREMERAZE酶会锁住TEROMEA,无限制分裂细胞导致死亡。然而活性氢水中含有的活性氢的电子(负离子)与TEROMERAZE相集合可以阻止癌细胞的无限制分裂,使之改变成与普通细胞有同样寿命的细胞。

  6、病毒性感染症

  人体本身有抵抗力及免疫力,由白血球生成的含杀菌性(氧化性)活性氧对于侵入人体的病菌,异物等进行攻击从而起到保护身体的功能,但是大量病毒进入人体的话,活性氧过剩生成的毒性(氧化性)会令免疫细胞自然消灭。通过活性氢水中含有的活性氢的还原力,排除多余的活性氧,可以防止免疫细胞自然消灭。对于活性氢水中含有的活性氢的效果的研究还只是刚刚起步阶段,事实上还有许多不明点。我们更期待今后的研究实践。

  《每日新闻》报道:日本医科大学证实氢能有效去除活性氧,改善大脑炎症.

  2009年5月8日日本《每日新闻》

  日本医科大学证实氢能有效去除活性氧,改善大脑炎症

  日本医科大学的太田成男教授(细胞生物学)等证实,利用氢,可以有效去除体内有害的活性氧。在实验中,通过让小白鼠脑内的血液循环短暂停止,并使活性氧的含量得到增加,此时再让其吸入氢,证实脑的炎症得到改善。因为这一发现将对治疗脑梗塞也有帮助,所以这个成果的论文也发表在8日出版的美国医学杂志《NatureMedicine(电子版)》上。

  “活性氧”是氧的一种,因其氧化作用更强,是伤害细胞、遗传细胞,引起癌症、动脉硬化的罪魁祸首。研究小组称,氢拥有和活性氧的氧化作用相反的作用。通过让小白鼠服用药物,使体内大量产

  活性氧,再让其吸入氢,使活性氧中尤其对人体用破坏作用的氢氧根基(ヒドロキシルラジカルhydroxylradical)的含量减少一半,细胞的死亡减少到一半。

  另外,让脑内血液循环被短暂停止、体内活性氧的含量增加后的小白鼠,吸入含氢浓度2%的麻醉气体,大脑的炎症得到改善,6只小白鼠中有4只甚至能活动双足。而没有吸入氢的小白鼠,则出现了四肢麻木等症状的恶化。

  《中国新闻》报道:富含氢分子的水可以有效抑制癌细胞的增加

  2008年2月9日日本《中国新闻》

  富含氢的水能去除“活性氧”,并有望抑制癌症

  县立广岛大学的三羽信比古教授(細胞死制御工学)和电力设备的厂家东京高岳制作所一起的研究小组,成功研发出有望减少体内的活性氧的富含氢分子的水,并证实其可以有效抑制癌细胞的增加。这一

  成果发表于3月在仙台召开的日本药学会上。

  水素氢气是地球上抗氧化的最佳元素日本直送水素水擊退衰老元兇

  水素(氫氣)是地球上抗氧化的最佳元素。

  水素水由日本科學家採用日本九州大分縣鹿鳴越山之泉水,經8年時間研發而成,經實驗証明:

  1.對抗氧化作用

  2.減少低密度脂蛋白

  3.比其他抗氧化產品優勝,能直達細胞內部

  4.對人體無害,適合任何人仕飲用(泠藏風味更佳)

  日本多家著名健康杂志报道:活性氢和“富氢水”对改善疾病、对抗老化的各种实例。日本著名健康杂志《健康》、《爽健美》、《安心》、《壮快》等刊物上多次发表文章,介绍活性氢和富氢水对改善疾病、对抗老化的各种实例。

  《安心》:疾病和老化的根本原因是“活性氧”!在家里就能方便获得的富含氢的水,可以说是对抗活性氧的“万能药”!《YUHOBIKA》:富含氢的水能有效去除万病的根本原因活性氧。预防生活习惯病,获得健康体魄!《壮快》:便秘得到改善!亚健康状态好转!富含氢的水的功效有目共睹,获得广泛关注。

