氫氣是治療多種肺部疾病的非常有前途的方法
研究表明，氫對幾乎所有器官都具有生物學效應，它具有抗氧化、抗炎和抗衰老作用，并有助于調(diào)節(jié)自噬和細胞死亡。肺部作為氣體交換的主要器官，經(jīng)常暴露在各種有害的環(huán)境刺激物中，短期或長期接觸這些有害物質(zhì)，往往會導致肺部損傷，引發(fā)呼吸道和肺部疾病。
急性和慢性呼吸道疾病的發(fā)病率和死亡率都很高，已成為全球主要的公共衛(wèi)生問題，新冠疫情就是最為典型的證明。越來越多的研究表明，氫氣可以保護肺部免受多種疾病的侵害，包括急性肺損傷、慢性阻塞性肺病、哮喘、肺癌、肺動脈高壓和肺纖維化。
研究進展
我國學者傅志玲和張進（中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院）總結(jié)整理了氫氣對于肺部疾病的治療作用，該成果發(fā)表在2022年的《浙江大學學報（生物醫(yī)學與生物技術）》英文版上。
氫氣的作用機理
1、抗氧化
活性氧 （ROS） 和活性氮 （RNS） 是身體活動中能量代謝的副產(chǎn)物。在正常情況下，它們在免疫防御、信號傳遞過程和從營養(yǎng)物質(zhì)中提取能量等方面發(fā)揮著關鍵作用。但是，如果 ROS 和 RNS 的產(chǎn)生超過機體的抗氧化能力，或者機體的抗氧化能力下降，就會發(fā)生氧化應激損傷器官。氫分子的抗氧化作用主要由以下機制介導：
①氫分子量低于其他常見的抗氧化劑（例如SOD、CAT和α-生育酚），可以選擇性地與強氧化劑發(fā)生反應，并且很容易穿透生物膜（如細胞核和線粒體膜），同時不影響身體代謝中正常的氧化還原反應；
②氫分子還能調(diào)節(jié)并誘導許多抗氧化酶和蛋白酶體的表達，增加抗氧化酶SOD、CAT和髓過氧化物酶 （MPO） 的活性；
③氫分子可阻斷細胞凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1（ASK1） 信號通路，及其下游信號分子 p38絲裂原活化蛋白激酶，從而抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 （NADPH）氧化酶活性，減少自由基的產(chǎn)生。
2、抗炎
急性和持續(xù)的慢性炎癥是許多肺部疾?。ㄈ缦⒙璺?、急性肺損傷、肺纖維化等）的發(fā)病基礎。氫對肺組織的保護作用，是通過其抗炎作用介導的。它能抑制促炎因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素（IL）-1β、IL-6、核因子-κB（NF-κB）和高遷移率族蛋白B1 （HMGB-1），同時增加抗炎因子IL-10的表達；促進病灶處巨噬細胞的吞噬作用，抑制中性粒細胞和M1巨噬細胞向病灶聚集；通過調(diào)節(jié)信號通路（Nrf2/HO-1/HMGB-1通路）減輕多種微生物敗血癥引起的內(nèi)皮功能障礙和肺損傷。
氫產(chǎn)生的生物效應示意圖
3、調(diào)節(jié)自噬
自噬是真核生物中進化保守的對細胞內(nèi)物質(zhì)進行周轉(zhuǎn)的重要過程。但是，自噬紊亂會導致細胞損傷甚至死亡。氫在自噬的調(diào)節(jié)中具有雙重作用（即促進和抑制自噬的作用）。
在病理條件下，自噬被激活，但不足以克服壓力。氫氣通過促進自噬來維持體內(nèi)平衡和減輕壓力的影響，從而發(fā)揮保護作用。然而，過度自噬會破壞細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，適當抑制自噬起到保護作用。研究表明，氫氣通過抑制過度自噬，來減輕脂多糖（LPS）誘導的急性肺損傷（ALI）。
4、對細胞的作用
氫分子通過減少炎癥和氧化損傷來降低細胞凋亡率，并保護線粒體功能；通過抑制自噬，提高細胞存活率并抑制細胞凋亡。
同時，氫在特定條件下能促進細胞凋亡。例如，氫氣可以增加肺癌早期和晚期細胞凋亡率，能促進體內(nèi)癌細胞的清除，減少細胞增殖，促進癌細胞凋亡。
5、抗衰老
衰老被認為是各種疾病發(fā)展、進展的主要因素。氫可以降低衰老相關蛋白，如β-半乳糖苷酶、p53和p21的表達， 抑制sirtuin3（Sirt3）表達的下調(diào)，以及減少氧化應激損傷，從而延長細胞壽命。
氫氣對肺部疾病的保護作用
1、急性肺損傷（ALI）
感染新冠后，一個嚴重的癥狀就是急性呼吸窘迫綜合征 （ARDS），其特征是肺部過度炎癥反應和嚴重的氣體交換功能障礙、肺泡-毛細血管屏障、以及肺水腫。
