慢性阻塞性肺疾病是全球范围内的公共卫生挑战，同时也是慢性病患病和病死的主要死亡原因。目前的治疗原则主要为戒烟及以支气管扩张剂为主的药物治疗，肺康复治疗亦可改善症状和生活质量，但总体疗效并不理想。
氢气治疗作为一种新的医学干预方法，受到越来越多的关注，近几年已开始应用于呼吸系统疾病。
一、慢阻肺的研究背景
随着我国现代化建设的发展，环境问题日益严峻，同时我国还面临着人口老龄化的问题，慢性阻塞性肺疾病(COPD)、慢性支气管炎等呼吸道疾病正在逐年增多。COPD目前居全球死亡原因的第4位，到 2020年将成为世界第三大死亡原因，并将位居世界疾病经济负担的第5位。
我国的COPD患者人数也在急剧增长，王辰院士团队于2018年4月在《柳叶刀》上对中国肺健康研究计划做出的报告提出：我国到目前为止已经确诊的COPD患者约有1亿人之多，占全世界COPD患者总人数的25%，而且从2002至2012年同年龄组人群COPD患者人数增长了5.5%，COPD患者总人数增长了约67%。因此，对于COPD患者的有效治疗迫在眉睫。
治疗COPD的关键是尽早主动戒烟和脱离污染环境。此基础上，在临床医师的指导下给予患者药物治疗和根据个体差异制订肺康复治疗计划。其中，支气管扩张剂是治疗COPD患者的基础药物，可缓解呼吸困难等症状，长期使用可起到预防和改善症状的作用，主要包括β2受体激动剂、抗胆碱药物、茶碱等[4-6]。这些基础药物不同程度地发挥扩张气道、舒张气道平滑肌、抗炎、抗氧化等作用。
人们一直不断探索比较治疗COPD的药物，但大量病例统计及荟萃分析表明其实际疗效仍然有限，药物治疗并不能完全缓解COPD患者的症状。目前亟需一种新治疗方法改善患者的症状，改变COPD的自然病程。
二、氢气医学研究
氢气是一种常温下性质相对稳定的气体，来源广泛，可作为一种清洁燃料使用。近年来氢气作为一种可以用于医学治疗的气体，逐渐引起学者们的关注。氢氦氧混合气体用于深海潜水中。最近，很多学者将氢气作为一种治疗方式，进行了多项研究，氢气已知的治疗机制有抗炎、抗氧化应激、抗凋亡、调节信号转导等，通过不同形式氢的治疗机制进一步了解其对COPD的影响。
2001年，Ghar ib等应用氢气治疗血吸虫病相关慢性肝炎动物模型，测量肝纤维化、NOSII活性、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性、脂质过氧化物浓度等一系列指标，证明氢气对肝损伤具有显著的保护作用，首次提出氢气抗炎作用的结论，并提出氢气可能通过清除羟自由基来防止炎症的。
Chen等通过用不同浓度的氢气干预由LPS 刺激的RAW264.7巨噬细胞，通过测量TNF-α，IL- 1β，高迁移率族框-1(HMGB1)和IL -10等炎性细胞因子在不同时间点的水平，清楚地提供了证据表明氢气通过抑制释放促炎细胞因子和促进抗炎细胞因子的释放而在LPS活化的巨噬细胞中发挥抗炎作用，并指出氢气的抗炎作用可能由引起血红素加氧酶-1(HO-1)的表达和活化介导完成。
Buchholz等通过氢气治疗小肠移植(SITx)中缺血/再灌注(I/R)损伤，减少TNF-α， _IL-6，IL-10，NF-κB等炎症因子的产生发挥抗炎症作用，氢气明显改善移植所致的肠移植损伤和受体全身炎症反应。肠壁运动可因移植诱导而受到抑制，氢气减弱外肌内促炎细胞因子的诱导，保护黏膜屏障，降低组织MDA水平，改善抗氧化状态。此外该研究还证明，氢气能显著减轻宿主肺的全身炎症反应。此外，氢对急性胰腺炎、炎症性肠病(IBD)等疾病也具有抗炎作用。
1975年Science发表的一项研究给予患有皮肤鳞状细胞癌的白化无毛小鼠高压氢气(氧气2.5%:氢气97.5%)连续治疗2周后，肿瘤有明显的退行性改变，提示高压氢气治疗皮肤恶性肿瘤有效，并提出氢气抗皮肤肿瘤机制可能与氢气抗氧化消除自由基的作用有关。由此猜测高压氢疗法也可能对其他类型的癌症有重要的治疗意义。
尽管医学上已经知晓线粒体损伤对人体的重要意义，但目前临床中抗氧化剂的治疗效果有限。Ohsawa等提出氢气可作为一种有效的抗氧化剂，直接吸入2%的氢气，可以其极易扩散的物理特性，快速有效地穿过细胞膜，到达细胞线粒体内部，抵抗细胞毒性反应，通过对抗ROS自由基中的·OH保持线粒体膜电位，维持ATP合成，防止DNA损伤，减少脂质过氧化，从而发挥抗氧化应激的作用，显著改善I/R型脑损伤的程度。
研究证实氢(包括它的多种存在形式氢气、富氢水、氢盐水等)对肝、心肌的缺血再灌注损伤、小鼠基因缺陷慢性氧化应激损伤、2型糖尿病、帕金森病、应激引起的神经损伤、化疗药顺铂引起的肾损伤具有抗氧化应激的作用。
Chen等用TUNEL(末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸缺口末端标记技术)测定胰腺腺泡细胞中的细胞凋亡，用免疫组织化学法检测增殖细胞核抗原(PCNA)和NF-κB的表达，不仅证实了氢能够抑制中性粒细胞浸润，脂质氧化和胰腺组织水肿，而且进一步说明氢处理对急性胰腺炎具有保护作用，其效果可能是由于其抑制氧化应激，细胞凋亡，NF-κB活化和促进腺泡细胞增殖的能力。
Kawamura等的研究中指出在吸入氢气后，移植肺的脂质过氧化明显降低，表明氢气对移植肺具有抗氧化作用，并且2%氢气暴露可明显阻断多种促炎介质的产生，通过诱导抗凋亡分子B细胞淋巴瘤-2和B细胞淋巴瘤-特大型而减少凋亡。
综上，氢可同时作用于细胞反应的多个环节，如氧化应激、中性粒细胞浸润、细胞凋亡、炎性介质的释放等。近年来多项研究表明氢气可以用来治疗COPD。
