自然界有一種物質(zhì)，最為簡單，而分布最為廣泛，占據(jù)宇宙物質(zhì)組成的90%左右，這種物質(zhì)就是氫。有人認(rèn)為，對于高等生命來講，吸入氧氣，呼出二氧化碳，與氫何干？現(xiàn)在看這種看法未免有失偏頗。別忘了，自然不行無用之舉，既然氫無處不在，肯定就有它存在的價值。隨著科學(xué)研究的逐漸深入，我們漸漸發(fā)現(xiàn)氫氣對生命具有巨大的貢獻(xiàn)，原來氫是如此讓人著迷。
潛水中的氫
承受著海水的巨大壓力，感受絕對安靜的無聲世界，潛入海中，和魚蝦做一次親密接觸吧。雖然美妙迷人的海底世界能讓我們暫時忘記一切，但費(fèi)力的呼吸動作和寂靜背景下的呼吸聲音會給我們留下深刻的印象。
潛入水下時，人們需要呼吸與周圍環(huán)境下同樣的高壓氣體，因此深度越大，所呼吸的氣體壓力越高。潛水時最常用最方便的高壓氣體是壓縮空氣。不過，人們很早就發(fā)現(xiàn)，達(dá)到60～100米水下時，呼吸壓縮空氣會遇到一個無法克服的障礙。因?yàn)榭諝獾闹饕M成成分是氮?dú)?，而高壓氮?dú)饪梢允谷税l(fā)生氮麻醉。對潛水員來講，這顯然非常危險，因此，國際上一般都規(guī)定呼吸壓縮空氣潛水的最大深度不能超過60 米。
我們肯定希望超過60米，那么該怎么辦呢？人們已經(jīng)想到一個最簡單的方法，就是換用麻醉作用小的其他氣體替代氮，其中最常用的是氦和氫。目前，國際上最大的潛水深度記錄701米就是采用呼吸氫、氦和氧混合氣的方法實(shí)現(xiàn)的。
隨著一門新興的應(yīng)用性邊緣學(xué)科——潛水醫(yī)學(xué)(又稱水下醫(yī)學(xué)，是研究和解決潛水作業(yè)過程中各種醫(yī)學(xué)問題的一門學(xué)科)的興起，氫也受到了更多科研人員的關(guān)注。
初露頭角的氫
使用氫作為呼吸氣體的重要前提是，人們認(rèn)為氫與氦一樣，屬于生理學(xué)惰性氣體，就是說這種氣體被人體呼吸后，不與體內(nèi)任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。常識告訴我們，氫氣本身具有還原性，因此，早期仍有少數(shù)人認(rèn)為，氫氣在生物體內(nèi)具有抗氧化作用。1975年，有人曾在《科學(xué)》發(fā)表論文證明，連續(xù)呼吸8個大氣壓97.5%氫氣(2.5%氧)14天，可有效治療動物皮膚惡性黑色素瘤，并認(rèn)為是通過抗氧化作用來實(shí)現(xiàn)的。2001年，法國潛水醫(yī)學(xué)家證明，呼吸8個大氣壓高壓氫氣可治療肝曼森血吸蟲感染引起的炎癥反應(yīng)，首次證明氫氣具有抗炎作用，并提出氫氣與羥自由基(活性氧的一種，能殺死細(xì)菌等病原微生物，也能破壞DNA、細(xì)胞膜和多糖化合物等，給人體造成直接傷害)直接反應(yīng)是治療炎癥損傷的基礎(chǔ)。但上述研究并沒有引起廣泛注意，一方面可能是因?yàn)楦邏簹潆y以作為一般臨床治療手段，另一方面是有人曾采用同位素標(biāo)記的方法沒有獲得呼吸氫與體內(nèi)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的直接證據(jù)。
大顯身手的氫
2007年7月，日本醫(yī)科大學(xué)太田成男教授在《自然－醫(yī)學(xué)》中報道，動物呼吸2%的氫氣就能有效清除自由基，顯著改善腦缺血再灌注損傷(缺血性腦血管病的一種，是威脅人類生命健康的一種主要疾病)，基礎(chǔ)就是氫氣在體內(nèi)的選擇性抗氧化作用。該研究迅速引起廣泛關(guān)注，并掀起研究氫氣治療疾病的熱潮。日本醫(yī)科大學(xué)甚至專門建立了氫分子醫(yī)學(xué)研究中心，我們的許多研究正是在他的思路啟發(fā)下開展的。
