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用氢气抗氧化作用研究人体氧化状态

羟基自由基是最毒的自由基,但分析方法十分困难。我们知道,氢气的生物学作用基础是选择性抗氧化,根据这个道理,有学者提出利用氢气的分析来估计体内羟基自由基的水平。这是2013年的一篇论文,和最近有学者使用这个方法判断心衰的逻辑一致。今天专门介绍给大家,一方面给学术研究提供思路,另一方面希望能吸引产业领域积极开发氢气相关检测设备,作为体内氧化应激的检测工具。
 

羟自由基是机体内氧化性最强的活性氧,对生物分子可产生损伤作用,因此检测羟自由基产量对评估氧化损伤相关疾病,如缺血再灌注和代谢性疾病等有十分重要的意义。由于羟自由基在机体内存在时间非常短暂,因此许多生物学研究都采用其代谢终产物间接分析含量。但这类方法难以计算人体活性氧的产生速率。最近有研究发现,呼吸氢气或饮用含氢水可减少大脑、心脏、肝脏等器官损伤。许多证据发现,氢能够选择性中和羟自由基,尽管这种反应的分子基础目前仍不清楚。
 

Ohsawa等还证明,呼吸氢过程中,动脉和静脉氢气浓度存在差异,说明氢可以被组织利用(也许是经过皮肤扩散到周围),但目前尚无直接证据证明氢是否可被人体利用。日本学者曾经提出,经过饮用氢水,氢的消耗数量和机体自由基产量存在关系,提示氢可以在人体内发挥抗氧化作用。他们的研究发现,通过引氢水摄取的氢气有59%经过呼吸排除体外,有38%或以下可被人体利用。经过理论推算,人体每分钟每平方米体表面积可以利用1.0 μmol氢气。最近,该课题组为验证这一假说,采用呼吸低浓度氢气,检测氢被人体利用的规律。
 

研究对象为一名55岁男性志愿者,为减少大肠内源性氢气的干扰,实验前15小时避免任何药物、食物,先后进行7次检测,另外4次为午餐后检测。首先对志愿者呼出气(6分钟)的基础氢气浓度进行检测,通过一个单向阀吸入含有140–180 ppm低浓度氢气的空气,采集呼出气,潮气量检测连续(RS330, Minato Medical Science Co., Ltd., Osaka, Japan),每2分钟用Douglas袋收集30秒呼出气,随后迅速用气密注射器将气样注射到生物气体分析仪(TRIlyzer 3000, Taiyo Ltd, Osaka, Japan)进行分析。经过公式计算最后发现,人体消耗氢气的速率为每分钟每平方米体表面积可以利用0.7 μmol氢气。
 

用氢气抗氧化作用研究人体氧化状态


 

Shimouchi A, Nose K, Mizukami T, et al. Molecular hydrogen consumption in the human body during the inhalation of hydrogen gas[M]// Oxygen Transport to Tissue XXXV. Springer New York, 2013:315-321.
 

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