人體臨床雙盲證實：吸氫氣能降低氧化壓力
這個研究算是相當具有指標性，有三個原因：一是人體試驗的證據，且為高等級的雙盲研究。研究對37名受試者氫氣吸入後立刻和24小時後血液中氧化壓力指標進行分析。 二是研究結果發表在國際自由基生物醫學的會刊《自由基生物醫學》雜誌上，算是自由基醫學的頂尖期刊。 三是受試者屬於平均年齡33歲的健康人（雖然是針對氧化壓力相對高的受試者）。
作者單位
阿拉伯聯合大陸國阿吉奧米克斯醫療實驗室
塞普勒斯國際大學醫學院
阿拉伯聯合大陸國精密健康臨床實驗室
研究亮點
- 進行了氫氣吸入對血液活性氧（活性氧）水平影響的評價。
- 招募了37名參與者進行研究，並分成測試組和對照組。
- 治療後立即測量活性氧水準，並在24小時後再次測量。
- 測試組顯示出血液中活性氧水平的顯著降低。
- 研究結果表明，氫氣吸入在減少氧化壓力方面是有效的。
活性氧物種（活性氧）在生理過程中扮演關鍵角色。 然而，活性氧與抗氧化劑之間的失衡傾向於前者會導致與多種病理狀態相關的氧化壓力。 由於其獨特的屬性，包括卓越的滲透性和選擇性抗氧化能力，氫氣（H2）已成為一種重要的治療劑。 氫氣吸入療法（HIT）作為對抗氧化壓力的有希望的策略而受到關注。
在這項隨機對照研究中，我們旨在評估HIT在降低血液中活性氧水準的有效性。 招募了37名活性氧水準升高（d-ROMs值>350 U.CARR）的參與者參加研究。 參與者被分為測試組和對照組。 測試組參與者接受了氫氣吸入療法，然後在治療後立即以及24小時後測量他們的血液活性氧水準。 他們的結果與未接受氫氣吸入療法的對照組參與者的結果進行了比較。 測試組在治療後顯示出血液中活性氧水平的顯著降低。 這些發現表明氫氣吸入療法在減少氧化壓力方面的有效性。
氫氣吸入：每分鐘供氣量1447毫升氫氣/723毫升氧氣混合氣，pem氫氣發生器技術製備的氫氣氧氣混合氣吸入機。 吸入時間為60分鐘。 分別在吸入前，吸入後和吸入後24小時對受試者血液中氧化壓力指標進行分析。
以下為全文，供類專業讀者閱讀。
氫氣介紹
氫氣，作為宇宙中最豐富的元素之一，因其獨特的特性而作為一種吸引人的治療選擇受到了廣泛關注。 作為最小和最輕的分子，氫氣（H2）表現出了顯著的滲透性，能夠輕鬆穿透細胞膜進入線粒體和細胞核等亞細胞結構。 其高擴散性使得氫氣能在各種組織和器官中發揮治療作用。
活性氧物種（活性氧）是細胞代謝的自然副產品，包括超氧陰離子自由基（O2•−）、過氧化氫（H2O2）和羥基自由基（•OH）。 活性氧在許多生物過程中扮演著關鍵角色。 我們的身體通過消耗抗氧化劑來對抗活性氧，以維持生理所需的活性氧量。 在氧化壓力條件下，活性氧與抗氧化劑之間出現失衡，被認為是許多病理狀態的根本原因，包括哮喘、心血管疾病、炎症和某些精神健康障礙。 長期的氧化壓力可以誘導細胞和DNA損傷，可能導致器官功能障礙和疾病進展，最終導致細胞死亡。 反應性氧代謝物衍生物（d-ROMs）測試越來越被認為是評估氧化壓力標記的首選方法，特別是血漿有機過氧化物。
氫氣被視為一種選擇性抗氧化劑，能夠清除有害的活性氧。 氫氣可以通過多種途徑給葯，如吸入氫氣、口服攝入富含氫氣的水、靜脈注射富含氫氣的鹽水、氫氣水浴或滴眼液。 在這些給葯途徑中，吸入被發現是一種有效且快速的方法，特別是針對急性氧化壓力。 因此，氫氣吸入療法（HIT）正迅速成為一種新穎有效的治療氧化壓力影響的方法。 氫氣的影響在氣體從系統中移除後可以持續更長時間。 沒有已知的酶能有效中和•OH。 因此，•OH會非選擇性地與生物分子反應。 氫氣充當還原劑，可以穿透細胞膜並中和對身體有害的活性氧，如•OH和過氧亞硝酸鹽（ONOO−），同時對O2•−和H2O2幾乎無影響， 從而保持它們的生理功能和內環境穩定性。 文獻回顧揭示了氫氣療法克服氧化壓力的潛力。 此外，HIT的效果已在許多疾病模型中得到證實，包括神經系統疾病、眼部疾病、肺部疾病和癌症。 然而，這些研究集中在評估HIT對各種參數的影響，而不是血液活性氧水準。