  《读卖新闻》报道:富氢水可以抑制记忆力减退。

  2008年7月19日日本《读卖新闻》,富氢水可以抑制记忆力减退、

  日本医科大学的太田成男教授通过动物实验证实,饮用含氢的水可以有效抑制记忆力(认知机能)的减退。这一发现给预防及治疗认知障害带来了新的可能性,发表在美国科学杂志《Neuropsychopharmacology》电子版上。众所周知,压力大会导致记忆力下降。研究小组的实验中,通过把小白鼠关在狭小空间内,不给其任何食物来增加其压力,然后比较这种压力状态下的小白鼠在喝普通水和喝含有丰富氢的水

  (富氢水)有什么不同。实验用3种方法,每种使用10只小白鼠,共花费6个星期来进行研究比较。结果表明,喝了含有氢的水的小白鼠的记忆力显著提高,和没有受到外界压力的状态时一样。管理记忆的脑的领域(海马体)的神经干细胞的繁殖能力上也体现了同样的变化。

  研究小组去年研究证实,氢能去除活性氧,使由脑梗塞引起的各种脑障碍的发生率减少一半。认知障害是由活性氧等引起的神经细胞异变得疾病,太田教授称不喝含氢的水的小白鼠的海马体内部集聚了大量活性氧反应产生的物质。而含氢的水能使受活性氧影响而减低的神经细胞的繁殖能力恢复,从而抑制以记忆力的减退。

  氢气小剂量连续给药治疗巴金森病效果显著

  该文在PLoSONE杂志上发表,应该是07年日本在NM报道氢气效应后最高档杂志,主要的特点是发现连续(8小时/天)小剂量(0.08ppm)给动物饮用1/20饱和浓度(1.5ppm)的含氢水对MPTP诱导的巴金森病治疗效果显著。这个研究对推动含氢水作为保健品和药物都具有重大影响。过去大家在研究这个领域时候,一般都趋向认为需要增大氢浓度,以实现更好的效果,而由于氢气容易在溶液中释放出来,浓度很容易降低,因此担心会影响效果。现在看来不需要担心这个问题,因为只要连续给药,即使很低浓度也同样有效果。这个研究有其他重要启示:内源性氢气的效果比预想的更重要,因为体内的浓度与这个更接近。另外给药物开发带来福音,因为浓度越低,需要的工程技术越低,不仅对制备技术,而且对保存和运输技术都降低了要求。也对过去一次“大”剂量间断给药的效果给了一个非常重要的说明,因为一次比较大的剂量后虽然很快降低,但能保持有效浓度的时间要明显延长。过去认为只能维持30分钟,现在至少可以维持到6小时,因为有效浓度比过去认为的要低20倍。甚至更低,因为让动物自由饮用,

  浓度仍要持续下降。因此这个文章将对推动氢分子医学具有重要影响。实际上去年日本已经有人采用类似的模型研究同一个疾病,两个研究思路非常类似,但文章只发表在一个很一般的杂志上,因此研究的思路本身固然重要,研究的技术和精细程度也是非常重要的。从这两个文章的对比,我们应有所思考:我们是否需要更开放的思维和更认真的态度。氢气能治疗肿瘤的新证据肿瘤细胞比正常细胞产生更多活性氧,许多癌细胞存在氧化应激。许多证据显示,活性氧与细胞增殖、DNA合成、细胞生存和迁移、血管新生等关系密切。细胞内活性氧通过细胞内信号传导诱导细胞发生癌变,因此,抗氧化物质能通过清除活性氧抑制肿瘤增殖。氢气是一种新型的抗氧化物质,人们发现,氢气能对抗许多氧化应激。例如,呼吸氢气能治疗动物脑缺血再灌注损伤、心肌梗死和肝缺血再灌注损伤。饮用含氢气水能降低超氧阴离子、过氧化氢、羟自由基,保护核酸、蛋白和脂质免受氧化损伤,对抗环霉素诱导的细胞死亡、四氧嘧啶诱导的β细胞损伤、肿瘤细胞转移和肿瘤血管新生都具有良好的治疗效果。饮用含氢气水能降低尿中8-OHdG和肝脏脂质过氧化水平,对二型糖尿病和慢性肾脏疾病患者均有明显的治疗效果。因为良好的表面活性,纳米白金具有非常强大催化活性和强大的抗氧化作用。如果纳米白金与氢气结合,能否表现出更强大的抗氧化作用,从而具有抗肿瘤作用。本研究通过正常和肿瘤细胞,分别采用含氢水、纳米白金和联合两者共同作用,结果发现,纳米白金和联合氢水对人类舌癌具有理想的治疗效果.实际上早在1975年,有人在《科学》发表氢气治疗恶性黑色素瘤的文章,不过是采用呼吸8个大气压的氢气,由于呼吸高压氢气存在一定危险,难以被广泛采用,这也许没有受到广泛关注的原因。

