氫分子是最小的氣體分子，氫原子由兩個質(zhì)子和兩個電子構(gòu)成，比較穩(wěn)定，在水中與氧自由基和羥基起反應(yīng)，但這一反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)比較低。氫分子很小，容易通過細(xì)胞，所以估計氫分子與其他分子的碰撞非常多見，這可能改善其反應(yīng)常數(shù)低的情況。氫能特異性地與羥基等自由基起反應(yīng)，減少其濃度，減少活性氧的作用。目前認(rèn)為，氫氣的抗氧化的優(yōu)勢在于以下兩個方面。

(1)氫對生物膜的通透性很高，細(xì)胞內(nèi)的彌散能力很高，使得氫氣很容易到達(dá)亞細(xì)胞器，如線粒體。

(2)特異性的減少羥基的毒性作用，使得其他重要的活性氧和硝基等保持穩(wěn)定，可能比維生素C和維生素E等抗氧化補(bǔ)充劑要好些。目前氫的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制尚不明確，有研究表明：除了能特異地減少羥基和過氧亞硝基等氧自由基外，氫分子能調(diào)節(jié)的信號通路包括分子的表達(dá)、基因和小RNA的表達(dá)，最終影響抗再灌注損傷、抗炎癥、抗凋亡等共同通路。