人體內(nèi)大腸菌群可以產(chǎn)生一定量氫氣，這說明氫氣屬于內(nèi)源性氣體，這個(gè)證據(jù)雖然不能證明氫氣絕對(duì)安全，但氫氣在人體內(nèi)存在，往往就證明它可能有生理意義，這也是氫氣具有安全性的一個(gè)重要證據(jù)。
 

一、氫氣是主要的腸道氣體成分
 

關(guān)于大腸氣體產(chǎn)量和成分的研究已經(jīng)有很長的歷史，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，最早嘗試采集并檢測(cè)大腸氣體的研究應(yīng)追溯到1868年，德國學(xué)者、大腸氣體學(xué)創(chuàng)始人RugeE.通過玻璃管采集大腸氣體。1942年，Beazell和Ivey通過收集健康人24小時(shí)排氣(屁)并進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)24小時(shí)平均產(chǎn)氣量為380~655毫升/人。后來Kirk證明，食物中纖維素可以增加產(chǎn)氣量。
 

Steggerda分析腸道氣體成分，發(fā)現(xiàn)7.4%為甲烷，19.8%為氫氣，首次證明身體內(nèi)的甲烷和氫氣來自大腸菌群。Levitt等證明，所有健康人的大腸內(nèi)都可產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生氫氣的量幾乎全部依賴于細(xì)菌對(duì)食物來源成分的發(fā)酵。美國國家航空航天局在進(jìn)行阿波羅計(jì)劃時(shí)，對(duì)大腸氣體的成分進(jìn)行過比較詳細(xì)的研究。研究人員經(jīng)過仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，人體大腸氣體成分多達(dá)400種。其中主要的成分是氮?dú)?、氫氣、二氧化碳、甲烷、氧氣等無臭味氣體，另外是微量的氨氣、硫化氫、吲哚、糞臭素、揮發(fā)性胺、揮發(fā)性脂肪酸等惡臭氣體。
 

腸道氣體代謝受到多種因素影響，目前針對(duì)這些機(jī)制仍然缺乏充分的研究證據(jù)。腸道氣體不僅受到細(xì)菌種類的影響，而且與宿主生理狀態(tài)關(guān)系密切。二氧化碳、氫氣和甲烷的30%~40%可被大腸黏膜吸收，進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到全身，最后經(jīng)過皮膚和肺呼吸釋放到體外。剩余的氣體如氫氣等可以被其他細(xì)菌利用，或者最終經(jīng)過肛門釋放。大腸內(nèi)氫氣主要來源于細(xì)菌合成，但氫氣也會(huì)被細(xì)菌大量利用，研究者們對(duì)氫氣代謝的具體菌群進(jìn)行分類研究，比較這些菌群與身體健康的關(guān)系。初步確定大腸內(nèi)產(chǎn)生氫氣的細(xì)菌主要包括壁厚菌門(phylum Firmicutes)和擬桿菌門(phylum Bacteroidetes)，利用氫氣的細(xì)菌主要包括產(chǎn)乙酸菌、硫酸鹽還原細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌，這些細(xì)菌利用氫氣產(chǎn)生醋酸、硫化氫和甲烷，導(dǎo)致腸道內(nèi)氫氣的含量一般并不高。
 

比較常用的分析大腸菌群產(chǎn)氫量的方法是呼出氣體氫氣含量測(cè)定。這是一種疾病診斷方法，腸道內(nèi)氫氣含量與菌群的種類分布存在密切關(guān)系，呼出氫含量可以反映腸道菌群功能。根據(jù)呼出氣體的氫氣含量可以診斷乳糖不耐受、小腸菌群移位等影響現(xiàn)代人健康的重要疾病。
 

根據(jù)氫氣含量分析腸道菌群的研究目前越來越受到重視。呼出氣體氫氣濃度分析結(jié)果表明，一般健康人呼出氣體中氫氣含量不超過10ppm，相當(dāng)于占總氣體質(zhì)量的百萬分之十。按照氫氣的溶解度換算，血液中的氫氣濃度大約是0.01ppm。這一數(shù)據(jù)表明，腸道內(nèi)細(xì)菌代謝產(chǎn)生的氫氣大多數(shù)被代謝消耗掉。流行的觀點(diǎn)是，腸道內(nèi)氫氣主要被腸道菌群代謝消耗。最近研究提示，人體代謝也能消耗氫氣。
 

二、大腸內(nèi)氫氣的生物學(xué)效應(yīng)
 

過去人們對(duì)大腸內(nèi)氫氣的認(rèn)識(shí)比較膚淺，大部分人認(rèn)為大腸內(nèi)氫氣屬于細(xì)菌代謝的廢物，對(duì)人體并沒有什么特殊的影響。隨著氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，人們逐漸考慮是否可通過誘導(dǎo)大腸細(xì)菌產(chǎn)生氫氣的方法改善某些疾病。
 