  氢气可治疗脓毒症

  脓毒症是目前国际研究热点,特别是临床上十分关注,当然治疗脓毒症目前仍存在许多问题,一直没有特别大的突破。氢气作为选择性抗氧化物质,是否能治疗脓毒症,当然值得探讨。来自中国第四军医大学麻醉学的研究表明,呼吸一定浓度(2%)6小时,可以非常有效地治疗中重度脓毒症,他们采用动物模型,通过多种器官损伤和氧化指标,证明了该效果的存在。这是国际上首次报道氢气能治疗脓毒症,不仅给脓毒症的研究提供了一个新的思路,而且扩展了氢气的生物学效应的研究范围。是非常值得阅读的重要文献。本文已经被国际著名杂志《休克》接受。从这个研究出发,我们应该考虑采用不同的模型,采用不同的给氢气方法,继续深入研究这个课题。

  资料:伴有急性器官功能障碍的脓毒症(严重脓毒症)是ICU病房病人死亡的第一大原因。在美国,每年大约有750,000个人发展为脓毒症,平均每天有2,000个新发病例,而全世界的总的发病数还不知晓。随着

  免疫抑制病人增多、侵入性治疗检查的增加、微生物耐药、老年人人口的增长和人们对脓毒症认识与诊断水平的提高,目前脓毒症的病例呈上升趋势。尽管对其治疗给予巨大的投资,严重脓毒症的死亡率还是呈上升的趋势,已经从过去的28%上升到如今的50%。脓毒症最后导致器官功能障碍和死亡。过去,人们一直认为脓毒症是体内某细菌感染引发的系统性炎症反应的症状。今天,我们认为脓毒症

  不只是一种炎症反应,而是典型的系统性炎症反应、促凝血素质特异质(prothromboticdiathesis)和纤维蛋白溶解失调三位一体的表现。脓毒症一旦发生,这种三合一反应组合的发现对于降低脓毒症的发病率和死亡率有重大的意义。事实上,一旦脓毒症发生,引起严重脓毒症的恶性循环的走向与潜在的感染性疾病过程无关。

  氢气可治疗人类糖尿病

  这是目前唯一的人类为研究对象的论文。研究的方法比较简单,严格讲,不能算糖尿病,只是高血糖患者。饮用含氢水8周,2月后。发现患者的血糖有明显降低,胰岛素有一定升高。很奇怪。氢气治疗新生儿脑缺血的实验。日本学者07年NatureMed(Ohsawaetal.2007)文章发表后,立刻引起我们的极大兴趣。我们采用不同的脑缺血模型,验证呼吸2%氢气是否可治疗脑缺血损伤,研究结果与日本学者的结果类似,证明呼吸2%氢气确实能够治疗新生儿缺血缺氧后损伤。该内容已发表文章,见CaiJM,KangZM,LiuW,etal.Hydrogentherapyreducesapoptosisinneonatalhypoxia-ischemiaratmodel.Neuroscilett2008,441(2):167-172.文章发表后,立刻引起关注,目前已经被引用6次。

  氢气可治疗新生儿脑缺血缺氧

  该文首次采用注射含氢水的方法治疗脑损伤,是对去年日本NatureMed文章的改进和提高。原来的研究是采用呼吸一定浓度的氢气,达到治疗脑缺血再灌注损伤的目的,但是,通过呼吸的方法不仅在给药过程中存在爆炸的危险,而且需要比较特殊的设备,操作比较复杂,在临床上难以推广,因此,寻找更加实用的给药方法也是需要探讨的问题。经过理论推算,如果将纯氢气在生理盐水中溶解,经过一定的处理,使其达到饱和溶解,可制造出氢气的生理盐水饱和溶液,这样就可通过注射方法给药。本文实现了这一目的.

