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氢气保护脂肪组织维生素E

氧化应激是许多疾病的病理生理学基础,这些疾病不仅包括急性损伤如重要器官缺血再灌注损伤,也包括许多慢性疾病如糖尿病和动脉硬化,所以通过饮食成分调节氧化应激成为促进健康的重要策略之一。
 

研究表明,肠道非消化糖类在结肠内发酵产生大量氢气具有抗氧化应激效应。虽然离体研究发现氢气能特异性中和羟基自由基,但氢气生物学效应分子机制并没有阐述清楚。羟基自由基是活性最强的自由基,有非常高的氧化还原电位(2340 mV),意味着可以和多种物质发生氧化反应,氢气在活体内是否可以提供电子中和羟基自由基并没有直接证据。氢气的氧化还原电位是−420 mV,羟基自由基和氢气的氧化还原电位相差2760 mV。根据氧化还原电位关系和吉布斯自由能变化的能斯特方程,氢气给羟基自由基提供电子还会释放巨大的吉布斯自由能 (ΔG0−267焦每摩尔),相当于9摩尔ATP(ΔG0−30.5焦每摩尔)水解释放能量。这样的反应如果发生在细胞内,来自氢气电子释放的能量也可能会造成细胞损伤。这不符合氢气能缓解氧化损伤的证据,因此,氢气可能不是直接给羟基自由基提供电子。
 

Ishida Y, HinoS, Morita T, et al. Hydrogen produced in rat colon improves in vivo redoxbalance due to induced regeneration of α-tocopherol[J]. British Journal ofNutrition, 1-25.
 

氢气是一种非极性疏水分子,在水中溶解度很低,20度大约为0.8mM,稍低于氧气的溶解度1.34mM。氢气在油等有机溶剂内溶解度高于水。因此有人推测氢气可能更容易局限在在细胞膜和脂肪组织内发挥生物学效应。过去研究曾经发现,给大鼠不消化糖类食物后结肠产氢气进入身体后脂肪组织含量超过非脂肪组织。意味着氢气对脂肪组织的生物效应可能更强。研究作者据次推测,氢气能和脂类物质发生相互作用产生抗氧化效应。α生育酚在体可给细胞膜脂质过氧化物提供电子,自身变成α生育酚自由基,α生育酚(维生素E)自由基氧化还原电位为370 mV。生物体内,α生育酚自由基可被维生素C(80 mV)还原再生,避免氧化应激发生。α生育酚自由基和氢气的氧化还原电位相差790mV,电子转移释放自由能是−76.1 kJ/mol。接近一种高能化合物,也是糖酵解中间代谢产物,磷酸烯醇丙酮酸水解释放能量为−61.9 kJ/mol。因此,氢气在体给α生育酚自由基提供电子发生存在可能性和合理性。
 

为确认来自肠道细菌产生的氢气能在体直接清除羟基自由基,本研究使用谷胱甘肽缺失大鼠,喂低聚果糖促进肠道细菌产氢气,测定肝脏内酪氨酸异构体含量反映羟基自由基水平,酪氨酸异构体是苯丙氨酸被羟基自由基攻击产物。另外分析了维生素C缺乏大鼠脂肪组织内α生育酚自由基和α生育酚含量,评估喂低聚果糖对α生育酚再生的效应。
 

芬顿试验发现,氢气能降低苯丙氨酸转化为酪氨酸(从92%降低到72%)。用佛尔酮去除动物肝脏谷胱甘肽后,未发现喂低聚果糖动物和对照组动物肝脏内酪氨酸存在差异。在维生素C缺乏动物,喂低聚果糖动物能显著提高脂肪组织内氢气含量和α生育酚再生。这些研究结果说明,来自肠道内细菌产生的氢气进入脂肪组织可帮助α生育酚再生,但并没有产生中和羟基自由基的效应。
 

氢气保护脂肪组织维生素E
 

服用低聚果糖动物体内氢气产生测定
 

AC动物服用生理剂量240 mg/L维生素C,DC服用20 mg/L维生素C,DCF服用20 mg/L维生素C和4%低聚果糖。
 

氢气保护脂肪组织维生素E
 

该表中显示脂肪组织内维生素E水平相差巨大,得益于氢气的作用。
 

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