最早驗(yàn)證這一設(shè)想的是日本醫(yī)科大學(xué)太田成男課題組，他們通過分析健康人口服阿卡波糖(糖尿病改善藥物)后的呼吸氣體成分，發(fā)現(xiàn)阿卡波糖對(duì)甲烷濃度沒有影響，但是可以顯著提高呼出氣中氫氣的濃度。早期臨床研究曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)阿卡波糖具有心臟保護(hù)作用，但人們對(duì)這種心臟保護(hù)作用的分子機(jī)制不十分清楚。這個(gè)研究發(fā)現(xiàn)阿卡波糖能促進(jìn)腸道菌群制造氫氣，結(jié)合氫氣對(duì)心臟疾病具有保護(hù)作用的研究可以初步確定，促進(jìn)大腸細(xì)菌產(chǎn)氫可能是阿卡波糖具有心臟保護(hù)作用的原因。
 

氫氣醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，氫氣的主要作用是減少氧化損傷和炎癥反應(yīng)，而氧化損傷和慢性炎癥是造成機(jī)體衰老的重要原因。日本學(xué)者根據(jù)這一思路推測(cè)腸道產(chǎn)氫能力可能與長壽密切相關(guān)，他們選擇日本百歲老人群體進(jìn)行腸道產(chǎn)氫能力檢測(cè)分析(見圖3-2)，發(fā)現(xiàn)日本百歲老人平均呼出氣氫氣水平[(59.4士7.43)ppm]是普通人[(17.7士2.34)ppm]的3倍以上，提示腸道氫氣與長壽可能存在關(guān)系。
 

圖3-2 百歲老人呼出氣的氫氣濃度分析(AokiY，2013)
 

為觀察促進(jìn)腸道氫氣產(chǎn)生是否對(duì)疾病有改善作用，有學(xué)者研究誘導(dǎo)腸道菌群產(chǎn)氫(大鼠口服纖維素或抗性淀粉)對(duì)肝臟缺血的改善作用。發(fā)現(xiàn)口服纖維素或抗性淀粉可促進(jìn)腸道氫氣產(chǎn)生、減少氧化應(yīng)激和肝臟損傷程度。以往有研究證明纖維素和抗性淀粉等具有疾病改善作用但機(jī)制不明，這一研究報(bào)道從促進(jìn)大腸氫氣產(chǎn)生的角度闡述改善疾病的原因，是一個(gè)比較明確清晰的機(jī)制解釋。日本學(xué)者光治松本在牛奶中添加低聚半乳糖、麥芽糖醇和葡甘露聚糖等，通過促進(jìn)腸道菌群產(chǎn)生氫氣來實(shí)現(xiàn)“功能牛奶”的多重營養(yǎng)效果。美國哈佛大學(xué)波士頓兒童醫(yī)院的研究人員系統(tǒng)分析大腸內(nèi)細(xì)菌產(chǎn)生的氫氣是否具有肝臟保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)阻斷內(nèi)源性氫氣產(chǎn)生后保護(hù)作用顯著減弱，同時(shí)給予外源性氫氣或者補(bǔ)充產(chǎn)氫細(xì)菌后保護(hù)作用可恢復(fù)。研究全面證明大腸細(xì)菌產(chǎn)生的氫氣具有疾病改善作用。
 

有研究者比較口服乳果糖(一種低聚果糖，在臨床上廣泛用于改善便秘和肝性腦病)、飲用氫水、連續(xù)吸入氫氣和間歇吸入氫氣對(duì)帕金森病的改善效果。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飲用氫水和間歇吸入氫氣對(duì)帕金森病的改善作用比較理想，口服乳果糖和連續(xù)吸入氫氣都不能明顯改善帕金森病癥狀。飲用氫水和間歇吸入氫氣使體內(nèi)氫氣濃度發(fā)生一過性增加，根據(jù)這個(gè)研究結(jié)果推測(cè)，這種一過性增加對(duì)某些疾病可能有特殊改善作用。2018年，日本學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，帕金森病患者腸道菌群產(chǎn)氫能力不到正常人的50%，提示腸道菌群產(chǎn)氫能力不足可能與帕金森病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。孫學(xué)軍教授課題組發(fā)現(xiàn)，服用乳果糖可促進(jìn)腸道菌群產(chǎn)氫并激活Nrf2抗氧化系統(tǒng)，對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷發(fā)揮保護(hù)作用。這一發(fā)現(xiàn)提示臨床口服乳果糖改善肝性腦病的效果可能與促進(jìn)腸道菌群產(chǎn)氫有關(guān)。
 

潛水醫(yī)學(xué)研究證明氫氣對(duì)人體十分安全，腸道菌群氫氣代謝的系列研究證明氫氣屬于內(nèi)源性氣體，自然科學(xué)對(duì)氫氣安全性也有統(tǒng)一看法，這些理論組成氫氣人體安全性的系統(tǒng)證據(jù)。需要提醒讀者的是，目前認(rèn)為氫氣的安全性非常高，但不要絕對(duì)化，對(duì)大多數(shù)人安全，不等于對(duì)所有人都同樣安全;今天沒有發(fā)現(xiàn)副作用不等于絕對(duì)不存在副作用。例如有研究發(fā)現(xiàn)氫氣對(duì)人體的生理功能有一定影響，這些生理功能變化對(duì)健康人沒有影響，但應(yīng)用氫氣產(chǎn)品幫助改善疾病時(shí)需要考慮氫氣對(duì)患病人群生理功能變化的影響問題。