一、早期氫氣醫(yī)學(xué)研究
 

最早的氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究論文見于1975年《科學(xué)》雜志，美國貝勒大學(xué)的學(xué)者報道，連續(xù)14天暴露在8個大氣壓氫氣中對皮膚鱗狀細(xì)胞癌有改善作用。2001年，法國科學(xué)家證明同樣壓強(qiáng)的氫氣對血吸蟲感染引起的肝炎具有改善作用?？赡芤?yàn)闅錃庥斜L(fēng)險，高壓氫氣實(shí)驗(yàn)的操作難度大且很難在臨床醫(yī)學(xué)采用，這些研究沒有引起醫(yī)學(xué)界的重視。
 

早期高壓氫氣醫(yī)學(xué)研究沒有引起人們對氫氣改善人類疾病可能性的關(guān)注，在潛水醫(yī)學(xué)領(lǐng)域氫氣也一直被作為生理惰性氣體看待。直到2007年，日本醫(yī)科大學(xué)老年和發(fā)育研究所太田成男教授課題組經(jīng)過潛心研究，證明大鼠吸入氫氣(2%，35分鐘)可以改善腦缺血再灌注損傷，相關(guān)研究結(jié)果以長篇論著形式發(fā)表在世界著名雜志《自然醫(yī)學(xué)》上。隨后他們又證明吸入2%的氫氣對肝臟和心肌缺血再灌注損傷有改善作用，這些研究結(jié)果提示氫氣有可能作為干預(yù)手段應(yīng)用于臨床疾病的改善，氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)的潛在應(yīng)用前景才真正受到重視。
 

雖然1975年就有學(xué)者開展氫氣改善癌癥的研究，但當(dāng)時采用連續(xù)吸入8個大氣壓的高壓氫氣。2007年日本學(xué)者的研究是采用吸入35分鐘0.01~0.04個大氣壓的氫氣，兩種劑量相差數(shù)十萬倍，完全不可同日而語。因此，學(xué)界公認(rèn)2007年日本的氫氣醫(yī)學(xué)研究是氫氣醫(yī)學(xué)研究的奠基性工作。
 

二、發(fā)展迅速的氫氣醫(yī)學(xué)
 

太田教授在《自然醫(yī)學(xué)》發(fā)表研究論文以后，氫氣醫(yī)學(xué)開始受到國際學(xué)術(shù)界重視，至今已經(jīng)發(fā)表1500多篇相關(guān)研究論文，目前參與氫氣醫(yī)學(xué)研究最多的是中國和日本學(xué)者，全面了解中日學(xué)者的研究成果可以迅速掌握氫氣醫(yī)學(xué)研究的全貌，這不僅是研究者必須了解的知識，也是氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要重視的理論基礎(chǔ)。
 

21世紀(jì)初，在企業(yè)界開發(fā)氫氣相關(guān)產(chǎn)品的同時，氫氣的醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究也受到學(xué)術(shù)界重視，日本有多家參與氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，其中日本醫(yī)科大學(xué)老年和發(fā)育研究所最早開展氫氣醫(yī)學(xué)研究，同時也是最為成功的。太田教授發(fā)表在《自然醫(yī)學(xué)》的氫氣醫(yī)學(xué)奠基性論文，在當(dāng)時引起學(xué)術(shù)界的轟動以及各大媒體爭相報道(見圖2-1)，截至2019年底，該論文被引用次數(shù)已經(jīng)超過1560次。這一研究報道徹底改變了學(xué)術(shù)界對氫氣的認(rèn)識，并迅速引起日本、美國和中國等國家學(xué)者的廣泛關(guān)注。
 

