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人体能代谢氢气的研究证据【必读】

来源:孙学军 编辑:James&Ani 时间:2019-06-25 08:39:45

2012年曾经有学者使用健康人饮用氢水后分析呼出气氢气浓度的方法,发现氢气水平在10分钟内达到最高值,60分钟内恢复正常水平,总体氢气释放大约是吸收的氢气总量的60%,因此推测饮用氢水后大约40%的氢气因为中和自由基被消耗,这一数据并没有后续的研究确认,和2105年氘气动物实验类似,这些研究结果提示,人体和大鼠消耗氢气的潜力远远超过预期。不过,我对这些研究结论的态度不够坚定。

■人体吸收和消耗氢气的研究

这一研究确定氢气能被身体快速消耗,饮用氢水后呼吸气中氢气浓度快速升高,在10分钟内达到高峰,本次研究的峰值略低于过去的研究,可能和气体采样方法不同有关。过去采样是呼气末,这一研究则是全部呼出气体。过去研究发现,通过消化道吸收的氢气大约有72%会通过呼吸释放到外界,由于计算总氢气吸收量是采样呼出气氢浓度和平均体重最小呼吸量,计算使用呼气末氢气浓度可能会高估氢气的释放量,因为这是呼出气体中氢气浓度最高的阶段。

人体能代谢氢气的研究证据

氢水静放于开口的杯内,3分钟内大约损失2-5%的氢气,这是不严格的数据,因为根据物理学常识,溶解在水中的气体挥发到空气,会受到几个重要因素的影响,最重要的是挥发面和深度,然后是温度和液体稳定程度。没有控制这些因素的情况下很难进行定量描述。不过这个情况是一般饮水杯的情况,深度和面积的变化不多,温度和摇晃程度差别不大,这个数据可以作为一个重要参考,但不够准确。

为避免氢气从杯子内释放影响研究结果,该研究使用铝袋包装直接口对口饮用。研究者测定发现,饮用氢水吸收的氢气大约0.1%会经过皮肤释放到外周环境(无文献标注),这样的比例可以忽略不计。

肠道内细菌可以产生很大量氢气,但这些氢气大部分被原位细菌代谢消耗掉。(Levitt MD, Bond JH, LevittDG (1981) Gastrointestinal gas. In: Johnson LR (ed) Physiology of the gastrointestinaltracts. Raven, New York, pp 1301–1315)这个文献很重要,有人质疑氢水对身体无效就是根据肠道细菌可以大量产生氢气,通过饮用氢水吸收的氢气体积过小,不足以产生效应。其实肠道细菌虽然产氢很多,但消耗也快,真正能被人体吸收的比较少。氢水进入胃肠道先到胃和小肠,上消化道细菌很少,对氢气摄取影响比较小。当然最终要靠测定数据来说明才可靠。

氢水饮用后氢气释放过程60分钟内几乎全部结束,这样短时间氢水还没有进入有细菌的大肠部位。当然从上消化道摄取的氢气可以通过血液循环甚至局部组织扩散进入大肠内,仍然存在被肠道细菌分解的可能。为避免这种可能,研究给受试者服用抗生素抑制细菌生长,发现这样对氢气消耗没有影响,说明肠道细菌参与氢气代谢的比例比较小。(提示:这和50年代氚标记研究存在出入,当时是给动物吸入氚气,发现通过肠道细菌氧化分解的比例非常高。)

经典观点认为,氢气分子不参与人体代谢过程,但是肠道细菌能利用氢气作为能量物质。2007年的研究发现氢气是一种羟基自由基清除剂,且不与弱氧化自由基如超氧阴离子和过氧化氢反应,这一研究说明氢气也能进入细胞代谢过程,当然这种反应的比例受制于羟基自由基产生量。

理论上氢气在体内的去向有:经呼吸释放、经皮肤释放、肠道细菌消耗、组织羟基自由基中和。研究作者认为,因为肠道内细菌代谢和皮肤释放的比例比较小,导致氢气消耗的主要因素就成了组织内羟基自由基的产量。