  中文摘要:

  含氢气生理盐水对大鼠新生儿脑缺血的神经保护作用

  脑缺血缺氧是新生儿脑损伤的重要因素。本研究目的是利用大鼠新生儿脑缺血模型,观察含氢气生理盐水对脑缺血后脑损伤的长期和短期保护作用。采用7天生大鼠,左恻颈总动脉结扎,8%低氧37?C处理90分钟,制备动物模型。分别在模型制备后即刻和8小时后腹腔注射5ml/kg饱和氢气生理盐水。24小时后断头处死动物进行TTC、尼氏和TUNEL染色。利用caspase-3活性、MDA和Iba-1免疫组化染色评价细胞死亡、炎症和氧化损伤程度。利用自发活动实验、水迷宫检测5周后神经功能情况。结果发现,氢气生理盐水对能有效降低caspase-3活性、MDA,Iba-1水平、梗死体积,提高长期神经行为功能。氢气生理盐水可能具有治疗新生儿脑缺血等各类脑缺血性疾病的价值。本文首次证明通过注射含氢盐水可以治疗缺血损伤,从日本首先发表呼吸2%氢治疗脑缺血的文章以后,很多研究相继发表,证明呼吸氢可以治疗肝缺血、心肌缺血和小肠移植损伤,通过引用含氢水可以治疗人类糖尿病后氧化损伤,可以治疗应激动导致的脑损伤,可以治疗基因模型动物的脑损伤和动脉硬化。这些研究表明,给一定浓度的氢是一种非常好的治疗氧化损伤的手段。但是,通过注射的方法在临床上将是更理想的给药手段。我们经过反复研究,制备出含氢液体,并用这种注射液治疗脑损伤,效果理想。我们将在其他不同模型中继续证明这种注射液的作用,并深入研究其作用机制。我们相信,本文章的发表将会有力推动氢生物学效应的研究。希望有兴趣的战友加入我们的团队。

  我们将来将希望在,缺血、炎症、创伤和各类慢性损伤模型中进行该课题研究,请继续关注我们的工作,我们相信,这些研究将给人类健康带来一个新的希望。氢的系列药物将属于高效、低毒、广谱的治疗药物。如果将来确实能实现临床应用,本文将具有十分重要的意义。

  氢气可治疗慢性移植肾病

  ThiswasrecentlyacceptedinKidneyInternational(Impactfactor6.8).随着免疫抑制药物的发展,肾移植急性排斥反应基本上都可以得到控制,但慢性移植肾病尚无明确有效的治疗药物和方法。慢性移植肾病是导致移植肾晚期功能丧失的最主要原因。慢性移植肾病的发病机制目前比较公认的观点是:本病是由异种抗原依赖的免疫因素(如急性排斥反应、免疫抑制剂不足等)及非异种抗原依赖的因素(如延长的冷缺血时间、供体年龄、受体脂代谢异常、高血压、糖尿病或糖耐量异常、移植后6~12月间肾功能受损、巨细胞病毒感染等)导

  致的移植肾功能持续恶化和发展。本文作者最近在Fish-er344-Lewis大鼠慢性移植肾病模型发现:成年鼠间肾移植的慢性移植肾病显著比幼年鼠间肾移植的慢性移植肾病严重。本研究通过动物肾脏移植模型,持续给含氢水150天,比较了肾脏功能、死亡率、炎症因子和MAPK系统,证明含氢水可以治疗慢性移植肾病,这个研究给临床上治疗该疾病带来了新的希望。也是氢分子医学方面的又一力作。

