氢气生物学及其医学应用

近年来的研究发现,氢气可以有效抑制体内的部分活性氧,继而产生抗氧化效应,在动物实验中显示出对多种氧化应激相关疾病的良好防治作用,并在初步的临床试验中取得类似的防治效果。有关氢气生物学效应的报道从少到多,在生物医学领域展现出广阔的应用前景。目前,氢气防治疾病的作用机制尚不清楚,氢气防治多种疾病的现象难以解释,不少研究者认为氢气可能是继一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S)等气体之后又一个具有重要生物活性的气体分子,在疾病防治方面可能具有独特的发展优势。本文围绕氢气生物学效应的发现,以及氢气对缺血再灌注损伤的防治作用、对电离辐射损伤的防护效应、对炎症性疾病的防治作用、对代谢性和神经退行性疾病的作用、对减轻药物诱导损伤的影响和氢气生物学效应的分子机制等方面的研究进展,做一系统概述。     

富氢水和富氢生理盐水生物医学研究进展——临床试验

氢分子已被证实具有广泛的生物学效应,研究表明,氢气对多种疾病具有显著的治疗作用。近年来,国内外关于氢分子临床应用的报道较多,为疾病治疗提供了新的途径。饮用富氢水或注射富氢生理盐水是常用的氢气摄入方式,因其摄入简单、安全性高得到了临床广泛地关注。主要综述了富氢水在代谢性疾病、神经系统疾病、炎症性疾病、肿瘤、皮肤病及运动疲劳等的临床研究进展,旨在为富氢水和富氢生理盐水的临床应用及作用机制研究提供理论参考。     

富氢水和富氢生理盐水生物医学研究进展——动物实验

自2007年发现吸氢可有效保护脑缺血再灌注损伤以来,氢气的生物学作用被陆续发现。富氢水或富氢生理盐水作为主要的氢气干预方式已广泛应用于基础医学和临床研究中,并且已被证实对多种疾病有很好的预防和治疗作用。以往关于富氢水或富氢生理盐水的研究多是针对其医学效应的介绍,通过介绍富氢水或富氢生理盐水干预后体内氢浓度的变化情况、对正常生理功能的影响、对疾病的保护作用以及对肠道菌群的影响,并对不同动物实验中富氢水或富氢生理盐水的氢气浓度、干预介入时间点、干预时长以及每次干预剂量进行阐述,以期为氢分子基础研究提供一定的理论依据。     

崭露头角的氢气生物学

氢气（hydrogen gas,H₂）是新发现的生物气体信号分子。自2007年开始,有关H₂的生理调控活性及信号转导功能受到广泛的关注,并逐步形成了研究氢气生物学效应和分子机理的一门新学科--氢气生物学。按照实际运用范围的不同,氢气生物学也可以划分为氢医学和氢农学。在医学方面,通过多种动物模型研究和部分临床试验,发现H2具有抗氧化、抗炎和抗凋亡的作用,而且H₂对缺血/再灌注以及以炎症为基础的急性组织缺血性疾病和慢性退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病和动脉粥样硬化等氧化应激相关疾病）均具有较为理想的正面效果。在农学方面,相关报道还发现H₂可以提高苜蓿、水稻和拟南芥对非生物胁迫的耐性,调控黄瓜、番茄、猕猴桃、芽苗菜、黑大麦和食用菌的生长发育和营养品质,延长洋桔梗、玫瑰和百合切花的保鲜以及提高家畜对病原微生物的抗性。本文首先探究了氢气生物学的发展历史,提出氢医学研究思路的源头是电解水,结合H₂测定方法、内源H₂的产生途径以及氢气生物学效应的分子机理和信号转导的研究成果,从给氢方式、生物学效应以及安全性等方面,介绍了氢医学和氢农学的现状,提出选择性抗氧化机制不能完全解释现有的氢生物学效应,反映相关分子机制的复杂性和多样性。最后,针对氢气生物学的若干重要的科学和实践问题进行了展望,并提出氢医学的进一步发展还依赖于大量且可信度高的临床试验,氢农业还需要完成多年多点的大规模大田实践。     

氢气与肠道菌群的关系研究进展

目前,氢气已被证实在多种疾病中具有显著的医学效应,然而其发挥效应的分子机制并不清楚。肠道菌群被人们看作人体的一个重要“器官”,与人类健康的关系密不可分。研究表明,人类肠道菌群中存在着大量能够进行氢气代谢的菌群,这些菌群的变化可能与多种疾病的发生发展密切相关。此外,研究还发现外源氢气干预可能通过重塑肠道菌群改善炎症性肠病、脂肪性肝病等。综述了肠道菌群的氢气代谢及其与疾病发生发展的关系以及外源氢气干预通过调节肠道菌群影响疾病进展的相关研究,希望能为致力于从肠道菌群角度研究氢气医学效应的科研工作者提供帮助。     

