太田成男教授被譽(yù)為是氫氣醫(yī)學(xué)的奠基人，主要是2007年他在《自然醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表了微量氫氣具有選擇性抗氧化作用，能產(chǎn)生氧化損傷治療作用。氫氣的選擇性抗氧化的發(fā)現(xiàn)，引起國際眾多學(xué)者對氫氣生物醫(yī)學(xué)的關(guān)注，并迅速成為研究熱點(diǎn)。人們相繼發(fā)現(xiàn)氫氣不僅具有抗氧化作用，也能產(chǎn)生抗炎癥抗細(xì)胞凋亡抗過敏抗動(dòng)脈硬化等多種多樣的生物學(xué)效應(yīng)，由于氫氣制備簡單，對人無害，這些效應(yīng)很容易被人作為治療手段進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，今天氫氣作為一種安全有效的抗氧化抗炎癥物質(zhì)，已經(jīng)在臨床醫(yī)學(xué)和健康醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得得非常好的發(fā)展，臨床上將氫氣吸入作為疾病治療工具，健康領(lǐng)域?qū)渌蜌錃庾鳛榇龠M(jìn)健康調(diào)理慢性病預(yù)防疾病的工具，都已經(jīng)取得了顯著的成績。今天的市場上，吸氫氣，喝氫水，洗氫水澡，氫食品，氫氣美容等產(chǎn)品，琳瑯滿目，對于提出只有10多年的一個(gè)新概念，今天這種成就可以說是不可思議。這所有的成績，我們都不應(yīng)該忘記太田成男教授的奠基性發(fā)現(xiàn)。太田教授雖然已經(jīng)從日本醫(yī)科大學(xué)退休，但他并沒有停止研究和宣傳氫氣醫(yī)學(xué)，也隨時(shí)提出關(guān)于氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究的新觀點(diǎn)。這篇綜述就是他近幾年關(guān)于氫氣效應(yīng)多樣性的一個(gè)觀點(diǎn)，這個(gè)觀點(diǎn)涉及的研究內(nèi)容已經(jīng)發(fā)表，我們也重點(diǎn)進(jìn)行了介紹，如果有興趣可以在氫思語過去文章中閱讀，當(dāng)然學(xué)術(shù)研究要閱讀其原文。
新文章摘要。氫氣曾經(jīng)長期被認(rèn)為是哺乳動(dòng)物細(xì)胞惰性氣體，就是對細(xì)胞沒有任何效應(yīng)。但是2007年發(fā)現(xiàn)氫氣具有生物抗氧化保護(hù)細(xì)胞氧化應(yīng)激后，氫氣是惰性氣體的概念徹底被推翻。隨后的研究發(fā)現(xiàn)氫氣不僅具有抗氧化作用，還具有抗炎、抗過敏以及調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡和自噬等復(fù)雜的功能，也發(fā)現(xiàn)氫氣具有生物能量代謝調(diào)節(jié)作用。
氫氣因?yàn)槭莾蓚€(gè)氫原子通過共價(jià)鍵形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在沒有催化劑情況下，氫氣不太可能與其他生物分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以要理解氫氣的生物學(xué)效應(yīng)，尋找其能直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或相互作用的目標(biāo)分子是至關(guān)重要的。
氫思語點(diǎn)評：這段話里有一個(gè)條件，就是氫氣要發(fā)揮作用，必需是在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)為前提的基礎(chǔ)上，其實(shí)這個(gè)看法不一定正確。研究發(fā)現(xiàn)，不可能發(fā)揮化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體如氙氣也具有非常強(qiáng)的生物效應(yīng)，例如常壓吸入這種氣體就可以產(chǎn)生顯著麻醉作用，可以用于手術(shù)。俄羅斯學(xué)者曾經(jīng)將這種氣體作為促進(jìn)運(yùn)動(dòng)成績的工具，國際反興奮劑機(jī)構(gòu)甚至還把這種惰性氣體作為興奮劑看待。既然生物效應(yīng)不一定必需存在化學(xué)反應(yīng)，那么這種尋找化學(xué)反應(yīng)靶點(diǎn)的基礎(chǔ)思路就不是那么合理了。
根據(jù)目前的研究和化學(xué)特征，氫氣能直接和特別強(qiáng)的氧化劑發(fā)生直接反應(yīng)，人體內(nèi)存在的活性較強(qiáng)的氧化劑是羥基自由基，這也是選擇性抗氧化的理論基礎(chǔ)，因?yàn)槿跹趸饔玫淖杂苫钚匝醪荒芎蜌錃獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