根据分析,发现身体羟基自由基的产生速率是29 nmol/kgBW/min(1.0 mmol/min/m2)。

具体数据见表Table 36.1。

具体数据

本研究结果表明,氢水饮用后可被人体快速吸收,通过呼吸气中氢气浓度快速升高可以反映血液内氢水平增加特点,其中60%的氢气经过呼吸排到体外,大约40%的氢气被人体代谢消耗,这可能代表氢气和自由基反应的结果。

延伸阅读

2012年这个文章刚发表,我曾对这个研究提出过质疑。以下内容发表在《科学网》

当时最基本的指导思想是不能因为这个研究来证明身体内氧化应激水平。不过现在我对这个研究的意义另有看法,这个研究提供了非常重要的氢气体内代谢信息,讨论其实不重要,重要的是研究证据客观性和结果体现的价值。以下是我当时写的文章内容,见当年的科学网文章:《分析试验数据要谨慎一些》。http://blog.sciencenet.cn/home.htmp?mod=space&uid=41174&do=blog&id=531949

最近研究发现呼吸或通过饮水摄取氢气可以中和机体内的活性氧,如羟基自由基,从而通过降低氧化应激诱导的脑、心脏等器官损伤对各种疾病产生保护作用。这些研究认为外源性氢气会与自由基反应,从而被机体“利用”。本研究主要是评价饮用含氢气水后氢气被机体消耗的量。7名成年受试者饮用氢气水后,采用气相色谱半导体检测呼吸气体中氢气的含量。呼吸气体中氢气的水平饮水后10分钟迅速升高到36 ppm。然后迅速在60分钟内下降到正常水平,采用呼吸时间和浓度计算出氢气释放的总数量大概为吸收氢气的59%。试验过程中氢气的泄露大概3%以下。通过皮肤释放的氢气不到0.1%。因此大概有40%的氢气被保留在身体内。由于氢气属于弱还原剂量,只能和羟基自由基发生中和反应,因此可以推断身体内产生羟自由基的速度低于1.0 μmol/min/m2.

这个研究工作没有太多的研究证据,只根据一组人体呼吸气体氢气浓度的检测推断出身体内羟基自由基的产生速度。恐怕太大胆了。

■本人提出质疑如下

一、氢气还原性弱,只能和羟基自由基反应,但不能排除羟基自由基和其他物质发生反应。氢气进入身体很难和比氢气还原性强的物质进行竞争。因此不能利用氢气被“消耗”的量来判断羟基自由基的产生速度。另外氢气也可能和其他活性强的自由基反应,也不能完全归因于羟基自由基。

二、氢气摄取和释放应该符合气体运行规律,身体内不同组织溶解和释放氢气的速度完全不同。不同性质的组织溶解氢气的能力也不同。因此难以从整体上分析氢气的保留数量。身体的成分复杂,气体进入身体内,特别是少量气体,很容易被一些分子黏附,这些气体并不是被中和,而是长时间存在于身体内。这类似于把气体通入粘稠的液体中。气体只是物理隔离在液体中而已,并没有被利用。

三、经过皮肤释放的数量可能不准确。氢气比其他气体分子量小,更容易扩散,更容易经过皮肤扩散。

四、成年身体内本身存在一定数量的氢气,如何排除干扰。

五、试验的设计太过简单,例如反复试验多次,看前面保留在身体的氢气是否会影响后来的氢气释放数量。应该设计不同的剂量,看不同剂量的释放和保留是否有规律。

六、15年前,有学者曾经用动物试验和氢同位素标记都没有证明氢气被身体利用。而现在采用的技术分辨率远低于同位素标记。竟然说有那么多氢气被利用。别说氢气,许多药物都很难被利用40%。而且氢气进入身体只有几分钟时间,更不可能被利用那么多。