  氢气通过抑制巨噬细胞激活治疗炎性反应

  中文摘要

  氧化应激在炎症的发生发展过程中发挥着重要作用,一方面它可以直接损伤机体,另一方面它可以通过分子间相互作用间接地对机体造成损害[1]。在参与炎症过程的众多复杂因子中,活性氧(ROS)和活性氮(RNS)是最重要的。它们包括羟自由基、超氧阴离子、过氧化氢、一氧化氮、亚硝酸阴离子[2.3]。有大量的实验证明清除羟自由基和亚硝酸阴离子能够明显减轻炎症的严重程度[4-6]。最近的研究表明氢气能选择性地清除羟自由基和亚硝酸阴离子[7],因此氢气很有可能通过这一途径而具有抗炎的效应。但是通过呼吸道吸入氢气的方法很不方便而且存在安全隐患,于是我们将氢气通过高压溶解于生理盐水中,并检查这种含有氢气的生理盐水是否具有抗炎效应。本课题以角叉菜胶诱导小鼠足肿胀为实验模型,研究氢生理盐水对于该炎症模型是否具有抗炎效应,并以巨噬细胞为例从细胞水平研究氢生理盐水对炎性细胞的影响。本实验通过酶联免疫吸附试验检测了细胞培养上清中的TNF-α的含量;实时定量PCR检测了RAW264.7及小鼠原代腹腔巨噬细胞中TNF-α的mRNA水平;足爪容积测量仪检测了小鼠足肿胀的程度;组织化学切片观察了炎症局部的中性粒细胞浸润程度。

  研究工作取得的主要结果如下:

  1.氢生理盐水能够抑制被LPS激活的巨噬细胞分泌TNF-α:氢生理盐水和100ng/ml的LPS共同处理RAW264.7细胞4h,4h后收集上清检测TNF-α,发现氢生理盐水能够显著抑制由LPS引起的TNF-α产生,而且这种效应具有剂量依赖性。

  2.氢生理盐水能够减少活化的巨噬细胞合成TNF-α的mRNA水平:氢生理盐水和100ng/ml的LPS共同处理巨噬细胞1h,1h后裂解细胞通过实时定量PCR检测TNF-α的mRNA水平,发现氢生理盐水能够抑制巨噬细胞TNF-α的mRNA的表达。

  3.氢生理盐水能够显著抑制角叉菜胶诱导的足肿胀:以2.5ml/kg、4ml/kg、5ml/kg、10ml/kg的氢生理盐水的量处理角叉菜胶诱导足肿胀的动物模型,发现处理组脚肿胀的程度明显低于对照组,而且5ml/kg这个剂量效果最好。

  4.氢生理盐水能够显著抑制炎症局部中性粒细胞的浸润:将氢生理盐水处理组、非处理组及对照组的足爪做成石蜡切片,HE染色后观察中性粒细胞浸润程度,清水处理组的中性粒细胞浸润明显比非处理组少。我们的研究发现氢生理盐水不论在LPS激活的巨噬细胞上还是在角叉菜胶诱导的足肿胀动物模型上都具有明显的抗炎效应,这一效应很可能是通过清除羟自由基、亚硝酸阴离子等自由基来实现的。因此我们可以预测,氢生理盐水凭借其有效性、安全性、方便性、廉价性,很可能成为我们以后治疗某些炎症疾病的药物。在今后的工作中,我们将深入研究氢生理盐水具有抗炎效应的机制,着重从炎症局部的自由基变化着手,验证我们对于其抗炎机制的猜想,检测炎症局部羟自由基和亚硝酸阴离子的变化。

  氢气生物学研究获得诺贝尔奖

  这是我一年前写的,我当时提出氢的研究有可能获得诺贝尔奖,主要是基于这几点:氢的生物学作用属于意外发现,氢治疗疾病的效果非常理想,氢气非常容易得到,对机体的副作用非常小,治疗疾病的范围比较大。当然这些都需要更多研究来确认,特别是要在临床上获得验证。由于现在已经有很多人使用了氢气治疗一些疾病,效果很明显,因此有效果的可能非常大。考虑到现在诺贝尔奖更容易给对人类贡献非常的大研究。这个方面显然符合这样的条件。不过要有一些时间等待:特别是需要有临床药物被广泛使用,并取得了显著效果。也许10年后,这个就成为现实。人类也将从这个研究获得好处。

