王群光醫師的中道自然醫學

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【氫分子生物學】神奇的氫氣可治病

【氫分子生物學】神奇的氫氣可治病

(本文於2012年發表在《科學畫報》上,科學畫報給本文選擇了許多精美圖片,這裡僅選用文字部分。)


Amusing hydrogen is drug

氫氣是我們非常熟悉的一種氣體,它可以用來充氣球,也可以用作燃料。如果說氫氣還可以用來治療疾病,你是否會覺得不可思議呢?那麼,氫氣真的可以治療疾病嗎?

氫不僅是宇宙中含量最高的元素,占全部化學元素的80%以上,而且是各種生命物質中含量最豐富的元素,也占人體所有元素的80%以上。氫氣是由兩個氫原子組成的氣體分子,是一種化學性質相對穩定的氣體,也是分子質量最小的氣體。由於它的分子體積非常小,所以很容易在其他物質中擴散,如可在人體等生物體內存在並擴散到幾乎任何部位,氫氣最典型也是最重要的化學性質是具有還原性。利用氫氣具有還原性等特點,人們在工業領域大量使用氫氣。雖然氫氣在化學和工業領域是非常重要的氣體,但是過去生物學家並沒有全面認識到氫氣的生物學作用,更不會認為氫氣與疾病治療有任何關係。

 氫氣為什麼可以治療疾病

1975年,有人在美國《科學》雜誌上發表論文,聲稱呼吸氫氣可以治療惡性黑色素瘤。考慮到腫瘤的發生可能與細胞氧化損傷過度有關係,而氫氣具有一 定的還原性,因此科學家聯想到用氫氣治療惡性腫瘤。不過,直接呼吸氫氣是非常危險的,因為氫氣和空氣混合可以發生爆炸。而且,氫氣很難溶解在液體中,也就 是說可以進入身體的氫氣數量非常少。為了解決這些問題,科學家嘗試把氣體的總壓力提高到8個大氣壓,這樣可把氧氣的濃度降低到不會燃燒的安全範圍,並可提 高氫氣在身體內溶解的濃度。這個試驗最終獲得成功,科學家證明連續14天呼吸8個大氣壓的氫氣可以有效地治療惡性黑色素瘤。遺憾的是,儘管這個試驗很成 功,但是呼吸高壓氫氣需要大型設備,而且操作起來非常危險,此後幾乎沒有人再進行此類研究。

雖然直接吸入氫氣具有很大的危險性,如果把氫氣的濃度降低,也是可以避免發生燃燒或爆炸的。然而,由於氫氣溶解度非常低,人們一直不相信低體積分數的氫氣 能夠治療疾病。直到2007年,日本醫科大學太田成男教授採用體積分數為2%的氫氣治療動物腦缺血的試驗取得成功,世界生物學界才再次把眼光投向這個小小 的氣體分子。太田成男指出,氫氣能治療疾病原因是它具有選擇性抗氧化作用。

氧化還原反應是生物體最基本的化學反應類型,例如大部分需氧細胞獲取能量的途徑就是依靠氧氣把能量物質氧化。但是,身體內的氧化還原反應如果不充分就會產 生一些中間產物,這些中間產物往往具有很強的活性,活性氧就是這類中間產物的典型代表。過去生物學界曾經認為,活性氧是導致許多疾病的根本原因,清除活性 氧是治療疾病的有效方法。經過多年的研究,人們嘗試過多種能清除活性氧的還原性物質,比如維生素C、維生素A等,結果發現這些物質並不能有效治療疾病。

隨著對活性氧研究的深入,人們發現活性氧不僅可以造成細胞損傷,也是細胞功能的重要調節物質,過度清除活性氧不僅不能治療疾病,甚至還會導致細胞損傷。人 們還發現,過氧化氫是細胞內含量最多的活性氧,它的作用主要是作為生物活性物質發揮正面作用;而羥基自由基在細胞內含量最少,其主要作用是產生毒性作用。 太田成男研究發現,氫氣可以選擇性中和羥自由基,對過氧化氫沒有任何作用。由此可見,氫氣是一種具有選擇性抗氧化作用的物質,這是氫氣治療疾病的最重要基 礎。


用氫氣治療疾病安全嗎

從疾病發生機制上考慮,氧化損傷幾乎是所有疾病的最基本病理生理過程。既然氫氣是選擇性抗氧化物質,就有可能對人類大部分疾病具有治療作用。大量運 動試驗證明,氫氣可通過減少氧化損傷、炎症性損傷、細胞凋亡等病理過程,對40多種人類常見疾病具有顯著的治療效果,例如腦卒中、阿爾茨海默病、糖尿病、 關節炎等。

