本論文概述來(lái)自《生物技術(shù)展》雜志中的氫生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)在疏解自由基氧化應(yīng)激的分子機(jī)制，作者陶鴿如, 秦樹(shù)存

在一項(xiàng)關(guān)于氫分子的早期研究中，將患有血吸蟲(chóng)病相關(guān)慢性肝炎癥的大鼠放置在含有 0.7 MPa 氫分子的高壓室中2周，發(fā)現(xiàn)大鼠血漿中腫瘤壞死因子 - α（tumor necrosis factor- α，TNF- α）有所減少。之后有研究者在煙霧吸入損傷、結(jié)腸炎癥中，使用濃度較低的 氫分子或富氫鹽水均取得了相似的結(jié)果。TNF 是一種多效細(xì)胞因子，可調(diào)節(jié)細(xì)胞生存、免疫應(yīng)答和凋亡的多方面細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程 。 因此 ，涉及核因子 κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）活化、絲裂原活化蛋白激酶（mi? togen-activated protein kinase，MAPK）、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspar? tate specific proteinase，Caspase）級(jí)聯(lián)反應(yīng)的復(fù)合物是功能上相互依賴(lài)的信號(hào)因子，它們?cè)?氫分子的 作用下也會(huì)發(fā)生表達(dá)或活性變化。NF-κB 是促炎細(xì)胞因子的主要調(diào)節(jié)因子，參與細(xì)胞的分化和 凋亡，同時(shí)也是 氫分子 系統(tǒng)調(diào)控的關(guān)鍵組成部分。 線(xiàn)粒體產(chǎn)生的 ROS 是 TNF-α 和白細(xì)胞介素-1（in? terleukin-1，IL-1）激活 NF-κB 的第 2 信使，能夠上 調(diào) NF-κB 在細(xì)胞質(zhì)中的活化、細(xì)胞核轉(zhuǎn)位進(jìn)而激 活該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 。氫分子處理能夠降低 NF-κB 的活化和 NF-κB 依賴(lài)性炎癥因子的轉(zhuǎn)錄，使 NFκB p65的核轉(zhuǎn)位減少，而駐留在細(xì)胞質(zhì)中的核因子 κB 的抑制蛋白（inhibitor of NF- κB，IκB）增加 。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，氫分子處理降低了促炎細(xì)胞因子和趨化因子的水平，包括 IL-1β、IL-6 以及高遷 移率組框 1（high-mobility group box 1，HMGB-1）和趨化因子CCL2，并上調(diào)了抗炎細(xì)胞因子 IL-10 。以上研究證實(shí)了 氫的抗炎作用，這是氫生物醫(yī) 學(xué)最顯著的生物學(xué)效應(yīng)之一。
 

在使用多種人類(lèi)疾病動(dòng)物模型的研究中， 通過(guò)脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶末端 dUTP 缺口末端標(biāo)記 （terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling，TUNEL）檢測(cè)和/或 Caspases 的定量 分析，使得氫的抗凋亡特性也得到了充分的證明，如在腎缺血再灌注損傷模型中，氫處理上調(diào) 了Bcl-2/Bax（抗凋亡/促凋亡蛋白）的比值，并降低了 Caspase-8（外源性途徑）、Caspase-9（內(nèi)源性途 徑）和 Caspase-3（內(nèi)源性途徑的結(jié)局）的表達(dá)，改 善了內(nèi)源性及外源性的細(xì)胞凋亡。同時(shí)，氫處 理對(duì)線(xiàn)粒體也有保護(hù)作用：氫能夠通過(guò)抑制 JNK 通路，保護(hù)線(xiàn)粒體膜電位、緩解線(xiàn)粒體腫脹，從而緩解骨關(guān)節(jié)炎中的細(xì)胞凋亡及人軟骨細(xì)胞外基質(zhì) 的降解。
 
腫瘤細(xì)胞中過(guò)量的 ROS 不會(huì)對(duì)細(xì)胞造成明顯的傷害，過(guò)量的 ROS甚至可能激活細(xì)胞增殖和 代謝的信號(hào)通路，但氫對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響是相反的，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，用氫降低ROS水平，會(huì)抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。有研究發(fā)現(xiàn)，60%氫可促 進(jìn)肺癌細(xì)胞株 A549 和 H1975 的凋亡，80%氫可誘導(dǎo)其快速凋亡。
 
氫對(duì)自噬的影響在不同的病理?xiàng)l件下存在異，如在大鼠血管性癡呆模型中，氫處理可降 低LC3-Ⅱ/Ⅰ和Beclin-1表達(dá)，誘導(dǎo)p62表達(dá)，抑制 Foxo1-Atg7 依賴(lài)的自噬；在大鼠心肌 I/R 模型中，氫處理降低了 Beclin-1 和 LC3-Ⅱ/Ⅰ的表達(dá)， 電鏡顯示自噬體明顯減少。然而，在急性腎損 傷誘導(dǎo)的腎纖維化模型的結(jié)果卻完全相反，研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，小鼠雙側(cè)腎蒂阻塞 35 min并隨后腹腔 注射富氫生理鹽水，腎臟 LC3-Ⅱ和 Beclin-1 的表達(dá)水平較模型組進(jìn)一步上調(diào)。此外，在非酒精 性脂肪肝病的研究中，吸入氫也可通過(guò)促進(jìn)自噬 從而緩解肝臟的脂質(zhì)蓄積。一項(xiàng)利用 氫和二甲雙胍聯(lián)合治療糖尿病性心肌病的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，氫通過(guò)抑制細(xì)胞焦亡（pyroptosis）起到了對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)作用，表明氫可能參與其他細(xì)胞 程序性死亡。以上研究表明，氫對(duì)病理情況下的細(xì)胞凋亡具有抑制作用，但可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡；氫有可能通過(guò)調(diào)控其他程序性死亡，緩解組織器官的損傷。