孙学军
[作者注]一般情况下，学术论文中没有关于开展研究的背后细节，比较八股的学术论文资料比较容易获得，但论文背后的故事仍是非常重要的，我这里把氢气研究背后的一些故事分享给大家，希望对那些希望开展氢气生物学研究的同行，以及希望给初步了解氢气生物学全貌的学者和普通大众一点帮助。
氢气是我们非常熟悉的气体，氢元素是世界上分布最广泛的元素，几乎是宇宙成分的90%以上， 也是组成人体最多的元素。我们都知道，氢气和氧气反应可以产生水，在这个反应中，体现氢气的一种化学性质，那就是氢气的还原性。
氢气的还原性是氢气最重要的化学性质，我们在中学就学习过，氢气可以还原加热的氧化铜为铜。但是我们许多人并不知道，氢气还具有非常神奇的生物学作用，甚至在过去生物学领域一直认为氢气属于生理性惰性气体，也就是说认为氢气是没有任何生物学效应的气体（过去的观点）。
一、氢气生物学效应的发现
2007年一篇来自日本医科大学的一篇研究报道彻底改变了学术界对氢气的认识，本人由于是潜水医学领域的学者，一直以来深信氢气的生物学效应非常明确，那就是没有生物学效应，这个研究彻底颠覆了我的看法，也让我十分震惊。震惊之余，必然非常有兴趣，我带着疑惑的心态学习和了解了该文献。我当时的理解是，氢气的效应令人吃惊，因为该研究发现，只需要呼吸2%的氢气，35分钟，就可以非常有效地治疗脑缺血再灌注损伤。当时看完这个文章，也只是停留在吃惊上，并没有引起我更大的兴趣，甚至仍有一些半信半疑。
又过了2个月，该小组又在另一个非常有名的杂志BBRC上发表另一篇报道，就是呼吸氢气可以治疗肝脏缺血再灌注损伤，这个研究非常简单，只开展了三个方面的研究，一个是采用常规的病理学染色，证明氢气能保护肝组织损伤，另一个使用一种非常简单可以反映组织氧化损伤的指标MDA，证明氢气具有抗氧化作用。第三种方法是检测肝脏功能，就是我们平常使用的转氨酶活性。这样三个研究指标，对我们一般的实验室来说，简直就是不费吹灰之力，我当时就想。这些人开始大量捡文章了，而且那么容易，那么方便。作为一个科研人员，当然无法忍受这种发现新现象的诱惑，我也开始准备做这个工作，顺便捡一些文章。
于是我们就开始了氢气治疗疾病的研究，开始的时候，我们采用日本学者类似的手段，证明呼吸氢气可以治疗新生儿脑缺血缺氧后脑病，我们只用了很短的时间就完成了该研究。并迅速发表了论文。
这个时候，日本学者又发表一篇论文，证明呼吸氢气可以治疗心脏缺血，这显然是可以理解的，脑-肝-心，或许将来有更多研究。而且这个时候来自美国著名大学匹兹堡大学一个关于呼吸氢气治疗小肠移植的研究也发表了。要知道，这个大学是世界上器官移植最高水平的学术机构，人类第一例肝脏、心脏和肾脏器官移植都是在这里完成的。尽管现在各类器官移植都取得很好的效果，但肺和小肠由于容易发生炎症反应，一直是学术界难以克服的障碍。该大学一个小组开展了使用氢气对抗小肠器官移植损伤的研究。我们从这个图片上可以非常清楚地看出效果非常显著，而且他们还证明氢气具有抗炎症的效果。后来他们又报道了呼吸氢气对心脏移植的治疗效果。
到今天为至，氢气医学研究已经成为一个国际热点，发表的学术论文已经超过200篇。那么为什么氢气生物学研究受到如此广泛的**************，氢气为什么会产生治疗疾病的效果？氢气的安全性如何？这都是我们非常关心的问题。那么我下面给大家解释一下，为什么氢气可以治疗疾病，那就是：
