氢气缓解运动疲劳：机遇与挑战

分子氢(H2)是一种无色、无味、无臭、也是自然界已知的最小的分子。以前大部分生物学家认为氢气不会与生物体内的任何物质发生反应,属于生理性惰性气体。直到2007年《自然医学》上报道了补充H2具有显著的选择性抗氧化作用和细胞保护作用后,分子氢作为一种医疗干预开始受到更多的科学关注。此后,其抗氧化、抗炎和抗细胞凋亡作用已在大量动物疾病模型中得到证实,氢逐渐引起人们重视。在人体的临床研究已经证明氢气了对包括代谢综合征、糖尿病、高脂血症、帕金森病、认知障碍、类风湿性关节炎、慢性乙型肝炎、血管功能等多种疾病的有益作用。然而,目前在运动领域相关研究并不丰富,第一个关于氢对动物进行体育锻炼的影响的研究是在2013年报道的,此后研究发现通过氢气溶解的水传递的氢似乎可以提高运动员的肌肉表现,减少疲劳,改善运动引起的酸中毒,但目前在体育领域发表的相关文章存在一定争议。另外,氢气在运动医学的实验研究、运动生理学等相关运动领域的发展较医学差的多,深入程度较低,研究主要停留在心率、乳酸、血PH等生理常用指标和最大摄氧量、最大力量、有氧耐力等运动性能方面,而涉及细胞因子、信号通路等指标的研究几乎没有。

本文将结合运动疲劳理论梳理了氢气在运动和医学方面的文献,通过阐述氢气与机体运动疲劳可能的内在机制和联系,展示了氢气的巨大潜力。文章主要从自由基代谢、酶活性机制、免疫系统、神经系统、能量和物质代谢五个方面进行论述。得出三大点主要结论:
一、1.氢可以通过直接或间接的选择性清除过量有害自由基和抑制自由基连锁反应,保证机体正常运作,保护细胞等免受过量有害自由基的攻击而维持正常功能;2.氢提高抗氧化酶和代谢酶相关活性并调节体内各种酶促反应,及时清除体内过量氧化应激的物质,提高了抗氧化酶将体内形成过氧化物转换为毒害较低或无害的物质的能力,从而保证体内生化反应的有序进行,维持正常的生理活动;3.氢在复杂免疫网络中使不同的免疫因子维持平衡包括降低促炎因子和增加抗炎因子,调控细胞自噬和细胞凋亡的相关因子,激活相关调控通路,在及时清除了有害物质同时,避免细胞过度损伤和凋亡;4.氢减轻运动诱导炎症和氧化应激对中枢神经系统的影响,同时保护和调控神经细胞的生长和修复,介导神经递质,改变大脑皮层区域和保护神经系统,延缓中枢疲劳;5.氢促进能源物质如肝糖原利用,降低血糖、胰岛素和甘油三酯水平、增加高密度脂蛋白胆固醇和降低总胆固醇,增加ATP水平,提高血液缓冲系统成分同时对机体代谢如乳酸的清除有显著的效果,使得机体中能量供应和机体利用持续而高效。综合来说,即氢从分子、细胞以及系统等多层次保护了体内细胞及细胞器的完整性和功能正常性,可能可以从多方面的缓解运动疲劳,改善运动表现。二、目前已知氢气的安全性、有效性和特异性是其区别于传统保健品的重要原因和巨大优势,在传统运动补剂或运动抗氧化剂如维生素C等仍在讨论其有效性和安全性的时候,氢气因其目前没有任何负面的安全性报道具有了其他所不具备的巨大优势,同时在医学领域所证明的有效性使得氢能在运动领域有非常大的挖掘空间,在助于缓解氧化应激和炎症的影响的同时而不废除所需的运动训练适应性和益处,可以作为理想的抗氧化剂来考虑,在运动领域相比其他补品具有更大的推广价值。
三、目前对于氢的研究进展表示,对于氢气不同的摄入方式、不同的摄入浓度、不同的摄入剂量等差异都会对效果产生不同的影响,并没有明确的剂量效应关系,且由于氢分子是一种耗散性和寿命短的分子,因此评估其在体内中的浓度有比较大的挑战,氢分子在体内不同组织器官中的停留时间均不太一样,目前该领域存在巨大空白,因此在今后的研究中需要重点考虑此方面,同时在运动中虽然已经有氢气能降低乳酸的效果,但氢的摄入能否转化为提高有氧能力的效果值得商榷,并且现有证据的质量仍然参差不齐,迫切需要开展相关深入研究有利于在运动领域的实际应用,在得出更有力的建议或结论之前,还需要对不同剂量、持续时间和给药方法进行额外的人体研究。