活性氧物質（Reactive Oxygen Species, ROS）在生理過程中扮演關鍵角色。ROS是細胞代謝過程的自然副產物，主要來源包括線粒體呼吸作用、環境壓力（如輻射或污染物）以及免疫系統的活化反應。ROS在人體中具有重要作用，但過量積累可能引發氧化壓力。氧化壓力是指當ROS的生成超過抗氧化劑的中和能力時，導致細胞和組織內部環境的氧化還原平衡被破壞的狀態。這種失衡會損害細胞結構和功能，引發多種病理現象如慢性炎症、癌症、心血管疾病和神經退行性疾病。 我們閱讀這篇論文是由阿聯酋杜拜-賽普勒斯國際大學醫學院發表於 2024年7月10日，並刊載於《Free Radical Biology and Medicine》期刊。研究目的是評估氫氣吸入療法（Hydrogen Inhalation Therapy, HIT）對血液中ROS水平的影響。研究中通過篩選37名活性氧水平升高的受試者，將其隨機分為試驗組（H₂吸入氫氣組）和對照組。結果顯示，吸入氫氣組在治療後及24小時後的ROS水平顯著下降。本研究證實了氫氣吸入療法在降低氧化壓力方面的潛力。（本文中提及吸氫組，實為吸入氫氣＋氧氣）
這篇研究的亮點
進行了氫氣（H₂）＋氧氣吸入對血液中氧化壓力（ROS）水平的影響的評估。
研究招募了 37 名實驗參與者，並分為吸氫組和對照組（未吸氫）。
參與者吸氫治療一小時後後立即測量ROS水平，並在24小時後再次測量。
吸氫組的血液中氧化壓力（ROS）水準顯著降低。
本研究結果表明，人體吸入（H₂）可有顯著效減少氧化壓力。
引言－自由基與選擇性抗氧化劑「氫」
活性氧物質（ROS）是細胞代謝過程中的自然副產物，涵蓋超氧陰離子（O₂⁻⁻）、過氧化氫（H₂O₂）及羥自由基（•OH）等化合物。儘管ROS在調節細胞信號傳導與免疫防禦方面具有重要作用，但其過量積累會導致氧化壓力，進而引發細胞損傷、DNA突變及細胞凋亡等病理過程。氧化壓力已被認為是癌症、氣喘、心血管疾病及某些精神疾病等多種病理的關鍵機制。
氫氣（H₂）作為一種選擇性抗氧化劑，能有效中和羥自由基（•OH）及過氧亞硝酸根（ONOO⁻）。羥自由基（•OH）是一種反應性極高的分子，能迅速攻擊生物大分子如蛋白質、脂質及DNA，導致細胞損傷和功能障礙。而過氧亞硝酸根（ONOO⁻）則是由一氧化氮（NO）和超氧陰離子（O₂⁻）反應生成的氧化劑，可引發蛋白質、線粒體功能失調（惡性自由基）。氫氣對超氧陰離子、一氧化氮及過氧化氫的影響較小（良性自由基），保留了ROS在細胞內的生理功能。氫氣可通過吸入、飲用富氫水、靜脈注射氫水溶液及局部應用等多種途徑供應人體。在這些途徑中，氫氣吸入因其高效性和快速性成為對抗急性氧化壓力的理想方法。本研在通過隨機對照試驗評估氫氣吸入療法對血液ROS水平的影響。
研究的材料與方法－氫療法
受試者篩選與研究設計
本研究為隨機對照研究，共篩選67名候選者，通過測量其d-ROMs值評估血液中ROS水平。僅納入d-ROMs值大於350 U.CARR的受試者，共計37名，並隨機分為H₂組（18名）和對照組（19名）。研究過程遵循《赫爾辛基宣言》的原則。該宣言於1964年由世界醫學協會通過，旨在提供倫理準則以確保參與醫學研究的受試者的安全與權益。其核心包括受試者的自願同意、研究的科學有效性以及風險與收益的平衡，這在臨床研究中具有指導性的重要性。本研究並獲得賽普勒斯國際大學倫理審查委員會批准（批准號：EKK23-24/008/11）。
d-ROMs：體內氧化壓力的標記物。用於測定氧化壓力相關疾病：心血管相關疾病、退行性神經疾病、代謝症候群、癌症、腫瘤...等；暴露於危險環境及因子的評估：吸菸、酗酒、運動傷害、飲食不均衡；以及評估氧化水平的治療：口服避孕藥、放化療、血液透析...等。
