青光眼由于眼内压力增高导致视网膜缺血，能引起视网膜神经细胞变性。氧化应激在神经退行性疾病许多病理生理过程中发挥关键作用。青光眼氧化应激导致蛋白氧化损伤是视网膜神经细胞变性和胶质细胞功能异常的重要因素之一。
活性氧是细胞代谢过程中存在线粒体电子泄露所产生的副产物，存在一定生理功能，但如果过度增加超过细胞抗氧化能力，会导致细胞内大分子如DNA、蛋白和脂类分子的氧化损伤。氧化损伤是细胞内活性氧产生和抗氧化系统不平衡所造成的后果，超氧阴离子是各种活性氧的源头，在SOD的催化下能变成过氧化氢。大量研究表明，线粒体功能紊乱会出现氧化损伤，青光眼也存在这种类型的氧化损伤。
一氧化氮是一种重要信号分子，也是一种重要活性氧，神经细胞产生一氧化氮能激活氨基酸NMDA受体，导致神经细胞坏死。许多研究发现，一氧化氮本身也能和超氧阴离子反应产生亚硝基阴离子，亚硝基阴离子是一种强毒性自由基，能引起组织细胞氧化损伤甚至坏死。为研究一氧化氮的毒性，硝普钠经常作为一氧化氮供体被广泛使用。在神经细胞和视网膜神经节细胞培养时，硝普钠来源的一氧化氮能和超氧阴离子反应产生亚硝基阴离子造成体外细胞损伤。考虑到过去没有人报道氢气对这种损伤的效应，本研究拟开展这一研究。
2007年，该日本医科大学小组曾经率先报道氢气是一种选择性抗氧化物质，能中和羟基自由基和亚硝基阴离子造成的体外神经细胞损伤。随后大量研究证明氢气能对各类氧化损伤和炎症损伤具有保护效果，给动物饮用含氢水可对多种疾病具有改善效果。如0.8mM的氢水滴眼对视网膜缺血再灌注损伤具有改善作用，考虑到氢气的剂量比较小，难以和细胞内羟基自由基发生直接中和反应，羟基自由基在生物体内的生物半衰期只有1纳秒，说明许多生物物质能与羟基自由基发生快速反应，小剂量氢很难有效竞争中和。更难以想象的是，有学者发现0.04 或0.08 mM的氢水都可以产生一定效应。尽管日本学者发现氢能和肝脏糖原结合，延缓释放时间(个人认为这是严重错误的看法)，但仍然无法解释这一现象。总之，羟基自由基作为氢气在生物体内效应分子，其实并没有明确，或者氢气在生物体内效应分子还没有真正找到。
动物视网膜是一种比较理想的研究工具，最近视网膜整体培养系统已经建立，结合使用动物基因工程技术，能研究许多基因在视网膜上的功能，组织培养技术能连续体外培养4天，方便各种药物学研究的实施。目前视网膜培养已经在视网膜发育学、中枢神经系统发育和神经退行性疾病研究中发挥了重要作用。因此，最新研究利用这种工具作为研究氢气生物学机制的手段。
研究采用硝普钠诱导的视网膜组织损伤为模型，通过培养基溶解氢气的方法，采用MitoTMRE检测试剂盒和TUNEL分别观察氢气对硝普钠诱导导致的视网膜细胞线粒体膜电位丢失和凋亡。采用免疫组织化学检测，评估视网膜酪氨酸硝化水平和氧化应激损伤水平。视网膜损伤程度判断分别采用视网膜神经节细胞计数、内层细胞核计数和视网膜厚度。结果发现，氢气能避免视网膜细胞线粒体膜电位丢失和凋亡，减少氧化和蛋白硝基化损伤，同时能抑制硝普钠诱导的视网膜组织损伤。研究提示氢对视网膜氧化损伤具有保护作用，可能是通过清除亚硝酸阴离子实现。氢气对青光眼等视网膜病变具有潜在的应用价值。
图1、大鼠视网膜器官组织培养，氢气对视网膜的线粒体膜电位的影响。
(a)视网膜培养图。(b)视网膜线粒体膜电位染色病理显微镜图片，从上到下分别是正常的视网膜，用药物SNAP损伤的视网膜，药物损伤用氢气改善的视网膜。(c)膜电位测量数据统计图，药物损伤导致阳性面积减少，氢气改善部分恢复。
图2、氢气对视网膜细胞保护图，结果非常形象，图中箭头显示药物导致视网膜增多，氢气改善减少阳性细胞数量。
Yokota T, Kamimura N, Igarashi T, et al. Protective effect of molecular hydrogen against oxidative stress caused by peroxynitrite derived from nitric oxide in rat retina[J]. Clinical & Experimental Ophthalmology, 2015, 43(6):568-577.