因此，本研究的目的是評估HIT對血液活性氧水平的影響。 參與者接受了篩查以確定他們的活性氧水準，只有那些表現出高水準活性氧（d-ROMs值大於350 U.CARR）的個體被納入研究。
研究方法
參與者和研究設計：在這項隨機對照研究中，共有67名候選人接受了活性氧水平評估。 在這些候選人中，30名d-ROMs值低於350 U.CARR的個體被排除在外。 因此，剩餘的37名d-ROMs值超過350 U.CARR的參與者被納入研究，並隨機分配到兩個組：18名參與者組成了研究組（氫氣組），而19名參與者組成了對照組。
由於缺乏安慰劑設備，該研究未能完全按照盲法協議執行。 儘管如此，數據的收集和分析是在盲態條件下進行的。 為了在這些程式中保持盲性，實驗室技術人員和其他涉及過程的工作人員不知道參與者的組別。
該研究遵循《赫爾辛基宣言》的原則進行，並獲得了塞普勒斯國際大學倫理審查委員會的倫理批准（批准號：EKK23-24/008/11）。
氫氣吸入治療
分配到氫氣組的參與者使用分子氫吸入設備H-2000（由韓國Hue Light Co. Ltd.製造）進行了一小時的氫氣吸入治療。 根據製造商的規格，該設備每分鐘產生1447毫升分子氫和723毫升氧氣，純度超過99.99%，壓力為1巴。 該設備通過聚電解質系統操作，利用質子交換膜（PEM）分離無菌蒸餾水並生成氫氣。 每位參與者使用新的無菌鼻導管進行吸入。 相反，對照組沒有接受任何氫氣吸入治療。
活性氧水平評估
氫氣組的參與者在三個時間點測量了他們的活性氧水準：在一小時氫氣吸入治療前、治療後立即以及治療後24小時。 同樣地，未接受氫氣吸入治療的對照組參與者也在初始、一小時後和24小時後進行了活性氧水平評估。
使用FRAS5 -自由基分析系統和d-ROMs試劑盒（義大利H&D srl.）按照製造商的說明評估了活性氧水準。 通過手指刺血收集約200微升血液樣本，並測量血漿過氧化物水準。
d-ROMs測試基於Fenton反應，這是一個兩步過程。 首先，血漿樣本中的氫過氧化物（ROOH）與反應介質中的鐵離子（Fe2+， Fe3+）在酸性緩衝液中反應，生成烷氧基（RO•）和過氧基（ROO•）自由基。 隨後，這些自由基氧化反應介質中的烷基取代芳香胺，形成N，N-二乙基-對苯二胺自由基陽離子，其特徵是粉紅色。 這種自由基陽離子的吸光度在505 nm處測量，與樣本中的ROM濃度成正比。
d-ROMs結果以Carratelli單位（U.CARR）表示，其中1 U.CARR對應於0.08 mg的H2O2/100 mL。 d-ROMs測試因其簡單、快速、成本效益高、實用性和易於設置而被認可。
統計分析
所有統計分析均使用R軟體（版本4.3.1）進行，這是一個開源的統計計算和圖形環境。 該軟體由R統計計算基金會開發。
研究結果
氫氣組參與者的平均年齡為33歲，年齡範圍從25到45歲。 相比之下，對照組個體的平均年齡為35.8歲，範圍從22到48歲。 這些差異在統計學上不顯著，因為獨立t檢驗得出的p值為0.247，超過了0.05的閾值。 氫氣組包括14名男性和4名女性，而對照組包括9名男性和10名女性。 這些性別差異預計不會影響d-ROMs結果。
3.2 d-ROMs測試結果
氫氣組和對照組的d-ROMs測試結果分別呈現在圖1和圖2中。 數據清楚地顯示，與吸入治療前（T0）相比，氫氣組參與者在氫氣吸入治療後1小時（T1）和治療後24小時（T24）的d-ROMs值都顯著降低。 相比之下，對照組在一小時或24小時後的d-ROMs值沒有顯著變化。
圖1. 氫氣組在進行HIT前後的d-ROMs測試結果
圖2. 對照組的d-ROMs測試結果