U.CARR 用於表示氧化壓力的程度，1 U.CARR 等同於 0.08 毫克的過氧化氫 (H₂O₂) 每 100 毫升血漿。這個單位通常被應用於氧化壓力的快速評估，尤其是在像 d-ROMs 測試這樣的檢測中。
受測者氫氣吸入療法
吸氫組受試者使用2000cc的氫氧機設備進行治療。該設備利用質子交換膜（Proton Exchange Membrane, PEM）技術，通過電解高純度蒸餾水產生純氫氣和純氧氣，每分鐘產生約1447 cc氫氣與約723 cc氧氣，純度超過99.99%（4N）。 治療時使用鼻導管，每次合併吸入氫氧治療持續1小時。對照組則未接受任何的治療。
PEM質子交換膜技術產氫，是近年來產生機高純度乎無雜質的氫氧生成技術應用。
4N用於純度相關檢測結果表示：SGS 檢測 PEM 產氫技術的安全與品質
受測者ROS水平測量
ROS水平採用d-ROMs檢測法測定，利用200 μL血液樣本測量血漿過氧化物濃度。該檢測基於Fenton反應，該反應是由過氧化氫（H₂O₂）與鐵離子（Fe²⁺ 和 Fe³⁺）之間的氧化還原反應產生高反應活性的羥自由基（•OH）。此反應的具體作用在於將血漿中的過氧化物轉化為自由基，並通過氧化產生粉紅色自由基陽離子，其吸光度與ROS濃度成正比。測量時間點包括治療前（T0）、治療後1小時（T1）及24小時後（T24）。
Fenton反應是一種氧化還原反應，由過氧化氫 (H₂O₂) 和二價鐵離子 (Fe²⁺) 發生反應生成高活性的羥自由基 (•OH)。這些羥自由基具有極高的氧化能力，能攻擊有機化合物或生物分子。本研究中，Fenton反應被用於將血漿中的過氧化物轉化為羥自由基，然後與檢測試劑中的化學物質發生反應，生成一種顏色產物。這個顏色產物的濃度與過氧化物的濃度成正比，因此可以通過比色法來測量ROS的水平。
統計分析-氧化壓力水平
數據分析採用R軟件，包括配對樣本 T0、T1、T24 檢驗及單因素方差分析（ANOVA），以比較不同時間點及組別間的差異。配對樣本t檢驗適用於比較相同受試者在不同時間點的數據，如治療前後的ROS水平變化。此方法的優點是消除了受試者間變異的影響，從而提高了檢測效果的敏感性，因此被選用於本研究來檢測氫氣吸入療法對ROS水平的影響。
方差分析（ANOVA，Analysis of Variance）是一種統計方法，用於比較多組數據的平均值是否存在顯著差異。用於比較 H₂ 組與對照組在不同時間點的 ROS 水平。
結果-吸入氫氧組與未吸入氫氧組
實驗參與者特徵
吸入氫氧組的平均年齡為33歲，未吸入氫氧對照組為35.8歲，兩組間年齡差異無統計學意義（p = 0.247）。性別分布方面，H₂組男性14名，女性4名；對照組男性9名，女性10名。
分組 | 平均年齡 (歲) | 男性人數 | 女性人數 |
|---|---|---|---|
氫氣組 | 33 | 14 | 4 |
對照組 | 35.8 | 9 | 10 |
氧化壓力d-ROMs檢測結果
氫氣組受試者在治療後一小時（T1）及24小時後（T24）的ROS水平顯著下降，分別下降15.0%與23.3%。對照組在T1及T24未見顯著變化。配對樣本T檢驗顯示，H₂組T0與T1（p = 0.001458）、T0與T24（p < 0.00001）之間的差異均具有高度顯著性。
吸入氫氣療法對參與者氧化壓力水平的影響
文獻中圖1、圖２展示了參與者在氫氣吸入組別及未施與氫氣組別前後的氧化壓力（d-ROMs）數值變化，分別代表以下三個時間點：
T0：治療開始前的基線測量值。
