分子氢(H2)在许多疾病中被认为是一种预防和治疗的医用气体。探讨在获得性瓣膜缺损的体外循环(cardiopulmonary bypass, CPB)手术中，氢分子作为麻醉成分对红细胞(RBC)功能状态和心脏活动功能指标的潜在影响。本临床试验纳入20例转诊至俄罗斯下诺夫哥罗德专科心脏外科临床医院(Specialized Cardiosurgical clinical Hospital, Nizhny Novgorod)的CPB下择期手术患者。24例患者随机分为两组。第1组(研究组)12例，气管插管后即刻通过呼吸机呼吸回路通过面罩吸入浓度为1.5 - 2.0%的H2，并麻醉至整个手术过程。第2组(对照组)12例，未给予H2。在四个阶段从外周静脉和桡动脉抽取血液样本:麻醉引入后即刻(第一阶段)、CPB开始前(第二阶段)、CPB结束后即刻(第三阶段)和术后24 h(术后早期)(第四阶段)。与对照组相应指标相比，吸入氢气的研究组电泳迁移率增加，红细胞代谢增加，红细胞聚集减少。氢气吸入研究组患者术后第1天氧化应激表现下降最为明显。氢气吸入研究组术后第1、3天心肌收缩功能指标与对照组比较，差异均有统计学意义。吸入氢气可改善红细胞功能状态，有利于术后早期的康复。这些数据表明，麻醉过程氢分子吸入对体外循环患者具有保护作用。
这一关于氢气的临床研究是俄罗斯学者最近发表在《医学气体研究》上。
Deryugina AV, Danilova DA, Brichkin YD, Taranov EV, Nazarov EI, Pichugin VV, Medvedev AP, Riazanov MV, Fedorov SA, Andrej YS, Makarov EV. Molecular hydrogen exposure improves functional state of red blood cells in the early postoperative period: a randomized clinical study. Med Gas Res 2023;13:59-66
心血管疾病是导致死亡和生活质量下降的主要原因根据世界卫生组织的统计，每年有超过1 600万人死于心脏病。心脏瓣膜病占心脏病变的25%。它是全球第三大死因，仅次于缺血性心脏病和高血压等主要死因外科治疗获得性瓣膜缺损仍然是缓解症状和心力衰竭最有效的治疗方式只有瓣膜置换术才能治愈瓣膜疾病然而，体外循环(cardiopulmonary bypass, CPB)心脏手术在神经反射调节、体液活动和代谢状态的各个层面都伴随着多向变化。
血液流变学因素在获得性心脏瓣膜病的发病机制中起着重要作用。心脏手术术后缺血/再灌注损伤、炎症反应、手术组织创伤、氧化应激和内皮功能障碍等并发症发生率较高。这些因子对全血黏度有直接和间接的影响血液粘度的增加高度依赖于微循环中的低血流量。红细胞(RBC)在低切变率下发生聚集，并增加血液粘度。低剪切速率常可导致血细胞，特别是红细胞的异常所产生的细胞动力学的不规则红细胞膜性质是血液流变学和微血管血流动力学的重要决定因素之一，并影响剪切速率和红细胞聚集
为了保持其流变性和功能特性，红细胞配备了广泛的抗氧化系统。近年来的实验研究表明，分子氢(H2)是一种具有独特性质的新型抗氧化剂。在过去的十年中，一些研究表明H2与最具细胞毒性的活性氧发生反应。从而防止氧化应激，有效保护细胞自2007年发现H2具有选择性抗氧化特性以来，多项研究表明其在多种人类疾病中具有治疗作用，其发病机制与活性氧的毒性作用有关。我们以前已经证明了H2在心脏手术病人中的抗氧化作用此外，在动物模型实验中，H2还具有抗炎、防止细胞死亡、抗过敏和促进能量代谢的作用在动物模型实验中应用H2的研究表明，吸入H2气体可显著减轻缺血或心肌梗死引起的再灌注脑损伤根据磁共振成像数据和美国国立卫生研究院卒中量表评分，急性脑缺血患者吸入3% H2气体1小时，每天2次，持续7天可缩小梗死面积
心血管系统的病理改变也与缺氧、酶系统激活或抑制引起的膜心肌细胞的破坏有关，最终导致脂质过度过氧化和脂质过氧化过程中毒性产物的蓄积，[18]，这是导致器官和组织继发性损伤的原因。因此，研究心脏病人的脂质过氧化过程及其纠正的相关性是毋庸置疑的。H2通过与强氧化剂、直接反应减轻氧化应激，但也间接通过调节多种基因的表达，在炎症、凋亡、和代谢等过程中发挥多方面的作用。
与其他已知的抗氧化剂相比，氢气具有多种治疗效果。首先，它的小分子尺寸允许它穿透任何生物膜，包括线粒体，氢气在线粒体中抑制细胞毒性自由基的形成，并进入细胞核，氢气在细胞核中阻止DNA的氧化破坏。其次，H2选择性地与自由基反应，它主要中和细胞毒性自由基(OH-和ONOO-)，而不影响活性较低的信号分子此外，H2是一种条件惰性物质，在水溶液中的氧化还原电位为零;即使以高浓度气体混合物的形式长期暴露，也不表现出毒性
在此基础上，本研究旨在通过改善红细胞的电动、聚集、代谢和抗氧化参数，探讨H2作为麻醉成分在CPB下获得性瓣膜缺损外科治疗中的潜在作用。