雖然氫氣對許多疾病具有潛在的治療價值,但是到目前為止,由於沒有大規模臨床研究證據,尚沒有任何一項研究可以明確肯定上述疾病的臨床治療價值。可喜的 是,關於氫氣治療疾病的臨床研究正逐漸增加,如在糖尿病、腎衰竭、腦卒中、皮膚病、肝癌後放射治療造成的損傷等方面有氫氣治療有效的報導。相信隨著進一步 的研究,特別是大規模臨床研究的深入開展,這個問題不久將有明確的答案。

從我們目前掌握的知識來看,氫氣對人體十分安全。從生物學作用角度來看,氫氣屬於惰性氣體,其作用類似氮氣,很早以前人們就使用氫氣作為呼吸氣體用於潛水 醫學研究。大量研究發現,人體呼吸一定壓力的氫氣是非常安全的,即使長期呼吸也不會造成任何明顯傷害。更重要的是,潛水呼吸的氫氣壓力往往是十到幾十個大 氣壓,而用於治療疾病的氫氣分壓只有很小的壓力,因此使用氫氣治療疾病的安全性是非常高的。

事實上,人體內一直存在一定濃度的氫氣。人體大腸內的細菌就可以產生許多氫氣,而這些氫氣大部分被其他細菌作為能量物質利用。有一種常見腸道疾病為乳糖不 耐受症,這種患者腸道內缺乏乳糖酶,無法消化牛奶等食品中的乳糖,當這些乳糖進入大腸後,細菌利用這些能量物質大量產生氫氣。從這個角度考慮,氫氣從來就 是人體內存在的一種氣體,這也是使用氫氣治療疾病具有安全性的一個重要前提。

從生物進化角度考慮,氫氣曾經在低等生物中充當能量供應的角色,它們類似於高等生物中葡萄糖的地位。最近有新的研究發現,深海生物就是利用來自海底的氫氣作為基本能量來源的。既然氫氣可以作為能量物質,那麼這種氣體的安全性也是比較大的。


如何使用氫氣治療疾病

目前,用氫氣治療疾病的基本方法包括呼吸、飲用或注射氫氣溶液、促進體內細菌產生氫氣等。呼吸氫氣的方法包括呼吸高壓氫氣和低壓氫氣,呼吸高壓氫氣 常用於潛水呼吸或治療潛水疾病,很難在普通的臨床治療中得到應用。呼吸低壓氫氣具有較強的可行性,近年來關於氫分子生物學效應的研究最常採用的方法就是呼 吸低壓氫氣和氧氣的混合氣體。

飲用氫氣水作為一種保健品目前已經在日本上市。不過,這類產品的價格較高,雖然已經進入國內市場,但是大多數國內消費者難以承受。注射氫氣溶液是我們實驗 室首先使用的一種技術,目前在許多疾病的研究中取得成效。由於注射的方法比呼吸氫氣在劑量控制、給藥時間和反復給藥等方面具有更大優勢,這種方法被認為是 最具有臨床應用前景的方法。

通過促進大腸細菌產生更多氫氣,也可實現利用氫氣治療疾病的目的。但是,這種方法還存在一定缺陷,例如大腸內不僅存在可以產生氫氣的細菌,也存在大量利用 氫氣的細菌,這提示氫氣可能會產生一些不利作用。因此,使用這種方法仍存在一定的風險。不過,由於這種方法更加簡單、方便使用,仍值得開展探索性研究。

目前,用氫氣治療疾病的研究在國際上已經逐漸成為一個熱點,但不可否認的是,該領域仍屬於新興研究方向──氫氣的生物學效應。氫氣既然有治療作用,就有可 能具有不良反應。雖然目前沒有發現可氫氣有毒性和副作用的證據,但不能就此推斷氫氣沒有任何不良反應。最近一些研究發現,長時間使用氫氣可能造成肝臟和腦 內許多基因表達發生改變,這意味著氫氣在高等生物中的作用可能不僅是一種抗氧化物質,可能還具有更複雜的生物學效應。氫氣的生物學研究需要更多不同領域, 特別是化學、生物學和臨床醫學等領域學者的積極參與和合作,以早日解開氫氣生物學效應的各種謎團,為人類健康貢獻力量。

以上文章出自http://www.ckwang.com.tw/n-H2-904.html

 

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