T1：1小時氫氣吸入療法後的測量值。
T24：治療後24小時的測量值。
圖１.吸入氫氧組數據變化：
T1 (治療後1小時)：顯示d-ROMs值有顯著下降，表明氫氣吸入療法迅速降低了參與者的氧化壓力。
T24 (治療後24小時)：d-ROMs值進一步下降，表明療法的效果具有延續性，即治療後即使停止吸入，氫氣仍能持續發揮抗氧化作用。
圖2.對照組數據變化：
在對照組未施與氫氧氣，參與者在T0、T1和T24三個時間點的d-ROMs值基本保持不變，無顯著性差異。這與圖一施與氫氧組別比較，證實了氫氧吸入療法對氧化壓力的積極作用是因氫氧治療後所引起的，而非其他外部因素。
氫氣吸入療法對有吸入氫氧參與者氧化壓力降低的比率
文獻中圖3展示了吸氫組參與者在以下兩個時間點的d-ROMs百分比降低情況：
R1（1小時後的降低百分比）：氫氣吸入療法結束後立即的數據。
R24（24小時後的降低百分比）：治療結束後24小時的數據。
這些數據以展示了氫氣吸入療法的短期和持續效果。
R1（1小時後的降低）：
平均降低幅度為 15.0%。
各參與者的降低範圍為 8.8% 至 39.7%，表明不同個體對氫氣吸入療法的反應存在一定差異。
R24（24小時後的降低）：
平均降低幅度提升至 23.3%。
各參與者的降低範圍為 4.5% 至 43.8%，顯示療法的效果在24小時後仍有進一步提升。
圖3.清楚地說明了氫氣對於人體的吸入療法的抗氧化效應不僅迅速而且持久，對於減少氧化壓力具有潛在應用價值。
證明氫氣對人體具有不同程度的抗氧化效果
短期效果：1小時後即可觀察到顯著的ROS水平降低，證明氫氣吸入療法具有快速的抗氧化效應。
持續效果：24小時後的降低幅度更大，表明氫氣吸入療法在停止治療後仍能持續發揮抗氧化作用。
個體差異：不同參與者之間的數據範圍顯示出對療法反應的個體化特徵。
氫氣吸入實驗中氧化壓力統計分析
結果顯示，氫氣組與對照組在T0及T24的氧化壓力水平差異具有顯著性。
文獻中圖4以交互式箱型圖（interactive boxplot）的形式，展示了氫氣吸入組參與者在以下三個時間點的d-ROMs數值分佈：
T0（基線）：治療前的d-ROMs數值。
T1（治療後1小時）：氫氣吸入療法結束後立即的d-ROMs數值。
T24（治療後24小時）：治療結束後24小時的d-ROMs數值。
此圖表用於分析參與者d-ROMs數值在不同時間點的變化趨勢及分佈特徵。
吸氫組氧化壓力數據解析
T0（基線）：
氧化壓力（d-ROMs）數值顯示較高的分佈，代表參與者在未接受吸入氫氧治療前具有較高的氧化壓力。
數據分佈顯示出每個人之間的顯著差異，表現為箱型圖範圍較大，可能有極值。
T1（治療後1小時）：
氧化壓力（d-ROMs）數值出現明顯下降，整體分佈向下移動。
箱型圖中，中位數顯著降低，表明氫氣吸入療法對氧化壓力的短期緩解效果。
T24（治療後24小時）：
氧化壓力（d-ROMs）數值進一步下降，且分佈更加集中。
中位數進一步降低，表現出氫氣吸入療法的持續作用，顯示氧化壓力在治療結束後24小時內仍持續改善受測者的氧化壓力。
討論-氫氣吸入療法的抗氧化效果及未來研究方向
這篇研究證實氫氣吸入療法能顯著降低血液中ROS水平，且其效果可持續至治療後24小時。這可能是與氫氣分子能高效穿透細胞結構、選擇性中和ROS有關。文獻顯示，氫氣在體內的滯留時間較長，即使停止吸入後，其抗氧化作用仍可延續。例如，Sano等人（2020）的研究表明，在豬模型中單次吸入氫氣後，其血液中的氫氣濃度在1小時後仍可檢測到。此外，Ishibashi等人（2013）觀察到高濃度富氫水在停用後的4週內仍能有效降低患者的氧化壓力，進一步證實了氫氣療法的持續效果。
