氫氣生物醫(yī)學(xué)研究涵蓋范圍非常大，從細(xì)菌微生物、真菌到動(dòng)植物。其中對(duì)人和動(dòng)物效應(yīng)的研究比較多，主要是希望將氫氣應(yīng)用于人類疾病改善和健康促進(jìn)，這是從應(yīng)用角度考慮的。如果從氫氣的作用地位考慮，氫氣在微生物中的地位最高，因?yàn)槲覀兠鞔_知道細(xì)菌能制造氫氣，也能利用氫氣。而且制造和利用氫氣的分子過程都非常清楚。氫氣在微生物世界的地位顯然具有極高地位，接近氧氣在人體的作用地位。如果要弄清楚氫氣生物學(xué)效應(yīng)的分子基礎(chǔ)，可能使用細(xì)菌更容易獲得線索。例如只考慮代謝氫氣的氫化酶，就可以找到氫氣對(duì)這種分子的變構(gòu)調(diào)節(jié)模式，因?yàn)槔碚撋先魏未x產(chǎn)物都有可能對(duì)影響這種產(chǎn)物的化學(xué)過程產(chǎn)生反饋調(diào)節(jié)。氫化酶分子上應(yīng)該存在受到氫氣調(diào)控的亞分子結(jié)構(gòu)。
 

如果認(rèn)為細(xì)菌是低等生命，其作用模式不能代表高等生物，那么植物細(xì)胞應(yīng)該是足夠復(fù)雜和接近動(dòng)物細(xì)胞，因?yàn)橹参锛?xì)胞具有合成氫氣的基礎(chǔ)，也有研究證據(jù)發(fā)現(xiàn)植物具有制造氫氣的能力，而氫氣對(duì)植物細(xì)胞的效應(yīng)也非常多樣。這都給研究氫氣的亞細(xì)胞作用和分子作用機(jī)制提供了重要條件。中國植物效應(yīng)研究學(xué)者在國際上也有獨(dú)特的優(yōu)勢，這方面過去具有獨(dú)創(chuàng)性和研究積累。例如最近十年氫氣植物效應(yīng)研究的學(xué)術(shù)論文幾乎全部來自中國的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，特別是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)在這方面的貢獻(xiàn)尤其突出。
 

北京工業(yè)大學(xué)馬雪梅教授課題組在植物細(xì)胞線粒體合成氫氣的研究中取得了進(jìn)展，這給氫氣效應(yīng)從線粒體為靶點(diǎn)開展研究提供了示范效應(yīng)。相信將來會(huì)有更多植物效應(yīng)分子基礎(chǔ)方面的工作面市。
 

最近英國西英格蘭大學(xué)學(xué)者John T. Hancock在《植物》雜志發(fā)表綜述Hydrogenases and the Role of Molecular Hydrogenin Plants，對(duì)植物氫氣效應(yīng)進(jìn)行了綜述，這也給我們的學(xué)者提醒，中國學(xué)者在這方面的工作很多，但在思想引領(lǐng)方面仍然需要努力。又如該文章中使用生物信息學(xué)工具，感到我們這方面的工作比較少，這應(yīng)該適合于氫氣生物學(xué)這種跨物種的研究。由于該文章有一定參考價(jià)值，我們將分幾個(gè)部分給大家介紹。

氫氣對(duì)人體和植物等多種生物都可以產(chǎn)生有益作用。氫化酶能催化氫氣的產(chǎn)生和氧化利用，在細(xì)菌和植物等細(xì)胞內(nèi)都存在這種催化氫氣代謝的酶。氫氣具有選擇性抗氧化作用，能中和羥基自由基和亞硝酸陰離子。氫化酶和氫氣活性在植物領(lǐng)域的效應(yīng)值得探討，這對(duì)于尋找氫氣效應(yīng)的分子基礎(chǔ)有幫助。在氧化還原平衡調(diào)控中，蛋白質(zhì)巰基能被一氧化氮信號(hào)調(diào)節(jié)，而一氧化氮合成酶可能會(huì)受到氫化酶調(diào)節(jié)。生物信息學(xué)研究結(jié)果提示，一種選擇性氫化酶抑制劑可能對(duì)調(diào)節(jié)氧化還原信號(hào)具有調(diào)節(jié)作用。用氫氣處理植物可以產(chǎn)生多種效應(yīng)，主要包括提高生長速度，應(yīng)對(duì)傷害反應(yīng)，但分子作用細(xì)節(jié)仍然不夠清楚。

Russell G, Zulfiqar F, Hancock JT.Hydrogenases and the Role of Molecular Hydrogen in Plants.Plants (Basel). 2020 Sep 2;9(9):E1136.