隨后，該研究組又用肝和心肌缺血(心臟的血液灌注減少，導(dǎo)致心臟的供氧減少，心肌能量代謝不正常，不能支持心臟正常工作的一種病理狀態(tài))動物模型，證明呼吸2%的氫氣可治療肝和心肌缺血再灌注損傷。美國匹斯堡大學(xué)移植中心對氫在器官移植方面非常關(guān)注，他們證明，呼吸2%的氫可治療小腸移植引起的炎癥損傷，對小腸缺血和心臟移植后損傷同樣具有保護(hù)作用。四川華西醫(yī)院麻醉科發(fā)現(xiàn)，呼吸2%的氫可治療腎缺血再灌注損傷。我們通過大量動物實(shí)驗(yàn)證明，呼吸2%氫可治療新生兒腦缺血缺氧損傷，研究結(jié)果與日本學(xué)者的結(jié)果類似。
上述研究表明，作為一種選擇性抗氧化物質(zhì)，氫對很多疾病具有治療作用，具有十分廣泛的應(yīng)用前景，也徹底推翻了氫氣屬于生理性惰性氣體的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，并啟動一個新的研究方向：氫分子醫(yī)學(xué)。
改頭換面的氫
一些人在提到氫氣時未免會感到害怕，的確，關(guān)于氫氣球爆炸致人傷殘的報道也偶見報端，歷史上最著名的氫氣球爆炸要屬德國的興登堡氣球爆炸空難。即使氫氣是治療某些疾病最好的良藥，可是畢竟不能排除在氣體混合過程中存在爆炸的危險，而且需要比較特殊的設(shè)備，操作比較復(fù)雜。這就給研究人員出了一道難題，怎么才能把氫氣安全有效地送入人體呢？因此，他們開始尋找更加實(shí)用的給藥方法。
要知道呼吸氫治療疾病的本質(zhì)是氫首先溶解在血液中，如果把氫氣先溶解在水中飲用會怎么樣呢？好像主意不錯。
2008年7月，日本醫(yī)科大學(xué)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，給動物喝一段時間氫水后，可以抑制應(yīng)激引起的記憶力下降，增加神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)量，這項(xiàng)研究成果在美國《神經(jīng)精神藥理學(xué)》雜志上發(fā)表，是有關(guān)含氫水的首次報道。隨后，他們又發(fā)現(xiàn)，飽和氫氣水可以治療多種疾病，如人類II型糖尿病、小鼠基因缺陷引起的動脈硬化、維生素C缺乏引起的神經(jīng)損傷、化療藥順鉑引起的腎損傷和帕金森病等。
正是在這種思路的啟發(fā)下，我們制造出飽和氫生理鹽水，并與國內(nèi)外30多家科研單位合作進(jìn)行廣泛深入研究。通過注射氫溶液的方法給藥以后證明，氫生理鹽水對新生兒腦缺血缺氧損傷具有一定的治療作用。我們還發(fā)現(xiàn)，早期治療可明顯改善新生兒神經(jīng)功能和學(xué)習(xí)記憶能力。該注射液對小腸缺血再灌注損傷、小腸缺血再灌注后引起的肺損傷，對心肌、肝和腎缺血再灌注損傷和吸煙引起的肺損傷等也均有治療作用。更加不可思議的是，我們發(fā)現(xiàn)，中樞系統(tǒng)少量注射該注射液具有一定鎮(zhèn)痛作用。
現(xiàn)在日本學(xué)者已經(jīng)把溶解氫的水——類似汽水——推向市場。據(jù)了解，國內(nèi)上海鴻儒科技發(fā)展有限公司等多家單位已經(jīng)開發(fā)出中國自己的含氫飲用水產(chǎn)品?？梢灶A(yù)見，將來會有越來越多的氫氣產(chǎn)品被開發(fā)出來，小小氫分子將廣泛造福于人類健康。
抗氧化衰老的氫
氫的生物學(xué)作用主要是抗氧化作用，為什么它會有如此功效呢？我們要先從自由基開始說起。
