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。     

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。     

氢气生物医学研究进展

氢气以其安全、有效、渗透性强、代谢产物只有水等特点,逐渐进入医学研究者和临床工作者的视野,并在近年来快速发展。大量研究证明,氢气对于包括肿瘤、炎症损伤、代谢疾病、神经性疾病等百余种疾病具有潜在的治疗作用。2020年新型冠状病毒肺炎（新冠肺炎）疫情全球大流行期间,氢气在新冠肺炎辅助治疗中也崭露头角。对氢气在生物医学的动物学、细胞学和临床研究领域的研究进展进行了总结,并主要综述了氢气在代谢性疾病、神经退行性疾病、急救和创伤医学以及肿瘤领域的研究进展,以期为氢气在生物医学领域的应用研究提供参考。     

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。     

氢分子在皮肤疾病治疗中的潜力与前景

皮肤是人体最大的器官,其在防护环境中的物理、化学和生物危害方面发挥着关键作用。然而,当这些危害超出防御系统的抗氧化能力时,则可能导致体内氧化应激和慢性炎症的发生,并进一步损坏胶原纤维妨碍皮肤细胞功能,引起各种皮肤疾病。氢分子在医学领域具有广泛的应用前景,包括在皮肤疾病治疗领域。综述了氢分子对皮肤病的抗氧化、抗炎作用机制及给药方式,总结了氢分子在不同类型皮肤病及美容护肤方面的应用进展,并讨论了氢分子用于皮肤病治疗的安全性。氢分子有望成为预防和治疗皮肤相关疾病的有效方法。     

氢气作为新型治疗气体的研究进展

氧化损伤是大多数疾病的共同病理生理基础,氢气作为一种新型的抗氧化物质,可选择性中和毒性最强的活性氧——羟基自由基(·OH),这可能会成为预防和治疗疾病的重要手段。目前,关于氢气的医学研究逐渐升温,氢气可治疗的疾病类型已达到近百种,在研究对象上有细胞学研究、器官水平的研究和整体动物研究,并已初步涉及到临床研究。尽管如此,有关氢气效应的基础生物学机制仍有待深入探索。现结合最新研究进展,对氢气生物学效应、分子机制、摄入方式以及临床应用等方面做简要概述。     

Amperometry氢电极及其在光合细菌放氢中的应用

近年来,在光合作用,生物固氮研究领域中,人们愈来愈多地开展光合、固氮、放氢机制的研究,它不仅可以提高光合效率,使农作物达到更高的产量,而且可以探索光合生物利用太阳能光解水,获得新的二次能源——氢气的可能。在生物固氮体系中,固氮酶的氢释放,是细胞能量(以ATP或还原剂的形式)的损失,导致固氮效率的降低。因此,研究固氮生物内的氢代谢,减少放氢,提高固氮效率这个问题,引起了许多研究者的兴趣。测定氢的手段有多种,例如;质谱、气相色谱、同位素技术、微量呼吸器和Amperometry氢电极     

暗发酵-光发酵两阶段联合生物制氢技术研究进展

随着能源紧缺的日益加剧,以及化石燃料燃烧引起的环境问题逐渐突显,氢能作为一种清洁可再生能源越来越受到青睐。生物制氢与热化学及电化学制氢相比其反应条件温和、低耗、绿色,是一项非常有应用前景的技术。生物制氢从广义上可以分为暗发酵和光发酵产氢两种,其中暗发酵微生物可以利用有机废弃物产生氢气以及有机酸等副产物,光合细菌在光照和固氮酶的作用下可以将暗发酵产生的有机酸继续用于产氢,因此两种发酵产氢方式相结合可以提高有机废物的资源化效率。将近年来暗发酵-光发酵两阶段生物制氢技术进行整理分析,从其产氢机理、主要影响因素、暗发酵-光发酵产氢结合方式(两步法、混合培养产氢)几个方面进行阐述,最后指出该技术面临的挑战。     

氢气影响大鼠神经兴奋传导的研究

氢气是一种具有重要生物学功能的气体分子,可以用于神经退行性疾病、抑郁、睡眠障碍和毒瘾戒断症状等的治疗和改善,普遍认为和氢气的选择性抗氧化有关,但氢气对神经功能的调控机制尚不清楚。为了探究氢气对神经功能的调控机制,通过脑片膜片钳技术分别检测了氢瞬时作用大鼠大脑切片皮层神经细胞和饮用富氢水（8周）大鼠大脑切片皮层神经细胞的动作电位变化,以判断氢的干预是否能够影响神经兴奋的传导;利用液相色谱质谱联用仪（liquid chromatograph-mass spectrometer,LCMS）检测饮用富氢水（8周）大鼠大脑切片皮层神经递质的含量变化,以进一步探究氢气影响神经兴奋传导的具体机制。结果表明,氢气处理组与对照组相比大鼠皮层神经细胞的阈值电压、动作电位间隔和输入抗阻具有显著性差异（P<0.05）,氢气处理组静息膜电位升高,神经细胞爆发动作电位阈值升高,表明氢气可能对神经细胞膜离子通道的开放和关闭有影响,氢处理能够使皮层神经细胞兴奋性明显降低。大鼠在连续饮用富氢水8周后大脑皮层同样显现出兴奋性降低趋势,经LCMS测定,发现神经递质的含量没有明显变化。研究提示,氢气可能是通过改变细胞内外电荷差异变化或者直接影响神经细胞表面钠、钾等离子通道的打开或关闭,从而实现对神经细胞兴奋性的调节。     

