氫氣改善疾病主要基于其內(nèi)源性抗氧化、抗炎癥和抗細(xì)胞凋亡等作用。氧化損傷是癌癥和纖維化等復(fù)雜疾病中機(jī)體炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡的始作俑者，因此氫氣的抗炎癥、抗細(xì)胞凋亡效應(yīng)與其抗氧化作用密切相關(guān)。
 

(1)氫氣的選擇性抗氧化能力是其發(fā)揮活性的基礎(chǔ)：羥基自由基(·OH)和過(guò)氧化亞硝酸離子(ONOO)是兩種具有細(xì)胞毒性的強(qiáng)氧化劑，可攻擊機(jī)體內(nèi)核酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，導(dǎo)致DNA斷裂、脂質(zhì)過(guò)氧化和蛋白質(zhì)失活。氫氣可中和這兩種強(qiáng)氧化劑，且氫氣的抗氧化功能具選擇性：它主要中和具細(xì)胞毒性的自由基，但并不清除體內(nèi)生理功能所需的氧化應(yīng)激產(chǎn)物。正常情況下，機(jī)體依靠抗氧化系統(tǒng)維持自由基的代謝平衡;但當(dāng)自身穩(wěn)態(tài)遭到破壞時(shí)，有害自由基則不能被及時(shí)清除從而對(duì)機(jī)體造成損害;而氫氣就是這種惡性自由基的“克星”。氫分子具有擴(kuò)散能力強(qiáng)、易穿透細(xì)胞膜和線粒體膜等生物膜結(jié)構(gòu)、中和羥自由基的特點(diǎn)，可使細(xì)胞免受氧化應(yīng)激導(dǎo)致的損傷。
 

氫氣作為新型抗氧化劑，與傳統(tǒng)的維生素C、β胡蘿卜素、卵磷脂等抗氧化物質(zhì)相比，具備更多優(yōu)良特質(zhì)。氫氣的安全性、不清除正常生理需要的自由基等特質(zhì)，為氫氣貼上了綠色抗氧化標(biāo)簽。
 

(2)氫氣的抗炎特性及機(jī)制：一篇發(fā)表于2001年的研究發(fā)現(xiàn)，吸入氫氣改善寄生蟲(chóng)引起的肝臟炎癥有效果，這是氫氣首次被發(fā)現(xiàn)具有抗炎特性。此后，氫氣的抗炎機(jī)制也逐漸被揭示：氫氣可抑制關(guān)鍵炎癥信號(hào)通路MAPK和核因子KB(NF-KB)的活性，減少炎癥分子白細(xì)胞介素1和6(IL-1、IL-6)、腫瘤壞死因子Q(TNF-a)、高遷移率族蛋白1(HMGB-1)、NF-cB和前列腺素E2等促炎因子的表達(dá)水平，從而進(jìn)一步抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的炎性組織損傷。在機(jī)體中，氫氣抗炎特性可體現(xiàn)在“抗組織損傷”“緩解風(fēng)濕類慢性炎癥疾病”及“改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥”等三個(gè)方面。
 

綜上，氫氣具有明確的抗炎作用，且不存在激素和非甾體類藥物的不良反應(yīng)，使得氫氣在慢性炎癥性疾病中有巨大應(yīng)用潛力，可以為人類控制慢性炎癥性疾病發(fā)揮作用。
 

(3)氫氣具有抗細(xì)胞凋亡作用：一方面，氫氣可以抑制促凋亡因子表達(dá)，如B細(xì)胞淋巴瘤相關(guān)的X蛋白、caspase-3、caspase-8和caspase-12;另一方面，氫氣也可上調(diào)抗凋亡因子，包括B細(xì)胞淋巴瘤-2因子。此外，氫氣還可通過(guò)調(diào)節(jié)特定信號(hào)通路等間接過(guò)程來(lái)抑制凋亡。因此，氫氣通過(guò)直接或間接阻斷細(xì)胞內(nèi)凋亡與炎癥信號(hào)等通路，減輕氧化應(yīng)激所誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，增加抗凋亡蛋白的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，延緩衰老。