氢气在医学领域的应用进展

氢气在能源领域的优势已日渐凸显,其在医学领域同样是一种清洁、高效、经济的治疗手段。氢医学领域主要包括氢气对疾病的基础研究和临床研究,如氢气的使用方法、剂量、对健康的促进作用、对疾病的治疗效果以及作用机理等。氢分子可以清除羟基自由基和过氧亚硝酸盐,对氧化应激和炎症相关疾病具有显著的治疗效果,同时其作为一种内源性气体,无毒无害,对人体不会造成不良反应。通过直接摄入和控制释放等方式,可以实现对脑和神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症等疾病的靶向治疗。介绍了释放氢气的不同方式及其在医学领域的研究进展,并对氢医学的科学和实践问题进行了展望,以期为氢气在生物医学领域的应用研究提供参考。     

氢气对心脑血管疾病的防治作用及机制的研究进展

以往,氢气(H_2)被认为是生理上的惰性气体。但是,近年来的研究表明,H_2具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用,在多种疾病模型中有显著的治疗效果,且在多项临床试验中也得到了较好的验证。心脑血管疾病是全世界致死率最高的疾病,严重威胁人类生命健康。本文就H_2在心脑血管疾病中的生物医学效应及其可能的分子机制进行综述,以期全面介绍H_2在该类疾病中的生物医学效应的最新研究进展,并为某些心脑血管疾病的临床治疗提供新思路。     

氢气对辣根过氧化物酶活性的影响及其作用机制的研究

氢气具有广泛的生物学功能,但氢气发挥生物学效应的靶点仍存在争论。我们前期发现,氢气可以与乙酰胆碱酯酶(AChE)直接作用并提高其活性,提示酶分子可能是氢气的潜在作用靶点。除AChE外,氢气是否还可与其它酶分子相互作用目前尚未见报道。本研究目的是探索氢气对辣根过氧化物酶(HRP)活性的影响。采用荧光光谱和紫外光谱方法检测氢气对HRP活性的影响,并对氢分子作用机制进行了深入探索。研究结果表明,当氢气浓度在饱和状态(800μmol/L)和半饱和状态(400μmol/L)下,HRP酶活性分别提高了18.42%和5.44%;荧光光谱检测表明,氢气使HRP内源性氨基酸荧光强度增强了4.15%,色氨酸到血红素中心的距离由2.85 m缩短至2.69 nm,荧光量子产率由72.8%增加至73.4%;紫外光谱检测表明,氢气可使HRP转化为高价铁的HRP I状态速率降低,同时在间歇性紫外照射后,波长在红移至HRP I状态后存在蓝移现象。以上结果提示,氢气可能改变了HRP中的组氨酸、色氨酸及天冬氨酸的微环境,导致氢键网络重构,从而使反应过程中向血红素中心传递能量的效率增加,His42-Asn70之间氢键增强,酶活增强;同时,氢气可使"H_2O-H_2O_2"为桥梁的氢键网络式催化发生变化,降低HRP I的形成速率。本研究不仅进一步证实了酶分子可能是氢分子发挥生物学作用的潜在靶点,同时对氢分子调节HRP酶活性机制的探索,为氢分子作用机制研究提供了更多的线索。     

EGFR配体生物学效应的多样性

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）的配体作为一类重要的信号分子参与了细胞功能的调节,并且和机体发育、器官形成、组织修复与稳态维持,以及疾病的发生密切相关。虽然这些信号分子具有序列和结构上的相似性,但由于这些信号分子结构上的细微差异以及它们受体信号传导上的复杂性,造成了这些信号分子（配体）生物学效应的多样性。目前,从结构和机制上,对于单个信号分子的生物学效应已有较为深入的研究,但这些信号分子之间以及信号分子与受体之间的调控网络较为复杂,并且这种调控网络对信号的精细、有序和多样化转导至关重要。本文对EGFR配体的结构及配体生物学效应多样性的分子机制进行回顾,并对未来的研究方向提出展望。     

EGFR配体生物学效应的多样性

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）的配体作为一类重要的信号分子参与了细胞功能的调节,并且和机体发育、器官形成、组织修复与稳态维持,以及疾病的发生密切相关。虽然这些信号分子具有序列和结构上的相似性,但由于这些信号分子结构上的细微差异以及它们受体信号传导上的复杂性,造成了这些信号分子（配体）生物学效应的多样性。目前,从结构和机制上,对于单个信号分子的生物学效应已有较为深入的研究,但这些信号分子之间以及信号分子与受体之间的调控网络较为复杂,并且这种调控网络对信号的精细、有序和多样化转导至关重要。本文对EGFR配体的结构及配体生物学效应多样性的分子机制进行回顾,并对未来的研究方向提出展望。