儘管本研究樣本量有限且缺乏安慰劑裝置，結果仍具有統計學顯著性，為氫氣吸入療法提供了有力的支持。然而，未來研究應擴大樣本規模，引入安慰劑對照，並增加治療次數以驗證本研究的結論。
補充氫氣於未來醫療應用的研究觀點
這篇論文發表於《Free Radical Biology and Medicine》期刊，該期刊專注於自由基生物學、抗氧化劑研究、氧化壓力對生物體影響及相關疾病治療領域的最新進展。它涵蓋了基礎研究到臨床應用的廣泛內容，具有權威性，吸引全球科研學者投稿，期刊的受眾主要包括分子生物學、醫學及化學領域的研究人員和臨床醫師。這篇研究呼應了 Ohsawa 等人（2007） 的研究結論，並進一步拓展了其應用。呼應之處：
選擇性抗氧化效應：Ohsawa 等人在《Nature Medicine》中提出，氫氣能選擇性中和細胞毒性氧自由基（如羥自由基和過氧亞硝酸根），而不干擾正常的細胞信號傳導功能。本研究也支持這一點，結果顯示氫氣吸入顯著降低了血液中的ROS水平，並且其作用具有選擇性。
治療潛力：Ohsawa 等人首次證實了氫氣作為治療性抗氧化劑的潛力，而本研究的結果進一步證明，氫氣吸入療法對降低氧化壓力的效果可延續至治療後24小時，提供了更實用的臨床應用證據。
並且拓展及補充了 Ohsawa 等人（2007） 的研究結論：
吸入療法的直接測試：雖然 Ohsawa 等人的研究主要基於細胞和動物模型，本研究採用了隨機對照的人體試驗設計，直接觀察了氫氣吸入療法對人體血液中ROS水平的即時和延續效果。
數據支持的時間延續效應：本研究顯示，吸入氫氣後24小時內仍能顯著降低氧化壓力，這呼應了 Ohsawa 等人提出的氫氣在體內具有抗氧化長效性的可能性。
實驗方法的多樣化：Ohsawa 等人的研究關注了氫氣的分子機制，本研究則通過簡單易用的吸入方式，展示了其實用性，為氫氣作為臨床治療工具提供了更進一步的證據。
本研究中所使用的氫氧混合氣體（67% 氫 + 33% 氧）通過鼻導管與環境空氣混合吸入後，可能會改變肺泡中的氫分壓和氧分壓。根據理想氣體定律，吸入氣體中的氫分壓可計算為其比例乘以總壓力。因此，氫的分壓約為 0.67 × 760 mmHg ≈ 509 mmHg。當氫氣體混入肺泡時，氫的分壓將顯著高於環境空氣中（近乎 0 mmHg 的氫氣分壓），從而促進氫氣進入血液和組織。並且混合氣體中的氧濃度為 33%，低於普通空氣中的氧濃度（約 21%）。因此，吸入這種氣體後，肺泡中的氧分壓可能會略微上升不影響大氣中的氧氣分壓下調。基於以上我認為這篇研究對氫氣吸入療法在醫學應用上的探索具有重要價值，但仍存在一些需要解決的問題，讓消費者或研究者更深度的解除疑惑：
抗氧化效應的生物學基礎：氫氣選擇性中和有害的自由基（如•OH 和 ONOO⁻），同時保留ROS的生理功能，這為其成為理想的抗氧化劑提供了科學依據。然而，對於其在不同病理條件下的機制仍需更深入的研究。
樣本規模與多樣性：該研究的樣本數量（37名受試者）較少，且主要針對健康狀態下的氧化壓力水平，對於慢性病或特定病理狀態的適用性仍需進一步驗證。
治療方案的標準化：目前的研究設定為單次治療，且使用高純度氫氣氧氣。未來應探討不同吸入時間、頻率及濃度的影響，並與其他氫氣給藥方式（如氫水、靜脈注射）進行比較。
安全性評估：雖然本研究未報告任何副作用也在其它文獻中未見副作用甚至市售氫健康機已經十數年也聽聞其副作用，但長期反覆吸入高濃度氫氣是否存在潛在副作用仍然值得關注。
應用範疇的拓展：儘管此研究證實了氫氣療法對氧化壓力的改善效應，但是否能對炎症、代謝紊亂或其他疾病產生具體療效，需要更多臨床試驗的支持。
