線粒體是細(xì)胞能量代謝的主要來源。線粒體在發(fā)揮代謝功能的同時(shí)也產(chǎn)生大量自由基，自由基對線粒體功能產(chǎn)生重要影響。
 

細(xì)胞內(nèi)活性氧不斷產(chǎn)生，其中主要來源之一就是線粒體代謝，也有復(fù)雜的抗氧化防御系統(tǒng)，兩者形成一個(gè)動態(tài)平衡，維持細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的穩(wěn)定，氧化還原穩(wěn)定是細(xì)胞功能發(fā)揮的重要基礎(chǔ)，氧化還原平衡和酸堿平衡和滲透壓平衡具有同樣重要的地位。如果活性氧產(chǎn)生和抗氧化系統(tǒng)功能平衡被打破，就會發(fā)生氧化應(yīng)激，破壞生物分子，干擾生物化學(xué)反應(yīng)過程。
 

氫氣是近年來最新發(fā)現(xiàn)的生物抗氧化劑，通過選擇抗氧化作用對多種氧化應(yīng)激相關(guān)損傷產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng)，線粒體是氧化應(yīng)激的發(fā)源地，也是氧化應(yīng)激的目標(biāo)，氫氣對線粒體的作用也一直受到學(xué)者的關(guān)注。最早研究微量氫氣效應(yīng)的氫氣醫(yī)學(xué)奠基人日本太田成男在研究氫氣前就是研究線粒體的著名學(xué)者，也一直對氫氣保護(hù)線粒體的作用十分關(guān)注。
 

最新這一研究發(fā)現(xiàn)，氫氣能刺激大鼠心肌線粒體呼吸鏈電子傳遞能量，提高線粒體產(chǎn)生ATP的速度，使線粒體內(nèi)ATP水平增加。同時(shí)發(fā)現(xiàn)氫氣使動物血漿、心肌和心肌線粒體內(nèi)輔酶Q水平增加，氧化應(yīng)激水平下降。
 

論文作者根據(jù)這些研究結(jié)果，提出了氫氣效應(yīng)靶向輔酶Q的新假說。
 

在線粒體氧化磷酸化過程中，輔酶Q具有重要的作用，這種物質(zhì)的三種氧化還原狀態(tài)形成的Q循環(huán)是電子傳遞的核心過程。輔酶Q有氧化輔酶Q(輔酶Q，泛酚)、自由基輔酶Q(半醌)和還原輔酶Q(泛醌)。這些類型的輔酶Q相互轉(zhuǎn)化，可發(fā)揮電子傳遞的基本功能。論文作者認(rèn)為，當(dāng)輔酶Q被還原時(shí)，細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化損傷可被還原。提高還原型輔酶Q水平能刺激線粒體電子傳遞過程，增加線粒體內(nèi)復(fù)合物I和復(fù)合物II向復(fù)合物III傳遞電子，這提高了線粒體電子傳遞的效率，增加了ATP的產(chǎn)生。這一研究結(jié)果提示，氫氣分子能保護(hù)和改善那些破壞心肌線粒體功能的疾病。
 

最新這一研究來自斯洛伐克科學(xué)院心臟研究所Jan Slezak教授課題組，論文發(fā)表在Can J PhysiolPharmacol. 2019 Sep 19. doi: 10.1139/cjpp-2019-0281。
 

這一研究也能進(jìn)一步拓展，一切破壞線粒體的疾病，都可以用氫氣產(chǎn)生可能的改善效果。線粒體是一切細(xì)胞的能量基礎(chǔ)，保護(hù)線粒體，是保護(hù)細(xì)胞的關(guān)鍵，氫氣作用的強(qiáng)大，可見一斑。
 

圖.線粒體電子氧化磷酸化電子傳遞過程(PQ就是輔酶Q)
 

拓展閱讀：
 

線粒體的核心功能就是產(chǎn)生ATP，實(shí)現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵基礎(chǔ)就是氧化磷酸化，也叫電子傳遞鏈。電子傳遞鏈發(fā)生過程中，通過把質(zhì)子進(jìn)行跨膜逆濃度搬運(yùn)，增加質(zhì)子跨膜濃度差增加質(zhì)子電(電荷)化學(xué)(濃度)梯度，質(zhì)子電化學(xué)梯度驅(qū)動質(zhì)子跨膜返流釋放的能量驅(qū)動ATP酶合成ATP，這就是上世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域最著名的偉大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，化學(xué)滲透偶合學(xué)說。
 

尼克萊恩教授認(rèn)為，線粒體產(chǎn)生ATP的化學(xué)滲透學(xué)說，是一個(gè)違反直覺的重大發(fā)現(xiàn)，也是真正意義的偉大發(fā)現(xiàn)，其地位應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)檫@涉及到自然界最重要的過程，物質(zhì)能量和信息是圍繞生命過程的三大核心內(nèi)容，其中能量傳遞的地位應(yīng)該超過信息的傳遞，例如遺傳信息的傳遞，因?yàn)樾畔鬟f必須是在能量傳遞的驅(qū)動下才能得以實(shí)現(xiàn)。但人類對DNA的發(fā)現(xiàn)過度關(guān)注，但對線粒體產(chǎn)生能量的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)過于忽視，這是及其不公平的。