圖2-1 日本各大新聞媒體對氫氣醫(yī)學(xué)研究的報道
 

2008年，第二軍醫(yī)大學(xué)孫學(xué)軍教授課題組在《神經(jīng)科學(xué)通訊》上發(fā)表文章，證實(shí)吸入氫氣對新生兒缺血缺氧性腦病的改善作用，這是中國學(xué)者在國際上發(fā)表的第一篇?dú)錃忉t(yī)學(xué)研究論文。同年日本醫(yī)科大學(xué)再次證明吸入氫氣可改善肝臟和心肌缺血再灌注損傷(這說明該課題組的氫氣效應(yīng)研究已經(jīng)形成了系列，也提示該課題組對氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究非常重視)。美國著名研究機(jī)構(gòu)匹茲堡大學(xué)Nakao教授課題組發(fā)表吸入氫氣改善小腸移植的研究論文，首次在國際上證明氫氣的抗炎癥作用是其發(fā)揮疾病保護(hù)作用的基礎(chǔ)。眾所周知，炎癥幾乎是人類所有疾病發(fā)生發(fā)展的共同病理生理學(xué)過程，這一發(fā)現(xiàn)給氫氣的醫(yī)學(xué)應(yīng)用開辟了廣闊前景。后來匹茲堡大學(xué)又相繼報道了氫氣對心、肺、腎臟和血管移植改善效果等一系列研究結(jié)果。
 

三、中國氫氣醫(yī)學(xué)發(fā)展歷程
 

第二軍醫(yī)大學(xué)孫學(xué)軍教授課題組在發(fā)表國內(nèi)第一篇?dú)錃忉t(yī)學(xué)論文后，考慮到吸入氫氣研究需要的設(shè)備較為復(fù)雜，加上氫氣具有易燃易爆的特性，很多學(xué)者對此有畏懼心理。從科學(xué)研究的便利性和創(chuàng)新性角度出發(fā)，孫教授課題組研發(fā)制作氫飽和生理鹽水(利用氣體加壓裝置促進(jìn)氫氣在水溶液中溶解)用于氫氣醫(yī)學(xué)研究，首次證實(shí)腹腔注射氫氣飽和生理鹽水也能有效地改善新生兒缺血缺氧性腦病。該課題組先后與多家研究機(jī)構(gòu)合作開展研究(包括小腸缺血后損傷、急性胰腺炎、脊髓損傷、膽管阻塞損傷、慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)、阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化、皮膚移植后損傷保護(hù)和噪聲性耳聾等)。同時課題組還開展一氧化碳中毒遲發(fā)性腦病、潛水減壓病、慢性氧中毒肺損傷等氫氣醫(yī)學(xué)研究項(xiàng)目。從2008年至2018年，孫學(xué)軍教授課題組先后發(fā)表氫氣改善各類疾病方面的論文100多篇，論文發(fā)表數(shù)量超出該領(lǐng)域第二和第三的研究課題組的論文數(shù)量總和，是國際上氫氣醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)表論文最多的課題組。許多論文都是國際首次報道的氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究，對中國氫氣醫(yī)學(xué)研究的迅速發(fā)展起了極大的促進(jìn)作用。
 

中國的情況不同于日本，日本是氫氣醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)優(yōu)先于學(xué)術(shù)，中國則是氫氣醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研究推動了氫氣健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國學(xué)者在氫氣醫(yī)學(xué)研究方面有比較大的貢獻(xiàn)，2009年，本書主編孫學(xué)軍教授申請獲得第一個國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，截至2018年相繼獲得90多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。先后參與氫氣醫(yī)學(xué)研究的中國學(xué)者有數(shù)千名，發(fā)表了600多篇學(xué)術(shù)論文。從事氫氣醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研究的研究生超過200名，相關(guān)畢業(yè)論文達(dá)到200多篇。過半的國際氫氣生物醫(yī)學(xué)同行評議學(xué)術(shù)論文來自中國。2013年，孫學(xué)軍教授主編出版了第一本氫氣醫(yī)學(xué)專著《氫分子生物學(xué)》，該書在普及氫氣醫(yī)學(xué)知識、推動中國氫氣醫(yī)學(xué)健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。2015年，孫學(xué)軍與太田成男教授合作，以《氫分子生物學(xué)》為基礎(chǔ)，組織撰寫英文專著《氫氣醫(yī)學(xué)生物學(xué)》，使氫氣醫(yī)學(xué)知識的傳播產(chǎn)生了國際影響。
 

