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氫分子是一種安全的抗氧化劑

氫分子是一種新型的抗氧化劑,來源可以是水中的氫氣分子。氫氣是由兩個氫原子組成的分子,具有很強的抗氧化作用。氫氣可以通過電解水、濕式電解法、高壓氫法等方式製備。在這些方法中,電解水法是最常用的方法,通過將水分解成氫氣和氧氣,收集氫氣來製備氫水。氫水是一種含有豐富氫氣的水溶液,具有抗氧化、抗炎、保護神經等多種生物學效應,被廣泛應用於保健和醫療領域。

科學家研究分子結構
示意圖:科學家研究分子結構

氫分子醫療作為一種新興的醫學領域,其發展史可以追溯到上個世紀。

1960年代:氫氣治療開始出現。當時,日本的一些醫生和研究人員開始使用氫氣治療化學品中毒和燒傷等嚴重疾病。
1990年代:氫氣被證明具有顯著的抗氧化作用。日本的研究人員發現,氫氣可以減少細胞內的自由基生成,從而保護細胞免受氧化損傷。這個發現引起了廣泛的關注,並推動了氫氣在醫療領域的應用研究。
2007年:第一篇氫氣治療的人體臨床試驗在日本進行。該試驗對十名自願者進行了短期氫氣治療,結果顯示氫氣對高血壓和代謝症狀等方面有一定的改善作用。
2010年:國際上開始關注氫氣治療。一些國際頂尖的醫學期刊發表了相關的研究成果,例如《自然》和《科學轉化醫學》等。
2014年:氫氣治療在中國開始應用。中國的一些醫生和研究人員開始使用氫氣治療多種疾病,例如心血管疾病、腎臟疾病和中風等。
2019年:氫氣治療在全球范圍內得到廣泛應用。氫氣治療已經在歐美等國家和地區開始得到應用,並在越來越多的疾病治療中顯示出顯著的潛力。

氫分子已經被應用於人體醫療抗氧化,其起始可以追溯到2007年日本科學家在自然醫學期刊(Nature Medicine)上發表一篇研究論文:氫通過選擇性減少細胞毒性氧自由基的產生,發揮治療性抗氧化作用 "Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals"。該研究表明,氫氣可以具有抗氧化、抗炎、保護神經等多種生物學效應,對於防治各種疾病具有潛在的應用價值。論文中,研究人員發現氫氣可以通過選擇性地減少細胞毒性氧自由基的產生,從而發揮治療性的抗氧化作用。這項發現為氫氣作為新型抗氧化劑的應用奠定了基礎,也開啟了氫氣在醫療領域的應用之路。

這篇研究論文的作者是太田成男教授。他是日本北海道大學理學研究院的教授,也是該校自由基酵素科學研究室的負責人。他的研究方向主要是細胞生物學和生物化學,特別是關注自由基在疾病發生和治療中的作用。在這方面,他在氫氣作為新型抗氧化劑的研究中取得了重要的成果,推動了氫氣在醫療領域的應用發展。他在這一領域的研究得到了廣泛的關注和認可,也獲得了多個國際獎項的殊榮。
自那時以來,氫氣已經被應用於多種醫療領域,如心血管疾病、中風、肝病、腎病、糖尿病、神經退行性疾病等。在這些應用中,氫氣主要通過飲用氫水、吸入氫氣、注射氫氣等方式進入人體,並且能夠在體內發揮抗氧化、抗炎、保護神經等生物學效應。

這篇研究使用了細胞實驗和動物實驗來證明氫氣具有選擇性地減少細胞毒性氧自由基的能力。在細胞實驗中,研究人員將細胞分為兩組,一組暴露於細胞毒性氧自由基(ROS)的刺激物質中,另一組則不受刺激。然後,研究人員分別將氫氣和其他抗氧化劑添加到這兩組細胞中。他們發現,在受到細胞毒性ROS刺激的細胞中,氫氣可以顯著地減少ROS的生成,而對於沒有受到刺激的細胞則不會影響ROS的水平。這表明,氫氣具有選擇性地減少細胞毒性ROS的能力。


在實驗中研究模型,暴露於高氧環境下,進行氧中毒實驗。研究人員觀察到,在給予氫氣的情況下,氧中毒症狀得到明顯緩解,體內的自由基水平也得到降低。這些結果進一步證實了氫氣具有選擇性減少自由基的能力


相關的研究表明,氫分子能夠清除多種有害的自由基,包括羥自由基、過氧自由基、一氧化氮自由基等,並且對不同類型的細胞具有顯著的保護作用。此外,氫分子還能夠調節細胞內的氧化還原平衡,抑制炎症反應,促進細胞再生和修復等作用,這些都有助於維持人體健康。


氫分子抗氧化能力 VS 其他常見的抗氧化劑


氫分子的抗氧化能力非常強,比其他常見的抗氧化劑(如維生素C、E、多酚等)要更加優越。這是因為氫分子具有非常小的分子量(分子量為2),可以快速穿過細胞膜進入細胞內部並且研究中表明可以透過血液循環於各器官中發現,且具有專一性並與自由基發生反應,從而達到抗氧化的作用。


相關的研究主要來自於過去10多年來的生物醫學研究,包括許多體外和體內實驗、動物實驗以及臨床試驗。研究表明,氫分子具有非常強的抗氧化能力,能夠清除多種有害的自由基,對不同類型的細胞具有顯著的保護作用,包括保護DNA、蛋白質和細胞膜等重要生物分子的完整性。其中一些研究發現,與其他抗氧化劑相比,氫分子的抗氧化能力更強。