试析中医药治疗心脑血管病的作用

中医药是我国医学领域中最独特的一种治疗方式,在我国有着很久的发展历程。特别是中医药在治疗心脑血管疾病的过程中给人意想不到的效果,目前对于中医药的研究成果对心脑血管疾病的作用已经有了很大的功效。本文主要对心脑血管疾病进行简要介绍,浅析当前心脑血管疾病产生的病因原理;对中医药在对心脑血管疾病患者治疗的过程中有哪些优势作用进行分析。     

长期饮用富氢水对正常大鼠生理功能的影响

大量动物实验和临床试验显示,氢气可能对疾病的预防或治疗有积极作用。尽管目前氢气的安全性已被广泛认可,但是长期氢气干预是否会对机体的生理功能产生影响还缺乏实验数据支持。为了探究长期饮用富氢水（hydrogen-rich water, HRW）对生理功能的影响,测试了长期饮用富氢水大鼠的体重、脏器重量、饮水进食及排泄量、心脏功能、血常规和血清生化指标。研究发现：富氢水对血常规/空腹血糖/肝功能无显著影响;富氢水能够显著提高大鼠血清甘油三酯水平（P＜0.05）,而胆固醇、胆汁酸和尿酸水平无显著变化;富氢水对大鼠心脏功能无显著影响;富氢水能够显著提高大鼠脑组织重量（P＜0.05）;富氢水对大鼠体重、其他脏器重量、饮食进水量和排泄量无显著影响。对富氢水干预后的长期影响效果的观察具有一定的基础研究价值和临床参考意义。     

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。     

可释放一氧化氮多模式协同抗癌纳米体系研究进展

一氧化氮(NO)气体治疗是一种新兴的癌症治疗方式,具有毒性小、便于新陈代谢的优点,可以通过破坏和抑制DNA的合成和修复、损伤线粒体细胞器等抑制癌细胞的生长。但NO气体分子的半衰期短、难以控制的特点也限制了其在肿瘤治疗领域的发展。因此,构建可控释放NO的纳米体系并结合其他治疗方案的协同抗癌机制非常重要。本文主要介绍了NO气体治疗结合放射治疗、超声治疗、光热疗法、活性氧治疗、化学治疗的协同抗癌纳米体系的构建及抗肿瘤效果,讨论了NO气体治疗和传统癌症治疗方式结合的多模式治疗在肿瘤治疗领域的潜在应用。     

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。     

生物产氢研究进展

氢能是一种清洁高效的能源。氢气可以利用工农业废料通过微生物发酵制取 ,是一种可再生燃料。文中介绍了厌氧菌、兼性厌氧菌、好氧菌、光合细菌和蓝细菌等产氢的微生物种类 ,以及它们的产氢机理。从光合细菌利用废料产氢的效率和产氢设备的研究来看 ,无疑具有很大的潜力。以产氢技术作为下一代能源开发创新的技术已引起国际社会的重视 ,具有广阔的市场前景。     

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法, 但这些方法都需要耗费大量的能源, 特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下, 生物制氢有着极大的优势, 它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用, 将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。     

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法, 但这些方法都需要耗费大量的能源, 特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下, 生物制氢有着极大的优势, 它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用, 将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。     

分子影像技术在转化医学中的应用

基础医学、药物研发和临床医学是三个不同的的领域,因此这些领域的很多生命科学研究成果经常无法及时应用于临床实践。转化医学是以疾病为中心,加速将基础研究的成果用于,临床诊断和治疗中,旨在有效的将三个领域有机结合在一起。分子影像学（molecularimaging,MI）可在活体上、在细胞和分子水平对生物学过程成像并进行定性和定量研究,为转化医学的实现提供了保证。分子影像技术采用无创的医学影像技术使活体状态下组织细胞中的特殊分子生物学特性得以直观揭示,主要用于对疾病早期诊断、疾病分期（分层）、疗效监测、指导疾病的个体化治疗以及新药的研发等领域。本文主要介绍分子影像的技术特点、其在转化医学中发挥的作用以及其在个体化治疗中临床意义进行综述。     

分子影像技术在转化医学中的应用*

摘要：基础医学、药物研发和临床医学是三个不同的的领域,因此这些领域的很多生命科学研究成果经常无法及时应用于临床实 践。转化医学是以疾病为中心,加速将基础研究的成果用于临床诊断和治疗中,旨在有效的将三个领域有机结合在一起。分子影 像学(molecular imaging, MI) 可在活体上、在细胞和分子水平对生物学过程成像并进行定性和定量研究,为转化医学的实现提供 了保证。分子影像技术采用无创的医学影像技术使活体状态下组织细胞中的特殊分子生物学特性得以直观揭示,主要用于对疾 病早期诊断、疾病分期（分层）、疗效监测、指导疾病的个体化治疗以及新药的研发等领域。本文主要介绍分子影像的技术特点、其 在转化医学中发挥的作用以及其在个体化治疗中临床意义进行综述。     

亚心型四爿藻在CCCP作用下的光生物产氢的代谢途径

以添加CCCP(羰基氰化物间氯苯腙,Carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone)的海洋绿藻亚心型四爿藻光生物制氢为研究体系,使用作用于光合系统不同位点的抑制剂研究该藻产氢过程不同时段的代谢途径。结果表明:四爿藻光生物产氢前期电子主要来自PS Ⅱ光解水以及胞内分解代谢,电子经由光合电子传递链传递至氢酶产生氢气;而后期释放的氢气则是通过不依赖光合电子传递链的发酵途径产生。产氢过程厌氧发酵代谢途径主要产物是乙酸、乙醇,其中乙醇代谢途径和氢酶竞争NAD(P)H,不利于氢气的积累。