自由基水平和許多疾病的關系密切，因此測定人體活性氧水平具有重要臨床價值。大量研究表明，氫氣能中和強毒性羥基自由基，緩解腦缺血、肝臟炎癥和心肌梗塞等典型氧化應激損傷。
最近研究發(fā)現(xiàn)，氫水飲用能降低大腦氧化應激，預防束縛應激導致的動物學習記憶能力下降。這些報道提示，外源性氫氣能部分中和氧自由基。2007年《自然醫(yī)學》報道的論文中發(fā)現(xiàn)，氫氣吸入后頸內動脈和靜脈氫氣水平有明顯差別，提示氫氣被缺血腦組織消耗(這里應該有對照，就是未缺血腦組織氫氣是否消耗，否則不能證明是缺血組織才更多消耗氫氣，原文存在的一個bug)。身體消耗氫氣量過去沒有研究，本研究認為飲用氫水氫氣經過消化道攝取后被消耗的量和氧自由基的量有關，自由基越多，氫氣被消耗越多。根據氫氣被腸道細菌消耗和經過皮膚揮發(fā)的比例比較小，可以忽略不計。本研究通過對飲用氫水后人體呼出氣體中氫氣的總量測定估算氫氣被消耗的量，作為反映體內自由基水平的指標。(根據同位素標記研究結果，氫氣被腸道細菌代謝的量并不少，皮膚揮發(fā)的量也應該有更準確分析數(shù)據)。
材料和方法
氫水是采用東京藍水星公司的高壓溶解氫水，這種氫水含有比較低濃度電解質，無蛋白質、碳水化合物和脂類等能量營養(yǎng)素。從公司購買3天內新鮮制備500毫升鋁袋包裝氫水用于試驗，為避免冷刺激促進腸道蠕動的干擾，試驗場地和氫水都保持在25攝氏度。試驗前采集50毫升氫水，取22毫升注入測試瓶，密封搖晃60分鐘后，用氣密玻璃注射器采集瓶內空氣注入氣相色譜，用半導體檢測器測定氫氣濃度。氫水中氫氣濃度根據氣相氫氣濃度，用氣液溶解比例系數(shù)進行計算。
7名健康志愿者，5男2女，平均年齡36 ± 12歲。為減少腸道菌群發(fā)酵造成的干擾，受試者測試前15小時限制食物、膳食補充劑和藥物，但可以飲水。
試驗當天，受試者坐姿休息，戴鼻夾并通過咬嘴吸入人工配置的空氣(21%氧氣79%氮氣)19分鐘，先測試呼出氣體中氫氣的基礎水平。隨后去掉鼻夾和咬嘴，通過鋁袋口1分鐘內飲用500毫升氫水。受試者每分通氣量使用呼吸檢測器連續(xù)分析，每2分鐘用Douglas袋采集30秒呼出氣，呼氣樣立刻用氣密玻璃注射空針抽取，然后用上述方法分析氫氣濃度。呼出氣體中氫氣總量H2 TAE用以下公式計算：
研究結果
志愿者飲用氫水后呼出氣中氫氣水平升高，結果如圖1。志愿者基礎氫水平為6.9 ± 0.7 ppm，飲用氫水后呼出氣氫水平迅速增加，10分鐘達到35.6 ± 12.3 ppm，此后逐漸下降，60分鐘內恢復到基礎水平。呼出氣全部氫氣量見表1。飲用氫水氫氣經過呼吸釋放的比例為59 ± 10%，提示有41%的氫比身體消耗。
氫水靜放于開口的杯內，3分鐘內大約損失2-5%的氫氣，這是不嚴格的數(shù)據，因為根據物理學常識，溶解在水中的氣體揮發(fā)到空氣，會受到幾個重要因素的影響，最重要的是揮發(fā)面和深度，然后是溫度和液體穩(wěn)定程度。沒有控制這些因素的情況下很難進行定量描述。不過這個情況是一般飲水杯的情況，深度和面積的變化不多，溫度和搖晃程度差別不大，這個數(shù)據可以作為一個重要參考，但不夠準確。
討論
為避免氫氣從杯子內釋放影響研究結果，該研究使用鋁袋包裝直接口對口飲用。研究者測定發(fā)現(xiàn)，飲用氫水吸收的氫氣大約0.1%會經過皮膚釋放到外周環(huán)境(無文獻標注)，這樣的比例可以忽略不計。
腸道內細菌可以產生很大量氫氣，但這些氫氣大部分被原位細菌代謝消耗掉。氫水進入胃腸道先到胃和小腸，上消化道細菌很少，對氫氣攝取影響比較小。當然最終要靠測定數(shù)據來說明才可靠。
氫水飲用后氫氣釋放過程60分鐘內幾乎全部結束，這樣短時間氫水還沒有進入有細菌的大腸部位。當然從上消化道攝取的氫氣可以通過血液循環(huán)甚至局部組織擴散進入大腸內，仍然存在被腸道細菌分解的可能。為避免這種可能，研究給受試者服用抗生素，發(fā)現(xiàn)對氫氣消耗沒有影響，說明腸道細菌沒有參與氫氣的代謝。(這和50年代氚標記研究存在出入，當時是給動物吸入氚氣，發(fā)現(xiàn)通過腸道細菌氧化分解的比例非常高。)
經典觀點認為，氫氣分子不參與人體代謝過程，但是腸道細菌能利用氫氣作為能量物質。2007年的研究發(fā)現(xiàn)氫氣是一種羥基自由基清除劑，且不與弱氧化自由基如超氧陰離子和過氧化氫反應，這一研究說明氫氣也能進入細胞代謝過程，當然這種反應的比例受制于羥基自由基產生量。理論上氫氣在體內的去向有，經過呼吸釋放、經過皮膚釋放、腸道細菌代謝、組織羥基自由基中和。由于腸道內細菌代謝和皮膚釋放的比例比較小，導致氫氣消耗的主要因素就成了組織內羥基自由基的產量。根據分析，發(fā)現(xiàn)身體羥基自由基的產生速率是29 nmol/kgBW/min(1.0 mmol/min/m2)。見表Table 36.1。
本研究結果表明，氫水飲用后可被人體快速吸收，通過呼吸氣中氫氣濃度快速升高可以反映血液內氫水平增加特點，其中60%的氫氣經過呼吸排到體外，大約40%的氫氣被人體代謝消耗，這可能代表氫氣和自由基反應的結果。
Shimouchi A, Nose K,Shirai M, et al. Estimation of Molecular Hydrogen Consumption in the HumanWhole Body After the Ingestion of Hydrogen-Rich Water[J]. Advances inExperimental Medicine & Biology, 2012, 737(737):245.