二、氢气的选择性抗氧化作用。
自由基是含有未成对电子的原子、原子团或分子。自由基是维持正常生命所必需的物质，自由基反应是能量代谢的基础，部分自由基是细胞内重要信号分子，自由基也是生物大分子、细胞的危险杀手 。生理情况下，体内自由基不断产生，也不断被清除，使之维持在一个正常生理水平上，自由基过多或过少均会给机体造成不利影响甚至伤害。生物体内自由基类型有很多，如半醌类、氧、碳和氮自由基等，其中研究较多的是氧自由基和氮自由基。氧自由基包括超氧阴离子、单线态氧和羟自由基，因过氧化氢等在生物学作用上与氧自由基类似，常把氧自由基和过氧化氢等共称为活性氧。比较重要的氮自由基有一氧化氮和过氧亚硝基阴离子。
发生缺血或炎症时，体内会大量产生各类活性氧，在这些活性氧中，过氧化氢和一氧化氮等具有非常重要的信号作用，毒性作用很弱，而羟自由基和过氧亚硝基阴离子毒性强，是导致细胞氧化损伤的主要介质 。过去针对氧化损伤治疗的研究思路是寻找足够强的还原性物质，还原性太强，必然导致内源性氧化还原状态的失衡，甚至是导致抗氧化治疗无效的关键原因。因此，寻找可选择性中和羟自由基和过氧亚硝基阴离子的物质，是治疗各类氧化损伤的有效方法，是抗氧化应该选择的正确思路之一。
目前，人们在寻找选择性抗氧化物质的研究方面的进展仍然比较慢，比较明确的选择性抗氧化物质比较少，氢是否就是一种理想的选择性抗氧化物质，还需要更多的研究来支持。2007年日本学者的文章有明确的证据证明氢气具有选择性抗效果，也就是说氢气是一种选择性抗氧化物质。
我们了解了氢气治疗疾病的原因后，下一个问题就是我们如何使用氢气来治疗疾病。呼吸氢气并不是一个很让人满意的手段，因为我们知道氢气可以发生爆炸，有一定危险性，那么有没有更好的手段和方法来利用氢气。下面我来告诉大家一个好的办法：氢气水
三、氢气水可以治疗疾病吗？
我们首先理论分析，呼吸2%的氢气本质上是氢气溶解在血液中，经过循环达到大脑等器官发挥作用。气体的溶解量和浓度有关，2%的氢气和100%的氢气溶解的浓度相差50倍，如果我们把水溶解100%的氢气，那么就可以使用少量氢气溶液来发挥同样的作用。这种氢气的溶液就是氢气水，或者说水素水。我们在2008年就遇到这些理论的问题，由于我们长期从事气体医学研究，这些对我们属于专业知识，很容易就明白的问题。于是我们就制备出氢气生理盐水，并开展了一系列的研究。
首先我们用同样的动物模型，证明注射少量这种生理盐水（大概类似人注射500毫升）能非常有效地治疗新生儿脑缺血缺氧性脑病，由于这个模型采用的出生后8天的动物，不能进行比较复杂的行为学研究，我们将治疗和对照动物饲养到1个月以后，采用水迷宫游泳实验检测动物学习记忆能力，结果发现没有治疗的动物学习记忆能力明显下降，而治疗组的动物学习记忆能力显著提高。
随后我们和本学校附属医院开展大鼠小肠缺血后损伤的研究，很快我们发现这种生理盐水对小肠缺血引起的小肠运动功能下降、小肠组织细胞调亡和肺组织炎症具有明显的治疗作用。和长征医院合作证明注射生理盐水可以治疗急性胰腺炎，急性胰腺炎最有效的治疗药物是用蛋白酶抑制剂，尽管效果明确，但价格异常昂贵，如果氢气可以有效治疗该疾病，即使能减少蛋白酶抑制剂的使用量或者能提高治疗效果，这显然可以节省大量治疗费用。
