氫氣的生物進化地位很高，氫氣的廣泛生物學作用，提示氫氣可能對生物核心的能量物質代謝過程產(chǎn)生影響，但是至今我們對氫氣作用的核心過程了解不夠，導致學術界對氫氣的生物學地位認識不足。最近來自希臘的一項研究論文發(fā)現(xiàn)氫氣能關閉代謝過程，這可能會打破這種局面，給氫氣的效益機制提供新的范式。

新陳代謝主要包括能量代謝和物質代謝，1）能量代謝，如光能轉換成化學能的光合作用，或者有機物轉化為能量的異養(yǎng)生物。2）物質代謝，構成生物體的蛋白質、脂質、核酸、碳水化合物等生物分子的合成和分解。3）代謝廢物的排泄。

這些化學反應在酶催化下，使生物體得以生長、繁殖、維持結構，并對環(huán)境刺激做出反應。

代謝速率控制是最經(jīng)典的科學問題之一，與保存、發(fā)酵速率控制甚至延長壽有關。雖然防腐劑和氣調(diào)保鮮技術(MAPs)是為了控制代謝速率而開發(fā)的，但迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一能夠實現(xiàn)代謝停止的方法是降低溫度(超低溫保存/低溫法。與其他阻斷特定代謝途徑的技術不同，低溫條件會使蛋白質變硬。每一個生化反應活性都是基于酶的構象柔性。構象柔性在許多代謝過程中起著關鍵作用，可以定義為蛋白質在作用過程中或在不同溫度下構象改變的容易程度。構象改變會導致蛋白質功能改變，是許多蛋白質活性調(diào)節(jié)的核心問題，我們經(jīng)常遇到的磷酸化調(diào)節(jié)，配體受體結合調(diào)節(jié)，氧化還原調(diào)節(jié)，泛素化調(diào)節(jié)等都是通過影響蛋白質構象發(fā)揮作用。

蛋白質的靈活性(有序-無序)決定了與底物相互作用和反應產(chǎn)物釋放，這兩者對蛋白質催化都很重要。因此，了解蛋白質構象柔性是理解蛋白質功能的激活或抑制，實現(xiàn)控制細胞代謝速率的關鍵途徑。理論上，極度低溫可阻止新陳代謝。不過低溫后再恢復生理狀態(tài)的機會很低，且生物體往往無法維持其生存能力。主要原因是在非常低溫度下，細胞內(nèi)外形成水的結晶體，會破壞脂類和蛋白質等大分子結構。此外，低溫還會導致胞內(nèi)可溶性化合物均勻性被打破，這主要取決于它們的凝聚點。為了避免這些物理影響，使用有毒性的抗凍劑，這會使恢復常溫后更加復雜和困難。到目前為止，在極低溫條件下因為長時間新陳代謝停滯，長期生存被證明幾乎不可能實現(xiàn)。代謝抑制方法包括對能量代謝過程的全面抑制，如相關蛋白的轉錄和翻譯，以及使用ATP的重要細胞功能。

Ohsawa等人(2007)在醫(yī)學上發(fā)表了一篇里程碑式的文章，報告氫分子(Η2)是一種新型的選擇性抗氧化劑。一些已發(fā)表的報告認為，H2具有信號分子的功能，在信號轉導中發(fā)揮多種作用。事實上，基因表達微陣列分析表明Η2治療后46.5%的改變基因屬于信號通路(2016)。然而目前發(fā)現(xiàn)代謝和H2的作用之間的聯(lián)系很有限。Cheng等(2020)提出，富氫水通過蛋白質分子疏水界面的局部變化，誘導胃蛋白酶力學性質的改變。Kiminura等(2016)表明，長期飲用富氫水可誘導小鼠脂肪酸和類固醇代謝相關基因表達。太田成男教授(2021)仍然堅持2007年的觀點，H2表現(xiàn)出抗氧化作用，保護細胞免受氧化應激，可能仍是氫氣直接中和體內(nèi)強氧化劑實現(xiàn)。在這篇文章中，我們描述了氫氣是一種替代低溫法的代謝阻滯方法。暴露在純氫氣環(huán)境中(100% H2)，生物體新陳代謝停止，生物體有很高的恢復機會。分子動力學(MD)模擬是揭示蛋白質對不同環(huán)境適應的蛋白質范圍內(nèi)或局部波動的可靠方法，能發(fā)現(xiàn)原子尺度上可能有助于這種適應的分子結構順序，采用這種方法分析的結果支持上述結論。

純氫氣暴露導致的代謝停止是由于氫氣誘導了蛋白質的熱穩(wěn)定性增加。富氫水作為一種新保鮮策略，代謝阻滯可用于許多生物體。例如水果糧食保鮮，動物肉蛋保鮮，移植用器官保護，微生物和植物等存儲等。