氢气作用机制不完善呼唤新假说

哲学是从更高层次上来认识一个现象或探讨一个问题。氢气生物效应机制方面，也需要哲学层面的探讨。过去比较强调氢气的选择性抗氧化效应，这种机制虽然简单流行，但存在一些明确缺陷，无法合理解释氢气效应的所有现象。这给氢气生物学概念的推广和医学应用带来不利影响，需要对氢气效应机制进行更深入探索和更科学的理论解释。最近有学者提出一个大胆且符合逻辑的假说，认为氢气效应不在于对抗氧化，而是通过影响线粒体复合物I的功能调节细胞能量代谢。这种说法目前还缺乏比较强证据，但这种探讨非常有益，值得引起学术界重视。著名神药二甲双胍也能影响线粒体复合物I，难道氢气和二甲双胍有类似作用基础？

2018年有临床研究发现，氢气对帕金森病效果不能确定，提示氢气对帕金森病等疾病治疗效果仍然需要进一步研究确定。多年前一项研究发现，给帕金森病患者每天饮用1000毫升1.6ppm氢水连续48周，可获得比较理想的治疗效果。甚至改良Hoenh and Yahr Scale分级量表1-4分（平均2分）的患者都能获得显著改善。值得注意的是，参与试验的患者发病时间平均超过4年，提示氢水对帕金森病是治疗而不是预防。帕金森病病理核心基础是中脑多巴胺神经元死亡，活性氧被认为是这种细胞死亡的重要促进因素，但是氢气对帕金森病的治疗效果没有达到经典药物非麦角类多巴胺受体激动剂作用。这个临床研究安慰剂组和氢气组都只有9人，样本量比较小是其不足。帕金森病病情缓解的基础应该是多巴胺神经细胞再生和损伤细胞线粒体功能恢复，只是阻断氧化损伤不能解释氢气对帕金森具有治疗作用。这个早期研究结论和关于促进线粒体修复的推论正确，提示氢气不只对帕金森病，对其他神经退行性疾病也应该有效果。类似研究发现，氢气能改善内皮细胞功能，循环修复效应也需要组织重建。

在抗炎症治疗方面，发现氢气能改善类风湿病患者免疫系统功能紊乱，但氢气抗氧化难以合理解释NF-κB和促炎症因子改善效应。活性氧持续刺激是类风湿免疫炎症反应持续保持的基础，炎症反应会产生更多活性氧，氢气作为活性氧清除剂打破了这种恶性循环。氢气能中和羟基自由基，能部分解释氢气对类风湿的治疗效应。

活性氧的氧化还原电位越高，其氧化活性越强，和氢气发生反应的几率越大。羟基自由基反应在生物体系中只有纳秒级半衰期，一旦羟基自由基产生，立刻容易和其周围的脂类、蛋白和核酸发生反应。羟基自由基和许多生物分子如许多氨基酸的反应速率常数是108级别，显著超过羟基自由基和氢气反应速率。氢气对帕金森病和类风湿的改善作用并不能完全用氢气抗氧化作用来解释，这说明氢气抗氧化假说存在局限性。从医学逻辑考虑，细胞内线粒体代谢基础上的组织再生是病情缓解的前提。

氢气医学效抗氧化假说存在局限，在改善代谢紊乱方面也有体现。氢气能改善缺乏瘦素受体的db/db小鼠的代谢功能，氧化应激降低和能量代谢增强和肝脏FGF21表达增加有关，这可能是氢气改善这种动物的肥胖和糖尿病原因。假如氢气中和羟基自由基和改善代谢之间存在比较大区别，氢气改善先天性代谢紊乱作用就非常有意思，这提示氢气对细胞代谢核心过程有调节作用。

大多数慢性疾病如类风湿和帕金森病，一旦发病往往都存在长期病理生理学过程，这些细胞和组织在长期病理状态中发挥重要作用。氢气等临床试验是针对已经发病患者，慢性病改善需要有病理组织改善和重构，特别是线粒体功能恢复。

为解释氢气代谢和细胞再生等效应与抗氧化之间的联系，有学者尝试从信号通路调节角度来寻找证据。仅改变某些细胞信号通路就能实现重新构建慢性病神经或免疫系统功能的作用，显然并不能让人信服。

氢气发挥作用的速度比较快，如对类风湿关节炎只需要饮用氢水4周，1小时氢气吸入就能对对血管内皮细胞功能产生改善作用。这样的快速效应，不仅需要调节细胞信号传导，更需要对细胞能量代谢根本过程进行快速切换。关键事件可能是氢气对能量代谢过程产生调节作用，特别是在活性氧产生上游阻断其过程，而不是在活性氧产生后再中和。这符合预防大于治疗的基本逻辑，减少氧化应激重点应避免这种过程，而不是等发生氧化应激后再灭火。能量代谢机制将为氢气长期应用于临床辅助治疗提供理论基础，因为能量代谢紊乱是多种疾病的病理生理学早期过程。能量代谢中心发生在线粒体，氢气对能量代谢催化核心的调节作用将在下文进一步讨论。

总之，氢气的生物学效应机制存在不能解释的问题，这客观上要求有新的假说。氢气的代谢是生理效应层面的作用，如果有酶参与则说明这种过程的生理意义更大，氢气本身是细菌代谢产物，氢化酶是代谢氢气的催化酶，而线粒体复合物I和氢化酶是同源分子，具有代谢氢气的潜在可能。根据这些相关知识，有学者提出氢气可被复合物I分解成氢原子，这一过程能减少线粒体复合物电子泄露，减少线粒体活性氧的产生，这是氢气发挥生物学效应的新机制。