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氫氣知識

氫氣生物學發展歷程

發布時間:2017-05-10 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
氫醫學研究者邀你一道思考氫氣醫學,共同闡述氫氣醫學

氫分子生物學的研究目前已經成為生命科學領域的熱點,從2007年到現在短短8年內發表的相關論文已經達到600篇。早期主要是日本、中國和美國等國家為主的實驗室開展這一研究領域,而現在包括歐洲許多著名實驗室也相繼加入到這一隊伍,這顯示出氫分子生物學的研究隊伍在不斷壯大。2010年5月,以從事氫分子生物學為主要成員的數名學者共同創辦了《醫學氣體研究》雜志,該雜志創辦以來,發表的論文中涉及到氫分子生物學的研究占50%左右,這足以說明這一領域的重要影響。關于醫學氣體的研究,過去比較知名的包括一氧化氮和一氧化碳,已經最近10多年的硫化氫。氫氣的研究是否可以成為氣體生物學研究領域的主要成員將決定于氫氣生物學效應機制的突破性研究。因為如果在作用機制上沒有突破,單純從宏觀效應上縱向研究,氫氣生物學將在生命科學領域,特別是基礎理論為主的生物學領域沒有地位。因此,從事氫氣生物學效應研究的學者必須把眼光重點放在分子機制研究上。
2008年我曾經寫過一篇文章,提出氫氣生物學研究將來有可能問鼎諾貝爾醫學生理學獎,當然需要有兩個重要前提,一是氫氣在臨床上被證明有效果并被廣泛應用于臨床,二是明確了氫氣的生物學效應機制。現在這種看法仍沒有過時,不過從這個領域國際學術研究進展情況看,并沒有看到短期內可以實現的曙光。希望中國有志向的年輕科學家迎難而上,破解這一領域的謎團,不錯過這一非常有前景的課題。
其實關于氫氣生物學的諾貝爾獎應該有兩個,一個是將氫氣生物學效應的根本道理闡述清楚,這個應該獲得諾貝爾醫學獎,另一個是將氫氣治療疾病概念推廣和應用實施方面發揮突出貢獻,因為應用這一簡單、安全、有效的方法,使幾億人類各種患者獲得生活質量的改善,大批患者應用氫氣解決了各種疾病痛苦,這個人或組織應該獲得和平獎。
  氫分子生物學的早期研究
早就有人注意到氫在低等生物重要的代謝物質,例如有的細菌可以產生氫氣,有的可以利用和降解氫氣。那么氫氣是否參與高等生物正常代謝或疾病過程,不過2007年以前這樣研究的非常稀少。
氫氣具有還原性是公認的事實,由于氫的溶解度比較低,與氧類似,但因為氧有血紅蛋白可以結合,因此氧可以順利通過呼吸大量吸收,所以一直以來,生物學家特別是潛水醫學家認為,氫氣是生理性惰性氣體。也就是說,氫氣不會與生物體內的任何物質發生反應。早期在潛水醫學領域,由于存在高壓呼吸氫的情況,溶解的量隨分壓而增加,科學家試圖證明高壓情況下,氫或許可以與氧在溶解狀態下反應,或者與自由基發生反應,但由于實驗設計問題,沒有證明該反應存在。估計一方面是因為檢測方法的靈敏度不夠,另一方面也說明氫確實不容易與機體成分發生反應。不過早在1975年有人曾證明呼吸高壓氫氣能治療皮膚鱗狀細胞癌。2001年又有人證明,呼吸高壓氫氣可治療肝寄生蟲感染引起的炎癥反應。這些研究沒有引起大家的關注,主要原因可能是高壓氫不可能作為一般臨床治療手段。在輻射化學領域,有人證明溶液中氫可與羥自由基直接反應,這同樣沒有被生物學家所關注。
回顧歷史可以讓我們清楚了解一個學科和一種思想的起源。關于氫氣生物學效應的研究,早在200多年前氫氣剛剛被發現后,就有人進行過探索。早期的研究只能簡單地觀察氫氣被動物呼吸后的反應,顯然觀察結果證明氫氣對動物沒有產生顯著的影響。關于氫氣的生物學效應,最熱鬧地當然屬于潛水醫學,因為氫氣作為人類潛水呼吸的氣體被國際許多重要的潛水醫學研究單位深入研究,作為呼吸氣體的最重要前提是該氣體的安全性,就是不能對人體產生明顯的影響,包括在極端高壓下呼吸這種氣體。許多年的潛水醫學研究證明呼吸氫氣是非常安全的,但也同時給人們一種深刻印象,呼吸氫氣對人體是沒有明顯生物學效應的。所以說萬事都存在兩面性,潛水醫學的研究給氫氣研究奠定了非常好的基礎,但也從某種程度上限制了該領域的發展,不過后來在其他領域的發現,突破了這一習慣思維,而關于潛水醫學的研究有給氫氣生物學的研究提供了非常有價值的生物安全性證據。
雖然潛水醫學認為氫氣屬于惰性氣體,但畢竟在1975年就有人開展了氫氣治療腫瘤的研究,后來2001年才有法國學者將高壓氫用于治療肝臟寄生蟲感染的研究。為什么這么長時期沒有其他學者關注氫氣在醫療上的應用,一方面關于氫氣是惰性氣體的說法已經在人們頭腦中根深蒂固,可能許多人根本不會去考慮氫氣的生物學效應,這個說法并不是憑空想像。20年前,在激光多普勒技術應用前,根據氫氣在某一組織下降的速度和該組織的血液供應有關這一特點,一種用呼吸氫氣檢測組織血流的方法在許多疾病模型中廣泛使用,該方法是讓動物呼吸高達10%的氫氣10到30分鐘,然后檢測組織中氫氣濃度的下降速度來間接計算該組織的血流量。從現在的角度看,這一檢測技術可以對許多研究的疾病本身產生一定治療作用,但從來沒有人發現這一效應,這不得不說是一種遺憾。

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