根據(jù)氫氣直接反應(yīng)的化學(xué)分子是羥基自由基這個(gè)基礎(chǔ)，氫氣表現(xiàn)出的眾多生物學(xué)活性，本質(zhì)上應(yīng)該是羥基自由基的效應(yīng)，或者是后者的多樣效應(yīng)被氫氣壓制的表現(xiàn)。所以應(yīng)該關(guān)注羥基自由基的生物學(xué)活性。而羥基自由基過去也沒有被生物學(xué)家認(rèn)為具有生理效應(yīng)，只是作為一種病理或傷害因素對待。那么羥基自由基是不是就是氫氣效應(yīng)的基礎(chǔ)。太田成男教授就是這樣認(rèn)為的，這篇文章的核心思想就是對羥基自由基的生物效應(yīng)進(jìn)行的總結(jié)。
例如羥基自由基能發(fā)生自由基鏈反應(yīng)，就是和其他生物分子反應(yīng)后的產(chǎn)物仍然具有活性，這種次生活性物質(zhì)能產(chǎn)生非常廣泛的效應(yīng)。例如這類分子可以參與游離鈣離子或線粒體ATP依賴的鉀離子通道的調(diào)節(jié)，這種分子的生理功能廣泛，成為羥基自由基廣泛效應(yīng)的基礎(chǔ)。氫氣則是因?yàn)楹土u基自由基發(fā)生了反應(yīng)，阻斷了這種反應(yīng)的基礎(chǔ)過程，所以就表現(xiàn)出羥基效應(yīng)被抑制的廣泛作用特征。
在脂類物質(zhì)自由基反應(yīng)中，比較典型的產(chǎn)物是4-羥基-2-壬烯醛，這種物質(zhì)也具有多項(xiàng)效應(yīng)，其中有一個(gè)比較重要的生理功能就是能調(diào)節(jié)PGC-1，這種分子是線粒體再生的調(diào)節(jié)分子，是運(yùn)動(dòng)和低溫引起線粒體增殖的重要介質(zhì)。體內(nèi)外試驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)，氫氣能直接干預(yù)自由基反應(yīng)，如能抑制自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的修飾氧化磷脂，而這是鈣離子通道功能調(diào)節(jié)的重要基礎(chǔ)。由于游離鈣離子也是具有廣泛生物學(xué)效應(yīng)的信號(hào)，如能影響NFAT和CREB轉(zhuǎn)錄因子失活。
這個(gè)文章還對氫氣在新冠狀肺炎、阿爾茨海默病和晚期癌癥中應(yīng)用進(jìn)行了探討。還對一些尚未解決的問題，如內(nèi)毒素相關(guān)信號(hào)、MAPK和NF -κB通路和Nrf2悖論等進(jìn)行了討論。作者還提出氫氣對蛋白質(zhì)中水和氫鍵的影響的新觀點(diǎn)。
顯然這個(gè)文章比較重要的觀點(diǎn)是這樣的，氫氣所以效應(yīng)很多，是因?yàn)闅錃庾饔玫哪繕?biāo)羥基自由基有很多生物效應(yīng)。但是羥基自由基是一種活性極強(qiáng)的氧化劑，能與幾乎一切有機(jī)分子發(fā)生自由基反應(yīng)，這種反應(yīng)往往具有破壞性，會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)分子的傷害。這種傷害本身一定會(huì)引起生物系統(tǒng)產(chǎn)生反應(yīng)，例如DNA被破壞就能引起修復(fù)反應(yīng)。但是這種反應(yīng)因?yàn)闆]有任何的選擇性，沒有特異性的化學(xué)反應(yīng)很難作為生物效應(yīng)現(xiàn)象對待?；蛘呶覀冎荒茏鳛橐环N非特異性傷害因素看待，不需要對非常具體的反應(yīng)過程進(jìn)行研究。這種非特異性傷害一定能引起身體啟動(dòng)具有廣泛效應(yīng)的修復(fù)反應(yīng)，但這些修復(fù)反應(yīng)往往表現(xiàn)為更強(qiáng)的應(yīng)對損傷的能力。氫氣阻斷了這種反應(yīng)，邏輯上會(huì)減少機(jī)體修復(fù)效應(yīng)。所以從這個(gè)角度看，氫氣效應(yīng)不應(yīng)該把羥基自由基作為解釋的原點(diǎn)。
我個(gè)人認(rèn)為，生物損傷反應(yīng)往往是多個(gè)層次的。例如有一些溫和反應(yīng)，與一些劇烈反應(yīng)，溫和反應(yīng)能引起比較有效的適應(yīng)，但劇烈反應(yīng)往往帶來傷害。從分子層面，羥基自由基主要表現(xiàn)為傷害，而過氧化氫等活性氧則是溫和傷害的代表。身體內(nèi)劇烈傷害因素被氫氣阻斷后，能在避免傷害的情況下保留了溫和損傷因子，這不僅能減少損傷，同時(shí)能激活身體的適應(yīng)能力。這大概才是氫氣神奇效應(yīng)的本質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
Ohta S.Direct targets and subsequent pathways for molecular hydrogen to exert multiple functions: Focusing on interventions in radical reactions. Curr Pharm Des.2020 Aug 5.
轉(zhuǎn)載自氫思語公眾號(hào)，孫學(xué)軍原創(chuàng)文章，侵刪
標(biāo)簽：氫氣,