但是，中國學(xué)者在臨床研究方面明顯不足，國際上近50篇臨床研究論文中，中國學(xué)者發(fā)表的論文不超過10篇。其中，山東泰山醫(yī)學(xué)院秦樹存教授團(tuán)隊的氫水對血脂調(diào)節(jié)效應(yīng)、復(fù)旦大學(xué)華山醫(yī)院皮膚科駱肖群教授的氫水沐浴改善銀屑病、同濟(jì)大學(xué)同濟(jì)醫(yī)院余少卿教授的氫水沖洗改善過敏性鼻炎、301醫(yī)院營養(yǎng)科的飲用氫水改善痛風(fēng)、河北醫(yī)科大學(xué)的氫氣吸入抗霧霾都開展了比較系統(tǒng)的研究。值得注意的是，近年來我國多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)和氫氣醫(yī)學(xué)創(chuàng)新企業(yè)開展氫氣針對癌癥的試驗(yàn)性改善，許多患者取得了非常神奇的效果，有的晚期癌癥患者腫瘤消失，轉(zhuǎn)移患者的關(guān)鍵指標(biāo)恢復(fù)正常，這些個案雖然還不能作為氫氣改善癌癥的高質(zhì)量證據(jù)，但提示了氫氣醫(yī)學(xué)研究的方向。2019年6月，廣州復(fù)大腫瘤醫(yī)院總院長徐克成教授對氫氣改善癌癥的個案進(jìn)行系統(tǒng)整理，主編成《氫氣控癌：理論和實(shí)踐》出版，是中國氫氣醫(yī)學(xué)臨床研究的標(biāo)志工作之一，對氫氣醫(yī)學(xué)研究的推廣和傳播產(chǎn)生了重要影響。2020年，國家市場監(jiān)督管理總局將氫氧霧化機(jī)批準(zhǔn)為輔助改善慢阻肺急性發(fā)作的三類醫(yī)療器械。國家衛(wèi)生健康委員會在《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》中將氫氧混合氣吸入作為推薦療法。
 

中國也先后建立了一些氫氣醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)組織。2013年，上海氫分子醫(yī)學(xué)康復(fù)專業(yè)委員會成立，這是中國第一個地方氫氣醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)組織，此后連續(xù)多年組織學(xué)術(shù)會議。2014年，中國醫(yī)療保健國際交流促進(jìn)會氫分子生物醫(yī)學(xué)分會成立，先后組織了6次學(xué)術(shù)會議，每次會議都非常成功并取得了很好的交流宣傳效果。2015年，設(shè)立中國健康促進(jìn)基金會氫分子生物醫(yī)學(xué)發(fā)展專項(xiàng)基金。2017年，全國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會氫醫(yī)學(xué)健康產(chǎn)業(yè)分會成立，開展制定了四項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。2017年，上海匯康氫醫(yī)學(xué)研究中心在孫學(xué)軍教授的指導(dǎo)下成立，特別邀請燒傷科專家夏照帆院士擔(dān)任榮譽(yù)顧問，匯康氫醫(yī)學(xué)研究中心在上?？茀f(xié)的領(lǐng)導(dǎo)下開展工作，目前已經(jīng)成功舉辦兩屆氫氣醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化論壇。
 

四、日本及其他國家的氫氣醫(yī)學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀
 

在一系列動物和細(xì)胞研究的基礎(chǔ)上，日本學(xué)者開展大量飲用氫水和吸入氫氣的臨床人群研究。發(fā)現(xiàn)氫水對糖尿病、帕金森病、脂肪肝和肥胖都具有不同程度的改善作用。2011年，美國和日本學(xué)者合作研究發(fā)現(xiàn)，氫水可以顯著提高放射改善患者的生活質(zhì)量。2017年，日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)吸入氫氣對腦中風(fēng)具有改善效果，可以改善患者腦組織影像學(xué)異常和長期預(yù)后，對預(yù)防阿爾茨海默病具有顯著效果。
 

