氫氣是最完美的抗氧化劑

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氫氣 抗氧化

氫氣是最完美的抗氧化劑?許多人會有這樣的疑問是很正常的,氫氣在人類發展的歷史中可以說是長期被忽略,提到氫氣大家的印象僅只於熱氣球。然而這一切都因 2007 年日本醫科大學太田成男教授在國際知名期刊《自然醫學》發表的論文:氫分子具有選擇性清除壞自由基的特性 而有所改變。

 

氫氣是什麼?

」是化學周期表中排在第一位(原子序為 1 ),代表氫原子是目前所有已知的原子中質量最小的,因此中文用「輕」的同音字「氫」來命名。而在自然狀況下氫無法單獨存在,通常都是兩個氫原子透過化學鍵的結合,兩個氫原子牽手綁在一起就成為了氫分子,在一般的環境中,氫分子是以「氣態」的狀態存在,因此氫分子又可稱做氫氣,原因就在這。

那究竟為什麼氫氣會被太田成男教授稱之為「幾近完美的抗氧化劑」呢?首先我們要來看看氫氣的一些性質。

 

氫氣的性質

氫氣是最小的分子

或許你知道氫氣是最小的分子,但氫氣有多小呢?氫氣的寬度大約是 50 皮米,皮米的單位是 10 的 -12 次方米,這樣說可能沒感覺,大家很常聽見的奈米,奈米很小,是 10 的 -9 次方米,但皮米只有奈米的千分之一小呢!

這樣說可能只是數字遊戲,太抽象了,就讓鯉魚兒用生活化的方式來舉例吧!現在請你拔下一根頭髮,頭髮用肉眼看已經非常的細了,所以古人說「細如髮絲」,但厲害的是,頭髮這樣細小的寬度可以塞進高達 3 百萬個氫分子,由此可見 ─ 氫氣真的很小!

氫分子 頭髮

氫氣是最小的分子,在頭髮這麼細的寬度下,還可以塞進三百萬個氫分子。

氫氣是非極性分子

什麼是極性分子呢?簡單來說就是組成分子的原子間其電荷的分布不均勻,有些原子對電子的吸引力比較大,造成電荷的分布比較靠近該原子,最經典的極性分子就是水。

水分子是由兩個氫原子與一個氧原子所組成,由於氧原子電負度高,對電子的吸引力比較大,使得水分子的電荷分布比較靠近氧原子,而兩個氫原子的電荷分布較稀疏,因此形成了水的「極性」。

水是極性分子

水分子中由於氧原子的電負度較大,會使電荷分布往氧原子靠攏,造成水的極性。

而氫氣由於是由兩個一模一樣的氫原子所組成,彼此間對於電子的吸引力相同,不會造成電荷不均的情況,也就不會產生「極性」,所以氫氣是一種「非極性」分子。

氫氣具有選擇性抗氧化的性質

2003年,日本醫科大學老人病研究所在太田成男(S. Ohta) 教授領導下,成立氫氣研究中心。經過四年之潛心研究他們發現氫氣具有選擇性抗氧化的特性。什麼是選擇性抗氧化呢?簡單來說就是氫氣只與對壞自由基反應,例如羥自由基及過氧化硝酸鹽陰離子,這兩個自由基是我們體內毒性最強的自由基;但同時間氫氣並不會跟毒性較弱對於我們身體有功用的自由基,例如超氧陰離子或自由基的前驅物過氧化氫。

這種只清除壞自由基,而不與對身體有功用的自由基反應的特性,太田教授稱之為「選擇性」,因此稱氫氣具有選擇性抗氧化的特性。

 

氫氣是最接近完美的抗氧化劑

基於上述的三大特性,氫氣被稱為「幾近完美」的抗氧化劑。首先,氫氣做為最小的分子,它能輕鬆進入我們身體的各個角落,包含最需要清除自由基的大腦。

我們大腦需要大量的能量以支持運作,因此會需要消耗大量的氧氣來產生能量,實驗數據指出,我們吸入的氧氣有 20% 是供大腦利用,是相當高的比例,但在產生能量的過程中會因為電子外漏等原因,造成氧氣無法順利還原成水,而產生大量自由基,因此大腦是最需要抗氧化劑幫助清除這些壞自由基。但是大部分的抗氧化劑都無法穿越保護大腦的「血腦屏障」,但氫氣因為夠小,因此能輕鬆穿越屏障,協助大腦清除壞自由基;另外氫氣的氣態性質,能藉由自然擴散迅速抵達身體每個部位,更因為這樣它不會在身體內殘留累積,不會產生細胞毒性,是非常安全的抗氧化劑。

大腦高耗氧

我們的大腦,雖然只佔體重的2%-3%,卻消耗高達20%的氧氣。

前述提到氫氣是非極性分子,讓氫氣可以輕鬆穿過細胞膜,細胞膜是由磷脂質所組成的雙層結構,它會阻擋極性分子進入,而氫氣除了夠小之外更是非極性分子,因此能自由穿過細胞膜進入細胞質,直接抵達細胞質中的一個重要的胞器 ─ 粒線體。

粒線體是我們細胞的發電廠,專門產生能量,但在產出能量的同時會有大量壞自由基伴隨產生,而氫分子能予以清除,就是因為它非極性、夠小,能穿過細胞膜進入粒線體的特性。

粒線體自由基

粒線體是細胞產生能量的地方,卻也會伴隨大量自由基產出。

最後,氫氣的選擇性抗氧化更是被稱做近乎完美抗氧化劑的重要關鍵,體內的自由基不全是壞的,毒性較弱的自由基如一氧化氮、超氧陰離子自由基等扮演這訊息傳導的重要角色,傳統抗氧化劑的還原能力過強,會破壞體內的氧化還原平衡,清除好的自由基,反而不利身體健康;而氫分子的還原力較弱反而可以「選擇性地」只跟毒性很強的壞自由基反應,予以清除。

 

結論

氫氣的三大性質讓它從不受人重視到現在成為最紅的分子,從2007年開始,短短十年間就有超過千篇關於氫氣醫學的論文產生,這在過去的科學史上是很少見的,日本也在2016年時將氫氣歸類為先進醫療氣體 B 級,未來氫分子醫學的發展真的相當值得期待。

 

 

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