氫的作用機(jī)理和特性
衰老疾病源頭—有害自由基
自由基是指帶有未成對(duì)電子的原子、分子或離子，是人體正常的代謝產(chǎn)物，生理情況下體內(nèi)自由基處于不斷產(chǎn)生與清除的動(dòng)態(tài)平衡中。然而內(nèi)外環(huán)境影響下，自由基過(guò)多、過(guò)少均會(huì)給機(jī)體造成不利影響。
人體內(nèi)的自由基 95％以上屬于氧自由基，包括Ｏ2·-（超氧陰離子自由基 ）、Ｈ2Ｏ2 （過(guò)氧化氫 ）、·OH（羥基自由基 ）等，這些物質(zhì)具有比分子氧活潑的化學(xué)反應(yīng)性統(tǒng)稱(chēng)為活性氧（reactive oxygen specie ROS）。ROS可以非選擇性地與核酸、脂質(zhì)及蛋白質(zhì)反應(yīng)，是導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷的主要介質(zhì)。
體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物的狀態(tài)，稱(chēng)為氧化應(yīng)激。
氧化應(yīng)激本身也屬于生理信號(hào)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，如Ｏ2·-和 H2Ｏ2 在生理濃度下具有重要的功能意義，但缺血缺氧或炎癥狀態(tài)時(shí)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量有害ROS，其中·OH氧化性最強(qiáng)，被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病的一個(gè)重要因素，而目前機(jī)體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)能特異清除·OH的生物酶。
理想抗氧化劑要既能緩解過(guò)度氧化應(yīng)激，又不干擾機(jī)體氧化應(yīng)激的穩(wěn)定。傳統(tǒng)抗氧化劑或內(nèi)源性抗氧化劑誘導(dǎo)劑所需的治療劑量往往在所需的水平上表現(xiàn)出高毒性，從而限制了其使用在預(yù)防治療氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的應(yīng)用。
選擇性中和·OH的物質(zhì)抗氧化損傷具有更重要的意義。
為什么非“氫”不可
1、高選擇性
選擇性清除自由基
2007年，日本科學(xué)家Ohsawa在《Nature Medicine》發(fā)表文章報(bào)道分子氫對(duì)腦梗塞大鼠模型有驚人治療效果，還證明氫特異性清除毒性羥基自由基和過(guò)氧亞硝酸鹽，但不會(huì)清除有用的過(guò)氧化氫或超氧化物氫分子。氫不僅抑制缺血再灌注的早期損傷，同時(shí)也能抑制其進(jìn)展性損傷。
H2優(yōu)于其他抗氧化劑，因?yàn)樗梢赃x擇性地降低-OH自由基，同時(shí)保留其他用于正常細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要自由基。
激活內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)
細(xì)胞受到刺激或者傷害，產(chǎn)生過(guò)量的自由基，細(xì)胞內(nèi)部啟動(dòng)一系列的反應(yīng)來(lái)清除多余自由基，稱(chēng)為內(nèi)源性抗氧化。
大量的研究報(bào)道證實(shí)，NRF2(核因子E2相關(guān)因子2) 是目前已知的最重要的氧化損傷調(diào)控樞紐，可以激活細(xì)胞防御化學(xué)反應(yīng)，氫氣可以調(diào)節(jié) NRF2 的轉(zhuǎn)錄和線粒體的能量平衡來(lái)發(fā)揮抗氧化作用，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)抗損傷的能力。
2、高擴(kuò)散性
氫具有高度擴(kuò)散性，很容易穿過(guò)脂質(zhì)細(xì)胞膜，迅速地到達(dá)機(jī)體任意部位。
氫氣容易進(jìn)入亞細(xì)胞室，如線粒體和細(xì)胞核，ROS產(chǎn)生和DNA損傷的主要部位，有效從源頭清除?OH，保護(hù)細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)減少?OH的攻擊。
氫氣不同于其他大分子物質(zhì)或者藥物，可以輕松穿過(guò)血腦屏障(BBB)，迅速進(jìn)入腦部血管組織，發(fā)揮抗炎抗氧化抗凋亡作用。
氫氣分子小，穿透性極強(qiáng)，彌散作用下通過(guò)皮膚、粘膜即可進(jìn)入人體組織器官和各種細(xì)胞。
3、高安全性
目前的科學(xué)研究證明，氫分子對(duì)人體無(wú)毒無(wú)副作用：
1.氫氣是人體腸道大腸桿菌的代謝產(chǎn)物，是人體內(nèi)源性氣體。
2.應(yīng)用于潛水領(lǐng)域，已經(jīng)有幾十年的歷史。
3.中國(guó)、美國(guó)、日本、歐盟等已經(jīng)把氫氣用于食品添加劑。
4.氫氣和體內(nèi)氧自由基中和產(chǎn)生水，能被排出體外。
許多研究表明，H2干預(yù)調(diào)節(jié)體內(nèi)或體外炎性細(xì)胞因子，清除自由基，減輕細(xì)胞凋亡損傷，對(duì)多種急性慢性炎癥、代謝性紊亂損傷等多種身體不適癥狀緩解都有極大益處。
參考文獻(xiàn)：
張巧麗,杜軍保,唐朝樞.分子氫與氧化應(yīng)激損傷——從惰性氣體到醫(yī)療用氣體[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2011,43(02):315-319.
Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med 2007; 13（6）: 688-94.
Slezak J, Kura B, LeBaron TW, Singal PK, Buday J, Barancik M. Oxidative Stress and Pathways of Molecular Hydrogen Effects in Medicine. Curr Pharm Des. 2021;27(5):610-625. doi: 10.2174/1381612826666200821114016. PMID: 32954996.
Tian Y, Zhang Y, Wang Y, et al. Hydrogen, a Novel Therapeutic Molecule, Regulates Oxidative Stress, Inflammation, and Apoptosis. Front Physiol. 2021;12:789507. Published 2021 Dec 20. doi:10.3389/fphys.2021.789507
儀楊,趙鵬翔,劉夢(mèng)昱,YAOMawulikplimi Adzavon,謝飛,馬雪梅.富氫水和富氫生理鹽水生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展——臨床試驗(yàn)[J].生物技術(shù)進(jìn)展,2022,12(03):344-351.DOI:10.19586/j.2095-2341.2021.0180.）
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