2018年，歐洲學(xué)者發(fā)現(xiàn)飲用氫水對反流性食管炎的改善作用，同年，日本學(xué)者證實(shí)吸入氫氣可提高晚期大腸癌患者的抗腫瘤免疫功能，對患者生存時間等預(yù)后指標(biāo)有改善效果。日本學(xué)者還發(fā)表了關(guān)于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、運(yùn)動損傷和健康人焦慮等方面的臨床研究報道。自2012年開始，日本慶應(yīng)義塾大學(xué)氫氣醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行心搏驟停復(fù)蘇后綜合征的氫氣吸入改善研究，先通過動物實(shí)驗(yàn)研究確定氫氣對心搏驟停后復(fù)蘇的吸入改善效果，2015年進(jìn)行了初步臨床試驗(yàn)，確定氫氣吸人對這類患者的安全性和效果。日本學(xué)者對心搏驟停后氫氣腦損傷保護(hù)作用的多中心臨床研究也正在開展，該研究計劃將在2023年完成。
 

日本醫(yī)科大學(xué)老年和發(fā)育研究所是首先開展氫氣改善疾病效應(yīng)的研究單位，在日本氫水制造公司藍(lán)水星等的資助下，日本醫(yī)科大學(xué)成立了國際上第一個氫氣分子醫(yī)學(xué)研究中心(見圖2-2)，早期來自日本的研究報道，使用的大部分飽和氫水是這些公司直接提供的。因此，日本氫氣醫(yī)學(xué)研究是首先從企業(yè)開始，再逐漸引起學(xué)術(shù)界關(guān)注的一個科研領(lǐng)域。2009年，太田教授組織成立了日本氫氣醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)組織，這也是國際上第一個國家級氫氣醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。
 

圖2-2 日本醫(yī)科大學(xué)成立氫氣分子醫(yī)學(xué)研究中心
 

2016年11月，日本政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)厚生勞動省認(rèn)可氫氣吸入為先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)(見圖2-3)，這在氫氣醫(yī)學(xué)研究發(fā)展過程中具有里程碑意義，說明氫氣應(yīng)用方法已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究進(jìn)入臨床應(yīng)用領(lǐng)域，并納入政府醫(yī)療機(jī)構(gòu)的監(jiān)管范圍。
 

圖2-3 日本厚生省認(rèn)可氫氣吸入 為先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的公告
 

五、氫氣醫(yī)學(xué)研究的前景和面臨的挑戰(zhàn)
 

氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制研究是氫氣醫(yī)學(xué)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，太田教授的文章初步證明，溶解在細(xì)胞培養(yǎng)基的氫氣具有選擇性清除羥自由基的作用，但對其他具有生理功能的自由基，如過氧化氫、一氧化氮和超氧陰離子等都沒有顯著影響。這種只清除有毒自由基，不影響具有信號功能的自由基的特性稱為氫氣的選擇性抗氧化效應(yīng)。根據(jù)谷歌學(xué)術(shù)上的引用情況，氫氣醫(yī)學(xué)目前發(fā)表學(xué)術(shù)論文1500篇左右，這些論文發(fā)現(xiàn)氫氣對180多種人類和動物疾病模型具有改善效果，證明氫氣可能通過信號分子調(diào)節(jié)、蛋白磷酸化和基因表達(dá)調(diào)控等內(nèi)在機(jī)制發(fā)揮作用。
 