■皮肤氢气分析可作为氢气代谢指标

身体内气体的释放主要经过呼吸,但也可以通过皮肤,有的动物皮肤的作用就象是呼吸器官,实际上高等动物的皮肤仍具有气体交换的作用,只是这种交换的作用可能不具有生理作用,或者我们不了解其生理作用。氢气是一种可以从大肠吸收的气体,由于这种气体的扩散能力非常强,经过皮肤释放的比例就比较高,因此通过收集皮肤氢气的释放数量,作为临床氢气生物学效应研究的手段,将是一种比较可靠而且容易实现的方式。这至少比通过呼吸检测氢气更容易,而且可以做连续的检测。缺点可能是需要检测的敏感度要高,这可以通过多点检测来进行校正。

最近来自日本的Akito Shimouchi and Kazutoshi Nose 的会议文章报道了这种方法。这两位作者在2年前曾经做过姜和牛奶可以促进氢气产生的研究。

Changes In Hydrogen Gas Release From The Skin During Inhalation Of Hydrogen-Rich AirAkito Shimouchi and Kazutoshi Nose

氢气不被代谢的研究Kayar S R , Axley M J , Homer L D , et al. Hydrogen gas is notoxidized by mammalian tissues under hyperbaric conditions[J]. Undersea &hyperbaric medicine, 1994, 21(3):265-275.

用氘气标记的研究Hyspler R , TichaA , Schierbeek H , et al. The Evaluation and Quantitation of DihydrogenMetabolism Using Deuterium Isotope in Rats[J]. PLOS ONE, 2015, 10(6).

总之,这个资料的唯一价值是测定氢气的释放规律。其他的判断和推测近乎荒唐。Estimation of MolecularHydrogen Consumption in the Human Whole Body After the Ingestion ofHydrogen-Rich Water

日本国立循脑和心血管研究中心下内章人AkitoShimouchi教授,在氢气生物学研究方面主要集中在心脏缺血方面,比较有意思的是下内章人对氢气在人体的代谢进行了有价值的分析,并对牛奶和姜黄和人体内氢气代谢的影响进行了一些研究。

NationalCerebral and Cardiovascular Research Center, Osaka, Japan, ashimouc@res.ncvc.go.jp

1.Shimouchi A, Nose K, Mizukami T,CheDC, Shirai M. Molecular hydrogen consumption in the human body duringtheinhalation of hydrogen gas. Adv Exp Med Biol. 2013;789:315-21

2.Fujii Y, ShiraiM,Inamori S, Shimouchi A, Sonobe T,TsuchimochiH, Pearson JT, Takewa Y, Tatsumi E, Taenaka Y. Insufflation ofhydrogen gasrestrains the inflammatory response of cardiopulmonary bypass in arat model.Artif Organs. 2013 Feb;37(2):136-41.

3.Yoshida A, AsanumaH,Sasaki H, Sanada S, Yamazaki S, Asano Y, Shinozaki Y, Mori H, ShimouchiA, Sano M, Asakura M,Minamino T, Takashima S, Sugimachi M,Mochizuki N, Kitakaze M. H(2) mediatescardioprotection via involvements ofK(ATP) channels and permeabilitytransition pores of mitochondria in dogs.Cardiovasc Drugs Ther. 2012Jun;26(3):217-26.

4.ShimouchiA, Nose K, Shirai M, KondoT. Estimation of molecular hydrogenconsumption in the human whole body afterthe ingestion of hydrogen-rich water.Adv Exp Med Biol. 2012;737:245-50.

5.ShimouchiA, Nose K, Yamaguchi M,Ishiguro H, Kondo T. Breath hydrogenproduced by ingestion of commercialhydrogen water and milk. Biomark Insights.2009 Feb 9;4:27-32.

6.   ShimouchiA, Nose K, Takaoka M,Hayashi H, Kondo T. Effect of dietaryturmeric on breath hydrogen. Dig Dis Sci.2009 Aug;54(8):1725-9

标签:氢医学   原理  新闻

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