  关于氢气生物学的研究

  一、过去的研究

  氢气是否可以参与高等生物化学过程一直没有引起重视。尽管氢是低等生物重要的代谢物质,有的可以产生,有的可以降解。但是氢是否参与高等生物代谢,早期的研究非常少。氢气具有还原性是公认的事实,由于氢的溶解度比较低,这与氧类似,但因为氧有血红蛋白可以结合,因此氧可以顺利通过呼吸大量吸收,所以一直以来,生物学,特别是潜水医学家认为氢气是生理性惰性气体。也就是说,氢气不会与生物体内的任何物质发生反应。早期在潜水医学领域,由于存在高压呼吸氢的情况,溶解的量随分压而增加,科学家试图证明高压情况下,氢或许可以与氧在溶解状态下反应,或者与自由基发生反应,但由于实验设计问题,没有证明该反应存在。估计一方面是因为检测方法的灵敏度不够,另一方面也说明氢确实不容易与机体成分发生反应。(这个无奈的结果说明,重要的设想往往需要用好的研究方法才能实现。特别是一个新的设想,没有现成的研究模式,需要多方面考虑
才不会导致失败。)

  不过,法国有个小组在2001年发表了一篇文章证明,呼吸高压氢气可以治疗肝寄生虫感染引起的炎症反应。这个文章没有引起大家的注意,主要原因是高压氢不可能作为一般临床治疗手段。只是作为一个简单的发现而已。但这个文章应该是首次证明氢确实具有抗炎作用,而且作者也提出反应机制。

  实际上,在辐射化学领域,早就有人证明在溶液中氢可以与羟自由基直接反应。这也没有被生物学家所关注。当然细胞内的情况复杂,不一定与溶液的情况一样。

  二、氢气抗氧化作用的发现

  2007年日本学者首先报道,动物呼吸2%的氢就可以有效清除自由基,可以显著改善脑缺血再灌注损伤,并采用化学反应、细胞学手段证明,氢溶解在液体中可以选择性中和羟自由基和亚硝酸阴离子。而后两者是氧化损伤的重要介质,体内缺乏其代谢途径。随后他们又用肝缺血和心肌缺血动物模型,证明呼吸2%的氢可以治疗肝和心肌缺血再灌注损伤。采用饮用饱和氢水可以治疗应激引起的神经损伤和基因缺陷氧化应激动物的慢性氧化损伤。美国学者随后证明,呼吸2%的氢可以治疗小肠移植引起的炎症损伤。我们的研究证明,呼吸2%的氢可以治疗新生儿脑缺血缺氧损伤。随后,我们制备了饱和氢注射液,并证明该注射液对新生儿脑缺血缺氧损伤、心肌缺血再灌注损伤、肾缺血再灌注损伤和小肠缺血再灌注损伤均有明显的治疗作用。特别是我们的实验证明,早期治疗可以明显改善新生儿脑缺血缺氧损伤晚期神经功能和学习记忆能力。这些研究说明,氢是一种理想的自由基、特别是毒性自由基的良好清除剂,具有潜在的临床应用前景。