脊髓创伤可导致瘫痪，严重影响患者生活质量，目前并没有非常有效的治疗手段，我们的研究发现，在脊髓创伤早期使用氢气生理盐水，可以使脊髓损伤后肢瘫痪的动物恢复运动能力，减少损伤部位的神经坏死细胞。
胰头部肿瘤等可导致壶腹部位压迫引起胆管阻塞，导致肝脏胆汁淤积，随后会产生肝损伤、硬化、腹水和体重下降。我们发现，如果在胆管阻塞后连续腹腔注射氢盐水，可以减少肝脏损伤和腹水，并显著增加动物体重。
长期抽烟可以导致慢性阻塞性肺损伤，我们和复旦大学医学院的合作研究采用慢性吸烟动物模型，证明氢短时间内可以逆转动物肺出血和炎症反应。我们和中国医科大学合作开展动物老年性痴呆的研究，发现氢可以有效治疗动物老年性痴呆，其作用和一些影响神经细胞坏死的信号通路关系密切。
我们和泰山医学院动脉粥样硬化研究所泰山学者秦树存教授合作，开展氢气对动脉粥样硬化治疗的研究，研究结果发现，注射氢气盐水可以有效治疗因高脂饮食和基因缺陷引起的动脉粥样硬化。我们还发现，注射氢气盐水可以治疗糖尿病以及糖尿病后视网膜损伤。在一个真实故事的启发下，我们开展了氢气治疗一氧化碳中毒迟发性脑病的研究，结果发现氢气盐水可以使一氧化碳中毒后动物脑神经脱随鞘改变明显降低，同时炎症和细胞碉亡显著下降，这个文章发表在国际著名急救医学杂志上。我们还发现氢气对潜水减压病和氧气中毒引起的肺损伤具有预防和治疗效果。
我们2008年后先后和国内外50多家科研单位合作，到今天为止，我们已经发表氢气治疗疾病方面的论文45篇，比第2和3小组的总和还多，成为国际上这个领域发表论文最多的小组，在论文引用次数和发表杂志档次上和国际同行基本类似。中国也成为国际上发表该领域最多的国家。
最近几年日本学者同时开展喝氢气水对疾病治疗作用的研究。他们发现，氢气水对糖尿病患者具有治疗效果，对动脉硬化具有预防作用，对巴金森病具有治疗作用，对脂肪肝对肥胖都具有良好治疗作用。
氢气具有如此广泛的治疗作用，那么是否具有一些毒性。答案是否定的，原因有2个，一是潜水医学研究证明，即使巨大剂量的氢气对人体都是安全的，另外，我们身体内也存在氢气，大肠内的氢气主要成分就是氢气。也许有人会问，大肠内的氢气是否也具有作用，是的有一定作用。下面我和大家谈谈几点我个人对氢气研究的几个体会。
四、几点体会
1、氢气的效应不只是抗氧化。尽管目前学术界认为氢治疗疾病是选择性抗氧化，但从另一个角度考虑，身体细胞内存在大量比氢还原性强的多，浓度也大地多的物质，氢只和毒性强的自由基反应，但不能等价于强毒性自由基只和氢发生反应，从理论上考虑，和那些还原性物质发生反应的几率更高。也就是说这种理论并不是非常严密。
2、氢气的途径：电针、直流电、金属镁。电针的作用主要是阴极，而阴极正是可以产生氢的，因此推测电针治疗疾病的原因可能和氢气的产生有关系。金属镁可以作为生物材料，在体液作用下可以产生一定量氢，这种氢气是否对身体产生好的作用，需要研究确定。
3、大肠内氢气的作用是否可以依赖。最新研究发现，这种长期的高浓度的氢气对身体的作用并不强大，甚至没有作用。这是非常奇怪的，需要更多研究证实。
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