氫氣醫(yī)學(xué)研究從開始發(fā)展就面臨巨大的挑戰(zhàn)，大家對具有醫(yī)學(xué)作用的氣體(稱為醫(yī)學(xué)氣體)了解不多且存在很多質(zhì)疑，例如最著名的醫(yī)學(xué)氣體一氧化氮，在開始發(fā)現(xiàn)它具有生理作用時，就曾被認(rèn)為是錯誤的研究結(jié)論，后來經(jīng)過漫長的時間才被廣泛認(rèn)可和接受。1992年《科學(xué)》雜志將一氧化氮評選為明星分子，主要原因就是這種普通氣體具有廣泛且重要的生物學(xué)效應(yīng)。除了一氧化氮以外，一氧化碳和硫化氫也被證明是具有重要生物學(xué)作用的氣體分子。
 

與上述三種經(jīng)典醫(yī)學(xué)氣體相比，氫氣具有生物學(xué)作用的觀點(diǎn)更難以被人們接受。因?yàn)闅錃獾慕Y(jié)構(gòu)非常簡單，而且化學(xué)活性低，沒有極性，具有很強(qiáng)的擴(kuò)散性，這些特征導(dǎo)致氫氣不太可能擁有特異性受體結(jié)構(gòu)，或者說氫氣很難特異性地結(jié)合某些蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)。但是從生物進(jìn)化角度看，氫氣具有生物學(xué)效應(yīng)理所當(dāng)然。氫元素是宇宙最主要的組成成分，也是宇宙最早出現(xiàn)的元素，氫元素也是水和有機(jī)分子的最基本元素，是地球生命起源的關(guān)鍵物質(zhì)，沒有氫元素和氫氣就不可能出現(xiàn)地球生命。氫氣在生物進(jìn)化過程中也發(fā)揮至關(guān)重要的作用，在長期進(jìn)化過程中，植物和動物體內(nèi)都存在一定濃度的氫氣，植物、動物與產(chǎn)氫細(xì)菌存在互惠關(guān)系，也有研究發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞本身就具有制造氫氣的能力。理論上作為氫氣產(chǎn)生的關(guān)鍵酶，細(xì)菌氫化酶在動物包括人類的后裔分子中，可能還保留著特異性作用靶點(diǎn)，更有可能的是，人類等真核生物已經(jīng)進(jìn)化出對氫氣分子更高效的感受方式。
 

中國有句諺語，“是藥三分毒”，意思是所有藥物都有毒性。但醫(yī)學(xué)研究者總是渴望找到一種具有改善作用且沒有任何毒性的藥物，氫氣似乎符合這種標(biāo)準(zhǔn)。大部分研究人員開始對氫氣有興趣是因?yàn)闅錃饽芨纳萍膊。S著對氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究的深入，許多學(xué)者逐漸意識到安全性才是氫氣更讓人激動的特征。氫氣不僅有效而且高度安全，這意味著氫氣可以很快得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵條件是要有足夠多的有識之士認(rèn)識到氫氣的這些品質(zhì)，這需要對氫氣深入研究并廣泛開展氫氣醫(yī)學(xué)宣傳教育。希望全體科研人員、氫氣健康產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員和普通愛好者團(tuán)結(jié)起來，共同致力于這一項(xiàng)對人類健康有重大價值的事業(yè)。需要清醒認(rèn)識到，雖然目前已有超過千篇的同行評議學(xué)術(shù)論文和數(shù)千名規(guī)模的學(xué)者隊伍，但是氫氣醫(yī)學(xué)研究的規(guī)模和深度都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，仍然需要政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界等各方面的大力幫助和支持，加快探索氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)機(jī)制的步伐和確定臨床應(yīng)用的精準(zhǔn)范圍和領(lǐng)域。
 

氫氣醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)成為一個國際熱點(diǎn)，考慮到氫氣幾乎沒有任何毒性，通過飲水、吸入等方式攝取少量氫氣就可以對某些疾病發(fā)揮改善作用，雖然進(jìn)入臨床應(yīng)用尚需要做許多工作，但氫氣在改善人類健康狀況方面的巨大潛力將不可估量。