  三、关于氢气选择性抗氧化

  由于氢的溶解度比较低,按照体积计算,水中的溶解度大约1.6ml/100ml(约0.8mM,浓度不算太低),脂肪中的溶解度大约3.0ml/100ml(约1.4mM)。如此低的浓度,决定了其在溶液中的还原性比较低,因此不可能与氧气等弱氧化物质直接发生反应。但是,生物体内的活性氧种类很多,有的氧化作用弱,例如一氧化氮、过氧化氢和超氧阴离子;有的氧化作用很强,例如羟自由基和亚硝酸阴离子。氢不与氧化作用弱的活性氧直接反应,但是氢可以与氧化作用很强的活性氧,如羟自由基和亚硝酸阴离子直接发生反应。日本的文章通过大量证据证明这种反应的存在。不过这些证据并不是在体直接证据,因此在体是否也是具有同样的选择性,值得怀疑。一些现象也提示氢的生物学效应可能比较复杂,首先呼吸4%的氢作用低于呼吸2%,说明其生物学效应不是直线性,而是存在多种情况。最近日本的Mami小组研究发现,非常低的浓度也能取得很好效果说明氢的作用比原来想象的要强大地多。体外实验也发现,一定浓度的氢可以影响过氧化氢和超氧阴离子浓度(无统计学意义)。另外,生物体内存在大量催化氧化反应的酶,酶可以降低反应活化能,是否可催化氢与弱氧化物质发生反应,由于氢气分子量很小,穿透能力强(体内没有任何屏障),发生这类反应的可能性是很大的。另外,在低等生物,氢化酶是氢的产生和代谢的重要关键酶,在高等生物细胞内,同样存在这些酶的后代,那么这些酶是否可以发挥代谢氢的作用,或者在一定条件下发挥这样的作用,也值得深入探讨。我们初步的估计是,氢气选择性抗氧化是有条件的,或者是相对的。因为羟自由基活性比较强,其本身选择性应该不会太好,扩散距离只有一个蛋白分子大小,当然导致这种现象的原因是细胞内能与之反应的物质太丰富了,不象水溶液的成分那样单一,见谁害谁是其特点,可以与多种还原性物质发生反应,虽然氢只能与这样活性分子反应,不能直接推论为氢可以选择性中和它,这个观点也有学者提出来,是从反应速度上看,羟自由基的反应速度是与氢反应的1000倍,除非氢浓度特别高,否则不应该有选择性。那么羟自由基的衍生产物如果也能与氢发生反应可能更有说服力,例如亚硝酸阴离子可能选择性更好一些,因为它本身活性比较弱,扩散距离大,更容易找到氢。因此估计,氢抗氧化应该有更广泛的作用位点,用简单的化学溶液可能是日本学者研究的一个缺陷,我们可以考虑采用比较复杂的研究体系,利用细胞成分或者直接在细胞中诱导产生各种自由基,然后测定其浓度,最好能采用直接测定的方法,也许能证明其真正在体的作用位点。

  四、氢的生物学效应研究展望

  可以想象,日本的发现必然引起世界同行的广泛关注,在最近一段时间,采用呼吸或者饮用的手段的文献将大量出现,采用注射的文献也将可能大量出现。特别是采用注射的方法,将直接推动临床应用的探索性研究,一旦获得新药研究批准,将会有很多单位开展这个有意义的工作。由于氢的价格低廉,副作用小,治疗疾病的范围广,一旦该药物进入临床,必然产生临床治疗的巨大影响。当这一天实现时,日本学者将可能问鼎诺贝尔生理医学奖。如果有人在机制上取得突破,将会分享这个诺贝尔生理医学奖。我们在日本发表文章后,我们查找文献后发现,由于人类等高等生物大肠内存在大量可产生氢气的细菌,这些氢也可以被机体所吸收,从其含量水平来看,已经达到具有抗氧化作用的浓度。因此我们提出,氢是一种内源性抗氧化物质的概念。这个思路如果被实验所证明,将也是一个重要的贡献。最近日本学者研究证明一种常用的糖尿病药物保护器官的原因就是体内氢的增加,实际上就是来自大肠的氢增加,我在08年3月的文章已经提出了这个

  思路,可惜我们没有人在这方面开展工作。可惜!可惜!

  五、关于给药方法的考虑

  我们有几个合作老师提出,采用静脉注射的方法比腹腔注射更有意义。我的观点是,腹腔注射可能更有效。原因是,静脉注射后,气体被吸收后首先经过肺,大部分氢通过肺释放到体外,必然降低体内有效药物浓度。而采用腹腔或者肌肉等注射方法,可以更缓慢地吸收,使氢在体内维持的时间相对较长,可能效果更好。当然,如果采用静脉连续给药的话,可避免静脉注射的不足。

  六、关于氢生物学效应的几个疑问

  1、选择性抗氧化的问题,由于活性自由基本身的活性太大,与氢的反应似乎不应该有选择性,如何理解?

