健康好帮手
氢气是一种无色、无味、无臭、分子极小的高易燃性气体。人类等哺乳动物体内不合成氢化酶，不能代谢氢气。在运动科学中，氢气对运动诱导的氧化应激的抗氧化作用研究仍然比较有限。与传统抗氧化剂不同的是，氢气是一种气体分子，在体育科学中应用有几个优势。
1)氢气扩散能力强。分子体积小，可以穿透细胞膜，迅速扩散到细胞器如线粒体。
2)氢气不干扰生理功能。氢气可以选择性地降低•OH和ONOO−，因此氢气对具有生理功能的活性氧(如过氧化氢)没有影响。
3)氢气使用方便。可通过多种给药途径供给，如口服氢气水、氢气浴、静脉滴注氢气生理盐水、吸入氢气气体等。
除了这些优点，氢气还具有副作用最小，通过呼气排出，不会在体内潴留。
Aoki等(2012)报道，训练过的年轻男性中，口服氢气水可抑制血乳酸浓度的升高，并降低运动期间的峰力矩。因此，氢水对葡萄糖代谢和/或运动表现有很强的缓冲能力。因此，本研究假设摄入氢气会促进乳酸缓冲，导致更高的pH值，从而延迟代谢性酸中毒，延长运动性能。之前的研究主要使用气体或注水形式的氢气，本研究开发了一种新的化学工程技术，用于富氢钙粉(HCP)，利用提取的钙吸收高浓度的氢分子(国际专利号4,472,022)。
研究使用时间分辨近红外光谱(TR-NIRS)分析肌肉血红素水平，分析肌肉氧供应和氧摄取的关系。给人服用HCP是否会改变肌肉脱氧血红蛋白动力学的肌肉空间异质性。
在肌肉输送氧气关系的研究中，TR-NIRS能实时分析氧气供应(QO2)和氧气利用(V˙O2)的比例，这样可以研究富氢钙粉对肌肉功能的影响。当然过去并没有研究富氢钙粉对这种指标的影响。富氢钙粉能增加HCO3−，延缓代谢性酸中毒。这两种效应存在不同的血管调节方向。
氢气的潜在作用是中和自由基，某些自由基对血管张力具有调节作用。Wilkerson等人还证明，在麻醉、迷走神经切除和通风的大鼠暴露于急性缺氧之前，静脉给予超氧阴离子清除剂可消除膈神经活动的长期易化。
本研究假设，给予强抗氧化剂分子氢将降低人体大强度运动前和运动中呼吸和脱氧血红蛋白反应的幅度。为了检验这些相互矛盾的假设，我们进行了本人体研究，以确定富氢钙粉补充剂在休息和增量运动时是否对肌肉脱氧血红蛋白、肺通气和血气值产生不同的反应。
在这一项随机、双盲、交叉设计中，18名健康、训练的受试者连续3天接受富氢钙粉(HCP) (1500 mg/d，可释放2.544µg/d的氢气)或不含氢气的安慰剂(1500 mg/d)。受试者以20瓦的工作速率开始进行自行车增量运动，增加幅度为20瓦/2分钟，直到精疲力竭。分别在静息状态和120瓦、200瓦和240瓦的工作速率下测量血气的pH值、乳酸和碳酸氢盐(HCO3−)浓度。
结果发现，休息状态时，与安慰剂相比富氢钙粉组肺通气量(VE)和呼吸末二氧化碳分压VCO2明显降低，HCO3−升高。休息状态的改变有非常大意义，因为这是生理性效应，过去很少有报道，非常值得重视。
在运动过程中，富氢钙粉组pH值显著下降，HCO3−持续升高，直到240瓦的工作负荷。与安慰剂组相比，富氢粉组VE显著降低，但HCP不影响气体交换状态、二氧化碳分压和氧气摄取。富氢钙粉增加股直肌脱氧血红蛋白绝对值，但对外侧广肌这一指标没有影响。因此，在运动过程中，富氢钙粉诱导的低通气会导致血液较低的pH，并继发性影响股直肌氧气的运输利用平衡，这表明补充富氢钙粉增加休息时的抗氧化能力，影响了增量运动过程中较低的通气和pH状态。富氢钙粉导致股直肌氧气输送/利用率显著降低，但不影响外侧广肌，这可能是因为这些不同区域的肌肉具有固有的不同的血管/代谢控制特性，可能与纤维类型组成有关。
这是首次使用富氢钙粉研究对人体运动生理学变化的影响，研究发现对受试者休息状态的呼吸和血气指标，对极限运动的能力影响不明显，但对极限运动过程产生的生理指标有一定影响，这些影响非常值得重视和进一步深入研究。
本研究来自日本同志社大学健康与体育科学研究生院。
参考文献
Alharbi, A.A.D.; Ebine, N.;Nakae, S.; Hojo, T.; Fukuoka, Y.Application of Molecular Hydrogen as an Antioxidant in Responses to Ventilatory and Ergogenic Adjustments during Incremental Exercise in Humans. Nutrients 2021, 13, 459.
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