主编特约·www.cjb.org.cnACTABIOPHYSICASINICAVol.28No.9Sep.2012:705-718氢气生物学及其医学应用揣云海1,孙学军2,蔡建明11.第二军医大学海军医学系放射医学教研室，上海200433；2.第二军医大学海军医学系潜水医学教研室，上海200433收稿日期：2012-05-11；接受日期：2012-07-06基金项目：国家自然科学基金项目(81072241)，上海市自然科学基金项目(11ZR1446400)通讯作者：蔡建明，电话：(021)81871101，E-mail：cjm882003@yahoo.com.cn摘要：近年来的研究发现，氢气可以有效抑制体内的部分活性氧，继而产生抗氧化效应，在动物实验中显示出对多种氧化应激相关疾病的良好防治作用，并在初步的临床试验中取得类似的防治效果。有关氢气生物学效应的报道从少到多，在生物医学领域展现出广阔的应用前景。目前，氢气防治疾病的作用机制尚不清楚，氢气防治多种疾病的现象难以解释，不少研究者认为氢气可能是继一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2S）等气体之后又一个具有重要生物活性的气体分子，在疾病防治方面可能具有独特的发展优势。本文围绕氢气生物学效应的以及氢气对缺血再灌注损伤的防治作用、对电离辐射损伤的防护效应、对炎症性疾病的防治作用、对代谢性和神经退行性疾病的作用、机制等方面的研究进展，做一系统概述。对减轻药物诱导损伤的影响和氢气生物学效应的分子关键词：氢气；生物学活性；疾病防治；抗氧化中图分类号：Q2DOI：10.3724/SP.J.1260.2012.20082引言氢气是自然界中最小的分子，长期以来，生物学家误认为它是生理上的惰性气体，不能与生物体内的物质发生反应，如在潜水医学领域，使用高压氢作为呼吸介质是一种先进的潜水技术，世界上最大潜水深度记录(700m)采用的就是呼吸氢-氧混合气的潜水方式[1]。但是，Ohsawa等[2]2007年的研究发现，溶解于无细胞系统中的不同浓度的氢气可以有效选择性清除羟自由基(·OH)和过氧化硝酸阴离子(ONOO－)，显示出较强的抗氧化效应，而不影响超氧阴离子基团(O2)、过氧化氢(H2O2)和一氧化氮自由基(NO)等具有重·－·要生理功能的活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)。他们利用在体大鼠插线阻断大脑中动脉脑缺血再灌注损伤模型，发现呼吸少量氢气(2%，呼吸35min)能有效清除动物大脑内氧化损伤终产物的水平，显著改善大鼠脑缺血后脑梗死体积，并抑制小胶质细胞的增生，其治疗脑缺血的效果类似免疫抑制剂FK-506，治疗作用明显超过目前临床上唯一的抗氧化药物衣达拉奉。这一报道的问世，立即引起了国内外学者的高度重视，有关氢气生物活性及其在多种疾病防治中的作用迅速成为研究热点，氢气对其他多种疾病的防治作用也相继705综编特约Invite生物物理学报2012年第28卷第9期被学者们发现。例如，氢气对实验动物的放射损伤、器官缺血、动脉硬化、肝硬化、氧中毒、糖尿病、器官和系统炎症、创伤、帕金森病、老年性痴呆、一氧化碳中毒、百草枯中毒等，均有很好的防治作用[3,4]，在生物医学领域展现出广阔的研究发展前景。氢气具有选择性抗氧化作用的发现，彻底推翻了氢气属于生理性惰性气体的传统观点[3,4]。但是，目前绝大部分的研究还集中在氢气防治疾病的现象观察上，对其作用机理的研究基本处于起步阶段，仍是以氢气抗氧化继而发挥抗炎、抗细胞凋亡作用为基础，许多现象尚难解释，随着对其作用机制研究的不断深入，很可能还有其它未知的重要作用被发现，相信氢气对伤病的防治作用还将有新的发现，加之已有研究尚未发现分子氢对机体有毒副作用，经过全面系统的毒理学评价之后，氢气治疗极有可能在临床上得到推广应用。氢气生物学效应的发现目前认为，人体内没有可催化产生氢气的酶类，机体新陈代谢过程中一般不产生氢气，但人类和高等动物体内存在极微量的氢气，即内源性氢气。内源性氢气来自于机体大肠内厌氧细菌的代谢，这些细菌降解肠道内未被吸收的多糖，通过氢化酶产生氢气，氢气再经肠道扩散至全身。在肠道内，细菌可将氢气转化为硫化氢(H2S)、甲烷(CH4)和乙酸(CH3COO－)；在肠道外，氢气可以从肺脏和皮肤排出[5～8]。正常生理条件下，人体大肠内的厌氧细菌每天产生大于12升的氢气，终末呼气时氢气的浓度可达5～10ppm[9,10]...