利用氫氣消耗量估計人體羥自由基產量
已有 779 次閱讀 2013-12-17 12:12 |個人分類:氫氣醫學臨床|系統分類:論文交流
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羥自由基是機體內氧化性最強的活性氧，對生物分子可產生損傷作用，因此檢測羥自由基產量對評估氧化損傷相關疾病，如缺血再灌注和代謝性疾病等有十分重要的意義。由於羥自由基在機體記憶體在時間非常短暫，因此許多生物學研究都採用其代謝終產物間接分析含量。但這類方法難以計算人體活性氧的產生速率。最近有研究發現，呼吸氫氣或飲用含氫水可減少大腦、心臟、肝臟等器官損傷。許多證據發現，氫能夠選擇性中和羥自由基，儘管這種反應的分子基礎目前仍不清楚。
Ohsawa等還證明，呼吸氫過程中，動脈和靜脈氫氣濃度存在差異，說明氫可以被組織利用（也許是經過皮膚擴散到周圍），但目前尚無直接證據證明氫是否可被人體利用。日本學者曾經提出，經過飲用氫水，氫的消耗數量和機體自由基產量存在關係，提示氫可以在人體內發揮抗氧化作用。他們的研究發現，通過引氫水攝取的氫氣有59%經過呼吸排除體外，有38%或以下可被人體利用。經過理論推算，人體每分鐘每平方米體表面積可以利用1.0 μmol氫氣。最近，該課題組為驗證這一假說，採用呼吸低濃度氫氣，檢測氫被人體利用的規律。
研究物件為一名55歲男性志願者，為減少大腸內源性氫氣的干擾，實驗前15小時避免任何藥物、食物，先後進行7次檢測，另外4次為午餐後檢測。首先對志願者呼出氣（6分鐘）的基礎氫氣濃度進行檢測，通過一個單向閥吸入含有140–180 ppm低濃度氫氣的空氣，採集呼出氣，潮氣量檢測連續(RS330, Minato Medical Science Co., Ltd., Osaka, Japan)，每2分鐘用Douglas袋收集30秒呼出氣，隨後迅速用氣密注射器將氣樣注射到生物氣體分析儀(TRIlyzer 3000, Taiyo Ltd, Osaka, Japan)進行分析。經過公式計算最後發現，人體消耗氫氣的速率為每分鐘每平方米體表面積可以利用0.7 μmol氫氣。
這一研究顯然存在一定缺陷，首先只用一人作為研究顯然不能代表人群的資料，只利用呼吸氣體檢測氫的濃度變化作為氫被消耗的計算也完全忽略了人體的複雜性，一方面有少數氫可能和生物分子結合不能擴散出人體，檢測的敏感性也會影響計算結果。這種研究至少應該進行呼吸不同濃度氫進行回歸性研究，因為理論上呼吸氫的濃度對氫的消耗不會造成影響，呼吸高濃度和低濃度獲得類似的消耗量才能確定該研究方法的可行性，作者認為經過皮膚擴散可以忽略的看法也存在問題。
這一研究發表在一本書上，沒有寫成論文估計難以通過審稿人的裁決。
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Adv Exp Med Biol. 2013;789:315-21. doi: 10.1007/978-1-4614-7411-1_42.
Molecular hydrogen consumption in the human body during the inhalation of hydrogen gas.
Shimouchi A, Nose K, Mizukami T, Che DC, Shirai M.
Inhaling or ingesting hydrogen (H2) gas improves oxidative stress-induced damage in animal models and humans. We previously reported that H2 was consumed throughout the human body after the ingestion of H2-rich water and that the H2 consumption rate ([Formula: see text]) was 1.0 μmol/min/m(2) body surface area. To confirm this result, we evaluated [Formula: see text]during the inhalation of low levels of H2 gas. After measuring the baseline levels of exhaled H2 during room air breathing via a one-way valve and a mouthpiece, the subject breathed low levels (160 ppm) of H2 gas mixed with purified artificial air. The H2 levels of their inspired and expired breath were measured by gas chromatography using a semiconductor sensor. [Formula: see text] was calculated using a ventilation equation derived from the inspired and expired concentrations of O2/CO2/H2, and the expired minute ventilation volume, which was measured with a respiromonitor. As a result, [Formula: see text] was found to be approximately 0.7 μmol/min/m(2)BSA, which was compatible with the findings we obtained using H2-rich water. [Formula: see text] varied markedly when pretreatment fasting to reduce colonic fermentation was not employed, i.e., when the subject’s baseline breath hydrogen level was 10 ppm or greater. Our H2 inhalation method might be useful for the noninvasive monitoring of hydroxyl radical production in the human body.