氫分子與其它維生素的體積大小比一比


血腦屏障是由腦血管內皮細胞和周圍的膠質細胞組成的物理和生物障礙,可以保護大腦免受血液中毒性物質的侵害。血腦屏障可以限制通過的分子大小,一般情況下只允許小分子和非極性分子通過,大分子和極性分子則被排除在外。血腦屏障通常可以允許通過的分子及小,這包括許多藥物和低分子量化合物。較大的分子,如蛋白質和核酸,通常無法穿過血腦屏障。某些條件下,例如炎症或感染,血腦屏障的通透性可能會增加,從而允許一些大分子和極性分子通過,目的是為了保護大腦較不易受到病毒、細菌或可能有毒的物質入侵,演化出來的一個屏蔽作用。


以下是常見的一些維生素及其他分子量:


氫分子(H2):2 Da (最小)

氧分子 (O2) :32 Da

水分子 (H2O) :18 Da

穀胱甘肽 (Glutathione) 307 Da

極性分子的維生素:

​非極性分子的維生素:

維生素B1(硫胺素):265 Da 維生素B2(核黃素):376 Da 維生素B3(菸鹼酸):123 Da 維生素B5(泛酸):219 Da 維生素B6(吡哆醇):169 Da 維生素B7(生物素):244 Da 維生素B9(葉酸):441 Da 維生素B12(氰鈷胺素):1355 Da 維生素C:176.12 Da

維生素A:286 Da 維生素D:384 Da 維生素E:430 Da 維生素K:450 Da

氫分子體積極小且為安定分子輕易的通過細胞膜、腦血屏障,自由進入細胞內作用。


極性分子的維生素分子中含有電荷分佈不均勻的官能基,具有極性,因此在水中容易溶解並與水分子形成氫鍵,容易被人體吸收利用。
非極性分子的維生素分子中不含電荷分佈不均勻的官能基,不具有極性,因此在水中難以溶解,但容易溶解在脂質類溶劑中。
官能基是有機化合物分子中含有的可以與其他分子發生反應的化學基團,其能夠賦予有機分子特定的化學性質和功能。例如,羥基、酮基、醇基、胺基...等。官能基在有機化學決定了有機分子的物理性質、化學性質和反應性質。在合成和設計新的有機化合物時,官能團的選擇和變化是非常重要的。

有許多的參考文獻顯示,氫分子具有多種保護細胞免受氧化損傷的作用,同時也能降低慢性發炎反應。此外,這些研究也證實了氫氣治療對於改善多種疾病的潛力,包括心血管疾病和風濕性關節炎等。總體而言,這些研究結果顯示,氫分子是一種安全、有效的且通透的抗氧化劑,應用於多種疾病治療的潛力。


氫分子的臨床應用仍然在臨床研究階段,但已有一些實驗發表提出了研究報告:


抗氧化研究:氫分子是一種強效的自由基清除劑,可以降低體內氧化應激的水準,保護細胞和組織免受氧化損傷。目前已有一些研究表明,氫分子可以在治療心血管疾病、糖尿病、肝病、神經退行性疾病等方面發揮抗氧化作用。


抗炎作用研究:氫分子可以減輕體內炎症反應,保護器官免受炎症性損傷。目前已有一些研究表明,氫分子可以在治療肝炎、胃炎、腎炎、肺炎、關節炎等方面發揮抗炎作用。


抗腫瘤研究:氫分子可以促進細胞凋亡和抑制細胞增殖,從而發揮抗腫瘤作用。目前已有一些研究表明,氫分子可以在治療肺癌、胃癌、乳腺癌、肝癌等方面發揮抗腫瘤作用。


目前全球還有許多研究還在進行中,雖美國FAD已核准氫分子用於食品添加、日本厚生省將氫分子核准為先進醫療B類。但需要注意的是,氫分子的臨床應用研究階段仍在進行中,還需要更多的研究來驗證。目前市場上銷售的氫產品雖已應用於臨床實驗協助及探討病患的有效性及安全性,但還需要謹慎選擇,避免因為品質問題造成不必要的風險。


參考文獻:


Ohta S. Molecular hydrogen as a novel antioxidant: overview of the advantages of hydrogen for medical applications. Methods Enzymol. 2015;555:289-317. doi: 10.1016/bs.mie.2014.11.038氫作為一種新型抗氧化劑: 分子氫在醫學應用中的優勢概述。《方法酶》
LeBaron TW, et al. A systematic review of hydrogen as a therapy in cardiovascular disease. Int J Clin Pract. 2020;74(4):e13423. doi: 10.1111/ijcp.13423氫作為心血管疾病治療的系統評論。《國際臨床實踐》
Ishibashi T. Molecular hydrogen: new antioxidant and anti-inflammatory therapy for rheumatoid arthritis and related diseases. Curr Pharm Des. 2013;19(35):6375-6381. doi: 10.2174/13816128113199990416氫於風濕性關節炎和相關疾病的新型抗氧化和抗炎療法。《當前藥物設計》
Ichihara M, et al. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen - comprehensive review of 321 original articles. Med Gas Res. 2015;5:12. doi: 10.1186/s13618-015-0035-1氫的有益生物效應及其基本機制 - 321篇原始文章的綜述。《醫用氣體研究》
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