盡管醫(yī)學(xué)診斷和癌癥改善常用電離輻射，但輻射造成的損害是不可避免的。這種損傷可分為直接損傷和間接損傷，直接損傷是由輻射能量被DNA吸收和水輻射分解過程中產(chǎn)生的自由基，如羥基自由基(羥基自由基)造成的。更具體地說，輻射損害不僅涉及對DNA的直接損害，而且還涉及對非DNA目標(biāo)的次級(jí)損害，因?yàn)榈蛣┝枯椛鋼p害主要是由這些間接影響造成的。氫分子(氫氣)具有選擇性清除羥基自由基(一種具有強(qiáng)氧化能力的活性氧)的潛力，是一種輻射防護(hù)劑。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)表明氫氣具有高度安全的輻射防護(hù)作用。本文綜述了先前報(bào)道的氫氣的輻射防護(hù)作用，并討論了氫氣不僅作為抗氧化劑，而且在細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)包括抗炎、抗凋亡和調(diào)控基因表達(dá)等方面的機(jī)制。在這樣做，我們展示了氫氣作為一種新的和臨床適用的輻射防護(hù)劑的前景。

電離輻射通常用于醫(yī)學(xué)診斷和癌癥改善。在這些用途中，放射療法是已知的最有效的癌癥改善之一。常規(guī)放射改善難以控制輻射損傷，因此，調(diào)強(qiáng)放射改善(IMRT)最近已被應(yīng)用于。然而，IMRT也會(huì)發(fā)生各種輻射損傷。輻射對人體的有害影響可分為直接影響和間接影響。直接效應(yīng)是由輻射能量直接吸收到核酸(DNA)、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)中引起的分子破壞。間接效應(yīng)是由水輻射分解過程中產(chǎn)生的羥基自由基等自由基和分子產(chǎn)物引起的損傷。除了對DNA的直接損傷外，對非DNA目標(biāo)的次生損傷也不可忽視，因?yàn)榈蛣┝枯椛鋼p傷主要是由這些間接作用引起的。繼發(fā)性損傷包括氧化、炎癥、凋亡和與細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)的影響。

1975年，Dole等人首次報(bào)道了氫氣在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。他們報(bào)告說，吸入高壓氧氫氣可導(dǎo)致紫外線輻射誘導(dǎo)的小鼠鱗狀細(xì)胞癌明顯消退。然而，除少數(shù)研究外，尚未對氫氣進(jìn)行廣泛的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究。2007年，Ohsawa等報(bào)道吸入氫氣氣體可改善腦梗死大鼠缺血-再灌注損傷。在這篇論文中，他們表明氫氣是一種抗氧化劑，可以選擇性地減少高氧化性活性氧(ROS)和活性氮(RNS)，如羥基自由基和過氧亞硝酸鹽(ONOO−)，但不與其他ROS，如超氧陰離子(O2−)和過氧化氫反應(yīng)。然而，我們需要重新了解Yanagihara等人2005年關(guān)于氫氣抗氧化作用的開創(chuàng)性論文，該論文早于Ohsawa等的研究兩年。他們報(bào)告說，攝取由電解水產(chǎn)生的中性富氫氣水減輕了化學(xué)氧化劑引起的大鼠肝臟損傷。這些論文導(dǎo)致了全球?qū)錃獾尼t(yī)學(xué)應(yīng)用的研究。我們最近的研究表明，雖然氫氣是一種活性弱的物質(zhì)，但與其他抗氧化劑相比，它是唯一具有線粒體通透性和降低羥基自由基能力的分子，這在未來的醫(yī)療應(yīng)用中很有前景。選擇性羥基自由基清除劑可能作為輻射防護(hù)劑有潛在的醫(yī)療應(yīng)用。氫氣對多種疾病和疾病模型的療效已被報(bào)道，目前關(guān)于氫氣醫(yī)學(xué)應(yīng)用的論文達(dá)1000余篇，其中臨床試驗(yàn)80余項(xiàng)。

在臨床應(yīng)用中，使用更安全、更有效的輻射防護(hù)劑具有非常重要的意義。許多抗輻射藥物都以不同方式進(jìn)行了評(píng)估。例如，許多合成和天然化合物的輻射防護(hù)作用。細(xì)胞因子如集落刺激因子(GM-CSF)、白介素1 (IL-1), IL-12,和天然化合物,如維生素C、維生素D、維生素E、褪黑素、琥珀酸、α硫辛酸和n -乙酰半胱氨酸(NAC)已報(bào)告展示放射防護(hù)效果在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。許多藥物仍處于不同的評(píng)估階段，但許多還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是理想的輻射防護(hù)劑。然而，胺磷汀(WR2721)已經(jīng)發(fā)展成為一種具有清除自由基(如羥基自由基)的輻射防護(hù)劑，是美國FDA批準(zhǔn)用于臨床的唯一一種輻射防護(hù)劑。然而，由于其劑量依賴性副作用如低血壓、惡心和嘔吐，該藥物尚未被廣泛認(rèn)為是一種有用的輻射防護(hù)劑的選擇。因此，可以毫不夸張地說，目前臨床上尚不存在療效高、副作用少的放射防護(hù)劑。

氫氣已在許多動(dòng)物研究中顯示出輻射防護(hù)作用，由于氫氣在臨床研究中也顯示沒有副作用，可能是一種臨床可靠的輻射防護(hù)劑。在臨床試驗(yàn)中，Kang等報(bào)道富氫氣水改善了接受放射改善的肝癌患者的生活質(zhì)量(QOL)。我們最近報(bào)道，在接受調(diào)強(qiáng)放療的晚期癌癥患者中，吸入氫氣氣體可以減少骨髓損傷，而不影響抗腫瘤作用。本文綜述了先前報(bào)道的氫氣的輻射保護(hù)作用，討論了氫氣不僅作為抗氧化劑，而且在細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)包括抗炎癥、抗凋亡和調(diào)節(jié)基因表達(dá)等方面的機(jī)制。展示了氫氣作為一種新的和臨床適用的輻射防護(hù)劑的前景。

圖 IR輻射間接損傷效應(yīng)。

Hirano, Shin-ichi; Ichikawa, Yusuke; Sato, Bunpei; Yamamoto, Haru; Takefuji, Yoshiyasu; Satoh, Fumitake. 2021. "Molecular Hydrogen as a Potential Clinically Applicable Radioprotective Agent" Int. J. Mol. Sci. 22, no. 9: 4566.