厉害了氢气是代谢活动开关

氢气的生物进化地位很高，氢气的广泛生物学作用，提示氢气可能对生物核心的能量物质代谢过程产生影响，但是至今我们对氢气作用的核心过程了解不够，导致学术界对氢气的生物学地位认识不足。最近来自希腊的一项研究论文发现氢气能关闭代谢过程，这可能会打破这种局面，给氢气的效益机制提供新的范式。

新陈代谢主要包括能量代谢和物质代谢，1）能量代谢，如光能转换成化学能的光合作用，或者有机物转化为能量的异养生物。2）物质代谢，构成生物体的蛋白质、脂质、核酸、碳水化合物等生物分子的合成和分解。3）代谢废物的排泄。

这些化学反应在酶催化下，使生物体得以生长、繁殖、维持结构，并对环境刺激做出反应。

代谢速率控制是最经典的科学问题之一，与保存、发酵速率控制甚至延长寿有关。虽然防腐剂和气调保鲜技术(MAPs)是为了控制代谢速率而开发的，但迄今为止发现的唯一能够实现代谢停止的方法是降低温度(超低温保存/低温法。与其他阻断特定代谢途径的技术不同，低温条件会使蛋白质变硬。每一个生化反应活性都是基于酶的构象柔性。构象柔性在许多代谢过程中起着关键作用，可以定义为蛋白质在作用过程中或在不同温度下构象改变的容易程度。构象改变会导致蛋白质功能改变，是许多蛋白质活性调节的核心问题，我们经常遇到的磷酸化调节，配体受体结合调节，氧化还原调节，泛素化调节等都是通过影响蛋白质构象发挥作用。

蛋白质的灵活性(有序-无序)决定了与底物相互作用和反应产物释放，这两者对蛋白质催化都很重要。因此，了解蛋白质构象柔性是理解蛋白质功能的激活或抑制，实现控制细胞代谢速率的关键途径。理论上，极度低温可阻止新陈代谢。不过低温后再恢复生理状态的机会很低，且生物体往往无法维持其生存能力。主要原因是在非常低温度下，细胞内外形成水的结晶体，会破坏脂类和蛋白质等大分子结构。此外，低温还会导致胞内可溶性化合物均匀性被打破，这主要取决于它们的凝聚点。为了避免这些物理影响，使用有毒性的抗冻剂，这会使恢复常温后更加复杂和困难。到目前为止，在极低温条件下因为长时间新陈代谢停滞，长期生存被证明几乎不可能实现。代谢抑制方法包括对能量代谢过程的全面抑制，如相关蛋白的转录和翻译，以及使用ATP的重要细胞功能。

Ohsawa等人(2007)在医学上发表了一篇里程碑式的文章，报告氢分子(Η2)是一种新型的选择性抗氧化剂。一些已发表的报告认为，H2具有信号分子的功能，在信号转导中发挥多种作用。事实上，基因表达微阵列分析表明Η2治疗后46.5%的改变基因属于信号通路(2016)。然而目前发现代谢和H2的作用之间的联系很有限。Cheng等(2020)提出，富氢水通过蛋白质分子疏水界面的局部变化，诱导胃蛋白酶力学性质的改变。Kiminura等(2016)表明，长期饮用富氢水可诱导小鼠脂肪酸和类固醇代谢相关基因表达。太田成男教授(2021)仍然坚持2007年的观点，H2表现出抗氧化作用，保护细胞免受氧化应激，可能仍是氢气直接中和体内强氧化剂实现。在这篇文章中，我们描述了氢气是一种替代低温法的代谢阻滞方法。暴露在纯氢气环境中(100% H2)，生物体新陈代谢停止，生物体有很高的恢复机会。分子动力学(MD)模拟是揭示蛋白质对不同环境适应的蛋白质范围内或局部波动的可靠方法，能发现原子尺度上可能有助于这种适应的分子结构顺序，采用这种方法分析的结果支持上述结论。

纯氢气暴露导致的代谢停止是由于氢气诱导了蛋白质的热稳定性增加。富氢水作为一种新保鲜策略，代谢阻滞可用于许多生物体。例如水果粮食保鲜，动物肉蛋保鲜，移植用器官保护，微生物和植物等存储等。