氫氣可以減輕肺組織的炎癥程度，抑制早期和晚期NF-κB激活介導的炎癥和肺細胞凋亡。除了單獨使用時的良好療效外，氫氣與NO結(jié)合，可以增強因脂多糖（LPS）誘導的ALI 的治療效果。
正常情況下，肺泡上皮細胞是防止肺水腫的重要屏障。氫氣可以減輕因脂多糖造成的肺上皮屏障功能障礙；富氫生理鹽水（HRS）能顯著增加AQP-1和AQP-5的表達，減輕肺上皮細胞損傷，從而保護肺上皮屏障功能；氫氣還可以抑制mTOR/TFEB信號通路，從而增加自噬，減輕ALI中LPS誘導的內(nèi)皮功能障礙和細胞凋亡。
2、慢性阻塞性肺病 （COPD）
COPD包括慢性支氣管炎和肺氣腫，通常會導致呼吸困難和運動耐量降低，從而降低生活質(zhì)量，增加死亡率。氧化應激和炎癥在COPD的發(fā)病過程中起著重要作用，而吸煙、特別是長期吸煙，是最常見的風險因素。
氫氣可以減少吸煙引起的肺功能下降、肺氣腫、炎癥、氣道重塑和氣管上皮杯狀細胞增生，顯著減少支氣管肺泡灌洗液中的炎癥細胞，改善心血管功能，降低右心室（RV）肥厚指數(shù)。
一項臨床試驗表明，哮喘或COPD患者吸入氫氣45分鐘，可降低患者外周血和呼出氣冷凝物中的促炎因子水平；同時，氫氣可以輕松快速地到達肺細胞，并直接作用于肺部，從而產(chǎn)生良好的治療效果，所以氫氣是COPD的一種新型預防和治療措施。
3、哮喘
哮喘是一種與氣道炎癥相關的慢性復雜肺部疾病，會導致氣道高反應性（表現(xiàn)為受外界刺激就會氣道收縮引起咳嗽、喘息、呼吸困難等）、氣流受限和氣道重塑。
氫氣可以減輕哮喘中的炎癥和氧化應激。吸入氫氣可減少支氣管肺泡灌洗液 （BALF） 中的嗜酸性粒細胞和淋巴細胞，顯著降低血清中的促炎因子，增加抗氧化酶 SOD的活性，降低丙二醛（MDA）和髓過氧化物酶（MPO）水平。
在哮喘中，肺泡巨噬細胞的吞噬能力顯著降低，而這種有缺陷的吞噬作用可通過吸入氫氣來逆轉(zhuǎn)。氣道重塑會導致氣道壁結(jié)構(gòu)和功能持續(xù)改變，最終導致肺功能逐漸喪失，而氫氣可有效減輕氣道重塑。
氫氣對各種肺部疾病的作用
4、肺癌
肺癌是最常見的致死性惡性腫瘤之一，越來越多的臨床試驗已經(jīng)證實了氫氣對癌癥（包括肺癌）的療效。氫促進肺癌細胞凋亡，包括早期和晚期細胞凋亡；氫氣可以減輕化療、放療等傳統(tǒng)抗癌療法的副作用，提高生活質(zhì)量；氫氣非常適合治療晚期癌癥，能顯著改善患者的身體狀況，減輕疲勞、失眠、厭食和疼痛，降低腫瘤標志物水平。因此，作為一種簡單、低成本、安全的治療方法，氫氣治療肺癌非常有前途。
5、肺動脈高壓（PAH）
肺動脈高壓 （PH） 是慢性肺病的一種進行性并發(fā)癥，雖然治療能改善PAH患者的預后，但發(fā)病率和死亡率仍然很高。氫氣治療有效緩解平滑肌細胞增殖，增加血管密度，減輕肺動脈和右心室肥大。
6、肺纖維化（PF）
肺纖維化嚴重影響人體呼吸功能，表現(xiàn)為干咳、進行性呼吸困難（自覺氣不夠用），且隨著病情和肺部損傷的加重，患者呼吸功能不斷惡化。病理學包括慢性炎癥、細胞外基質(zhì) （ECM） 過多沉積和肺組織瘢痕形成。
其中，特發(fā)性肺纖維化（IPF）發(fā)病率和死亡率逐年增加，診斷后的平均生存期僅2.8年，死亡率高于大多數(shù)腫瘤，被稱為一種“類腫瘤疾病”。有證據(jù)表明上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在器官纖維化中具有重要作用。TGF-β 是一種主要的EMT誘導劑，在IPF的病理過程中對肺上皮具有促纖維化作用。
考慮到IPF和其他類型PF的潛在機制之間存在大量重疊，因此氫可以通過相關途徑干擾IPF的發(fā)病過程，這也是目前IPF治療方面的主要研究方向之一。
研究結(jié)論
越來越多的證據(jù)表明，氫具有廣泛的生物學效應。它調(diào)節(jié)氧化應激、炎癥、自噬、程序性細胞死亡和衰老過程。
臨床試驗已經(jīng)清楚地證明了氫氣對許多器官和系統(tǒng)的保護作用，特別是氫氣對各種肺部疾病具有保護作用。氫氣除了對肺部有直接的保護作用外，還通過對其他組織器官的保護作用間接保護肺組織。由于氫氣安全、方便和簡單的特性，氫產(chǎn)品是治療多種肺部疾病的非常有前途的候選者。
參考資料
Zhiling FU , Zhang J .Molecular hydrogen is a promising therapeutic agent for pulmonary disease[J]. 浙江大學學報（英文版）B輯:生物醫(yī)學與生物技術, 2022, 23（2）:21.