  2、生物学剂量效应关系,从目前的研究看,有效剂量似乎并不是非常宽,而且体内正常值与有效浓度非常接近,就是说,存在效应可调节性,那么存在复杂生物学作用的可能性就比较大。根据最近日本的研究发现,这个担心是多余的。

  3、有效药物浓度持续时间问题,因为氢是属于气体,给药后主要通过呼吸蒸发,想想麻醉气体的作用就可以非常清楚地意识到,体内药物浓度维持时间肯定比较短,人体持续时间不超过2小时,动物因为呼吸和循环比较快,个体体积比较小,持续时间就更短,那么为什么有那么好的效果,对急性损伤似乎好解释,对慢性损伤就很难理解。有一种可能是,体内自身的氢已经发挥重要作用,只需要补充一点就可以明显增强这个效果。怎么来证明这个,需要清楚体内氢的作用有多强。例如,人体如果呼吸2%也有效果,50kg体内可溶解的最大量,50*1000*1.6%*2%=16ml,意思是最大能溶解16ml氢气,考虑到体液只有70%,那么最大溶解大概有10ml,维持时间大概2小时,那么如果要维持24小时,只要给人体120ml氢就足够了。实际上,人体每天大肠可产生的氢可以达到150ml,这个事实说明,我们人体内已经溶解了2%的氢,那么呼吸2%,几乎不会增加体内的溶解,只能补充很少一点。对动物来讲,因为挥发的比较快,可能体内浓度不足,但人体内的浓度应该比较高。呼吸的补充肯定不理想,注射或者饮用效果会更理想。

  4、短时间的补充,为什么可产生持续效应?原因可能是启动了其他效应,这个被启动的作用具有持续性特点,类似于麻醉气体和药物的长期效应。这个效应应该与基因表达,或蛋白活性有关系。信号分子目前还缺乏证据。但干扰信号的可能性是非常大的。怎么研究?也许采用基因表达组或蛋白组或代谢组等方法可以找到兴趣分子。因为氢在体内持续的时间很短,在人不超过3小时,动物因为呼吸循环更快,持续时间更短,所以我们可以观察氢是否具有预防疾病的作用来确定这种奇怪的现象。

  5、氢气是信号分子吗?过去我一直回避这个问题,随着研究的深入,我现在认为也许是一种信号分子。我们回顾过去对信号分子的研究历史,不难发现,人类对信号的认识是逐步深入的。开始我们只知道信号分第一和第二,例如激素和受体结合后产生第二信号的激活,原来我们以为第一和第二信号是独立的。因为发现了NO的信号作用,我们开始修整过去的观点,因为NO与过去的第一和第二信号不一样,实际上NO本身类似于过去的第二信号作用,而且在NMDA受体后,NO就是第二信号作用。现在更多类似的情况逐渐被发现,CO和H2S也具有同样的特点,一些活性氧(如H2O2)也是这样的。氢是否也象NO一样,是一种信号。现在可以肯定的是,是一种信号分子,不过其特点与NO不同,氢是一种外源性调节信号,这类似与氧气的信号作用,只不过没有氧气的信号作用那么明显。氧气具有信号作用,不仅有受伤,而且作用非常广泛。而氧气是典型的环境信号。氢的情况是怎么样?氢在体内的来源是大肠内代谢成分。从这个角度看,大肠内的其他更多成分:甲烷、氨等许多物质都有可能具有类似的情况,这些物质是否也值得我们研究?如果真是这样,这类信号就可以专门属于独立的一类信号了。环境信号:包括光线、声音、热、电、磁场、各类外环境物质都应该属于这一类信号。日本最近有人提出,氢气可以影响NADPH氧化酶,发挥信号作用,是一个非常大胆的想法。

  七、氢气分子医学研究范围

  作为一个研究领域,我认为应该有以下这些研究范围:

  1、氢气治疗疾病的效应研究,将来可开发临床治疗药物;

  2、氢气效应的分子机制,也许有信号作用;

  3、内源性氢气的作用,保护作用,也许有不利作用,这方面可能更热。研究一些药物和食品对内源性氢气的影响,例如各类抗生素、药物、食品等。也许不需要给氢,只需要通过细菌来达到治疗疾病的目的。将来应该有根据是否产氢对体内细菌进行分类。也许一些氧化剂,通过对那些不能产生氢气的毒害作用,达到治疗疾病的目的。一些能产生氢的细菌,可能具有抑制炎症的作用。那么能不能用这些细菌感染机体来治疗疾病,例如用这些细菌来感染,达到治疗脓毒症、病毒感染等疾病,由于这些细菌我们很容易治疗,虽然看上去有些疯狂,但也许就是一种方法。

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