血管内皮细胞一氧化氮和超氧阴离子之间的氧化还原平衡是血管功能的重要因素，这种平衡被打破是内皮功能紊乱的重要表现。
氢气分子作为新的抗氧化物质，发现能特异性中和羟基自由基和亚硝酸阴离子，亚硝酸阴离子是一氧化氮和超氧阴离子的反应产物。考虑到氢气是羟基自由基的选择性抗氧化物质，那么可以作为分析羟基自由基破坏血管功能的重要工具。
日本的氢水研究学者，已经在2014年和2020年先后发表两篇临床试验研究论文，分别从血流介导血管扩张试验和反应性充血指数两个指标，证明饮用氢水后健康人血管内皮细胞功能显著提高。
2014年，日本福冈Haradoi医院心内科学者Sakai T等在Vasc Health Risk Manag杂志发表论文，观察了高浓度氢水对健康志愿者肱动脉血流介导血管扩张检查FMD结果的影响。受试者随机分成2组，高浓度氢水组饮用500毫升氢水，安慰剂对照组饮用普通饮用水。内皮功能使用肱动脉血流介导血管扩张检查。首先对肱动脉管径和FMD基础数进行检查，受试者饮用氢水和安慰水即可或每30分钟间隔进行多次检查。
检查结果发现，高浓度氢水组（8男8女）FMD饮用氢水后从6.80%±1.96%上升到7.64%±1.68%。对照组从8.07%±2.41%降低到 6.87%±2.94%。高浓度氢水组FMD与基础值的比例变化比安慰剂对照组更显著(P<0.05)。研究结果提示氢气能通过中和剪切应力诱导的活性氧如羟基自由基，对保护和维持一氧化氮介导的正常血管调节反应有作用。
2020年5月，来自日本东京新宿医学研究所风湿病科Ishibashi T博士在线发表在Plos One的论文，为了确定氢气对改善周围血管内皮功能的效果，研究向参与者提供高浓度氢气水，并在手指血管系统中测量RHI。68名志愿者被随机分为两组：安慰剂组(n = 34)喝含分子氮(N2)的水，高氢气组(n = 34)喝高氢气水(含7 ppm氢气，500毫升水含有3.5 mg约40毫升氢气)。测量RHI时间分别是，服用氢水水前、第一次服用后1小时和24小时，以及每天服用高氢气水或安慰剂后，连续14天进行。采用重复测量混合效应模型统计分析数据。研究结果发现，饮用高浓度氢水组志愿者RHI改善明显大于安慰剂组。
图示：研究模式图
第一次高氢气水摄入24 h后，RHI改善就达到22.2% (p<0.05)，连续高氢气水饮用2周后，RHI改善达到了25.4% (p<0.05)。结论：每日饮用高氢水能改善PAT试验评估的动脉或小动脉内皮功能。结果表明，持续饮用高氢气水有助于改善心血管健康。