自由基是維持正常生命所必需的物質(zhì)，同時也是生物大分子、細(xì)胞的危險殺手。所以正常生理情況下，體內(nèi)自由基不斷產(chǎn)生，也不斷被清除，使之維持在一個正常生理水平上?？梢韵胂瘢杂苫^多或過少對機(jī)體均是有害的。生物體內(nèi)自由基類型有很多，其中研究比較多的是氧自由基和過氧化氫一起被稱為的活性氧。發(fā)生缺血或炎癥時，體內(nèi)會產(chǎn)生大量的各類活性氧，在這些活性氧中，羥自由基和過氧亞硝基陰離子毒性強(qiáng)，能直接導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷。過去的研究思路是尋找足夠強(qiáng)的還原性物質(zhì)，但是必然導(dǎo)致機(jī)體氧化還原狀態(tài)的失衡，甚至還導(dǎo)致抗氧化治療無效。因此，尋找可選擇性中和羥自由基和過氧亞硝基陰離子的物質(zhì)，是治療各類氧化損傷的有效方法，是抗氧化應(yīng)該選擇的正確思路之一。
氫具有選擇性、無毒、無殘留、價格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)，是否就是一個理想的選擇性抗氧化物質(zhì)，需要更多研究來支持。自由基是衰老、炎癥、缺血等常見疾病的重要介質(zhì)，氫作為選擇性抗氧化物質(zhì)，將來能否走向臨床，在人類與衰老和疾病的戰(zhàn)斗中發(fā)揮重要作用，非常值得期待。
由來已久的氫
在生物進(jìn)化的歷史上，氫曾經(jīng)發(fā)揮過非常重要的作用。在生命的最初階段，厭氧細(xì)菌(在無氧條件下生活的細(xì)菌)依靠氫來對抗氧自由基的損傷。那么，在人這樣的高級生物里還有沒有內(nèi)源的氫呢？
實(shí)際上，人和動物體內(nèi)有很多氫，這些氫的來源是大腸內(nèi)的細(xì)菌分解產(chǎn)物，被血液吸收后運(yùn)送到身體各部分。正常人終末呼吸氣氫水平大約在5～10 ppm之間，乳糖不耐受和菌群紊亂等疾病患者呼吸氣中氫水平可明顯增加到100～200 ppm，臨床上可通過檢測呼吸氣中的氫水平來診斷上述疾病。2002年有《科學(xué)》文章證明，小鼠體內(nèi)氫的水平，在肝臟等組織達(dá)到50微摩爾以上，而日本學(xué)者的實(shí)驗(yàn)證明，25微摩爾就能保護(hù)細(xì)胞抗氧化損傷。因此，體內(nèi)的氫水平足夠產(chǎn)生抗氧化的能力。當(dāng)然，當(dāng)機(jī)體發(fā)生嚴(yán)重的氧化損傷時，這種保護(hù)作用不能完全發(fā)揮，特別是在血液循環(huán)發(fā)生障礙時，局部氫水平也受到影響，從而產(chǎn)生一定傷害。這也許就是為什么補(bǔ)充氫能治療這些疾病的原因。
總之，氫氣具有選擇性抗氧化作用的發(fā)現(xiàn)，是具有里程碑意義的，不僅會引起人們對基礎(chǔ)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的很大興趣，而且可能對人類疾病的防治產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。一個大膽的推想是，如果氫確實(shí)能在臨床上發(fā)揮重要作用，這項(xiàng)研究有望問鼎醫(yī)學(xué)生理學(xué)諾貝爾獎。但由于目前研究的深度和廣度限制，筆者很難給出更加清晰的描述和展望。我們將不斷關(guān)注和總結(jié)該領(lǐng)域的更新和發(fā)展，也希望有更多人對氫分子醫(yī)學(xué)引起關(guān)注。■