綜上所述，氫氣吸入療法是一個充滿潛力的研究領域，其抗氧化特性可能對許多疾病具有干預效果。然而，這仍需大量的臨床和基礎研究來完善機制解釋和應用規範。
氫氣體吸入療法，是一種安全且有效的抗氧化策略
這篇文獻展示了氫氣吸入療法作為一種安全且高效的抗氧化方法，能顯著降低血液中ROS水平，並且具有持續性。配合早期的一些氫氣體的臨床研究，為選擇性的減少壞自由基補足了證明。同時展現出在氫氣體在氧化壓力相關疾病中的廣泛應用潛力。更表明了氫氣機的應用價值。
參考文獻
Ohsawa, I., Ishikawa, M., Takahashi, K., et al. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine, 13(6), 688-694.氫氣通過選擇性減少細胞毒性氧自由基發揮治療性抗氧化劑的作用。
Sano, M., Ichihara, G., Katsumata, Y., et al. (2020). Pharmacokinetics of a single inhalation of hydrogen gas in pigs. PLoS One, 15(6), e0234626.單次吸入氫氣後在豬模型中的藥代動力學研究。
Jin, Z., Zhao, P., Gong, W., et al. (2023). Fe-porphyrin: a redox-related biosensor of hydrogen molecule. Nano Research, 16(2), 2020-2025.一種與氧化還原相關的氫分子生物傳感器。
Ishibashi, T., Sato, B., Shibata, S., et al. (2013). Drinking hydrogen-rich water has additive effects on fasting glucose and oxidative stress in patients with type 2 diabetes. Endocrine Journal, 60(3), 227-236.飲用富氫水可改善2型糖尿病患者的空腹血糖及氧化壓力。
吸入氫氧療法本文閱讀測驗：
1.氫分子抗氧化作用中的特點是什麼？
A．中和所有好壞自由基
Ｂ．選擇性中和細胞毒性氧自由基
Ｃ．氧氣吸收
Ｄ．提高氧化壓力
2.為什麼氫氣吸入療法對健康人群也有潛在好處？
Ａ．增強免疫系統
Ｂ．減少氧化壓力
Ｃ．促進健康
Ｄ．以上皆是
3.根據研究，氫氣的抗氧化效應能持續多久？
Ａ．10分鐘
Ｂ．1小時
Ｃ．6小時
Ｄ．24小時
吸入氫氧療法閱讀測驗答案及說明
氫分子抗氧化作用中的特點是什麼？ 氫分子能選擇性地中和有害的自由基（如羥自由基•OH 和過氧亞硝酸根 ONOO⁻），而不影響正常的細胞功能所需的 ROS（如超氧陰離子和過氧化氫）。這種特性使氫氣成為安全且高效的抗氧化劑，避免了過度抗氧化可能導致的副作用。【B】
為什麼氫氣吸入療法對健康人群也有潛在好處？
即使在健康人群中，日常生活中的壓力、環境污染或運動產生的氧化壓力也可能累積，損害細胞功能。氫氣吸入療法可以幫助中和過量的自由基，維持細胞的健康平衡。此外，它還有助於改善運動後的恢復、促進皮膚健康，以及潛在地提升免疫調節能力。【D】
根據研究，氫氣的抗氧化效應能持續多久？
研究表明，單次吸入高濃度氫氣後，其抗氧化效應可在停止治療後持續24小時以上。這是因為氫氣在體內具能長時間在細胞內中和有害的自由基。這一特性不僅顯示氫氣療法的長效性，還突顯了其在日常健康管理中的便利性。【D】