圖3展示了氫氣組參與者在一小時氫氣吸入治療結束後（R1）和治療後24小時（R24）與基線d-ROMs水準相比的百分比降低情況。 一小時氫氣吸入治療後記錄的平均降低為15.0%，範圍從-8.8%到39.7%，而24小時後記錄的平均降低為23.3%，範圍從4.5%到43.8%。 觀察到的24小時後的降低表明，氫氣可能在停止氣體暴露後對減少參與者的活性氧水準有持久效果。
圖3. 氫氣組d-ROMs的百分比降低
圖4. 展示了氫氣組參與者在T0、T1和T24時間點氫氣吸入治療前後的交互箱形圖d-ROMs值。
進行了配對樣本t檢驗，比較了氫氣組參與者在（T0 vs T1）和（T0 vs T24）的d-ROMs值，結果分別為（t統計量：3.79，p值：0.001458）和（t統計量：6.49，p值：0.000006）。 兩個p值都遠低於0.05的閾值。 這些發現表明，氫氣吸入治療後，活性氧水準有統計學上的顯著降低，且在24小時點的降低比1小時點更明顯。 因此，這表明氫氣吸入治療可能對降低H2參與者的活性氧水準有顯著且持久的效果。
進行了ANOVA測試，以比較氫氣組和對照組在每個時間點（T0H2 vs T0Control）、（T1H2 vs T1Control）和（T24H2 vs T24 Control）的d-ROMs值，結果分別為（F統計量 = 7.61，p值 = 0.0092），（F統計量 = 0.05，p值 = 0.8196），和（F統計量 = 6.57，p值 = 0.0149）。 這些發現表明，在氫氣治療前和治療後24小時，氫氣組和對照組之間的d-ROMs值存在統計學上的顯著差異。 然而，在氫氣治療後1小時未觀察到顯著差異。 這表明氫氣治療對活性氧水平的影響在24小時後變得顯著。
研究討論
在這項研究中，我們展示了氫氣在降低血液活性氧水準方面的有效性。 氫氣減少活性氧的機制涉及多個過程。 氫氣可以通過氣態擴散滲透細胞膜並到達胞漿、細胞核和線粒體，中和細胞結構內的有害活性氧如•OH和ONOO−。 氫氣作為有害活性氧分子的電子供體。 例如，它通過以下化學反應清除•OH：
H2 + •OH → H2O + •H
- H + O2− → HO2−
由於高啟動能，氫氣與•OH之間的反應速率相當低。 儘管如此，中國學者Jin等人指出，血紅蛋白中的鐵卟啉催化了體內與氫氣相關的反應。 還有人提出，氫氣選擇性地清除•OH而不是其他活性氧，歸因於•OH與其他活性氧相比體積較小。 較小的體積促進了•OH和氫氣穿透血紅蛋白蛋白的多孔通道並與其中的鐵卟啉發生反應。 另一方面，Liu等人提出，氫氣選擇性地與最強氧化劑如•OH和ONOO−相互作用，這是因為它們與其他活性氧相比具有更高的反應性。
我們的研究展示了氫氣對活性氧水準的影響在氣體暴露停止後24小時變得顯著。 這種持續效應也在高氫水的管理中觀察到，其中氫氣對氧化壓力的影響即使在患者停止飲用高氫水4周的洗脫期期間也依然存在。 此外，Sano等人報告說，在豬身上單次吸入氫氣一小時後，在靜脈血中仍可檢測到氫氣。 在氣體暴露停止後系統中氫氣的持續存在可能導致在24小時相比早期時間點出現更明顯的累積效應。
這項研究受到了一些限制。 參與者數量限於37人，將研究擴展到更大的樣本量將提供更全面的數據。 另一個限制是沒有安慰劑裝置; 雖然呼吸空氣的設備將是理想的，但無法獲得與氫氣吸入設備形狀相同的類似設備。 此外，由於成本限制，氫氣吸入次數相對較少。 儘管存在這些限制，研究仍然取得了統計學上的顯著結果。 然而，未來的研究應考慮進行更大參與者群體的研究，整合安慰劑設備，並增加吸入次數。
結論
這項隨機對照研究表明，氫氣吸入治療（HIT）有效地減輕了氫氣組參與者的活性氧水準。 結果顯示，治療後24小時活性氧水平顯著降低。 這些發現表明，氫氣吸入治療是對抗氧化壓力及其相關病理條件的有希望的治療選擇。
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