疲劳是氧化应激的典型表现，也是炎症反应的整体表现，作为抗炎症抗氧化的优秀分子，氢气抗疲劳也符合逻辑。最近德国氢气医学研究学者 Kurt Lucas，也拥有氢水和氢气改善的发明专利。多年前他自己曾经患慢性疲劳综合征，使用各种方法无效，经过饮用氢水重新恢复正常工作，他在自己的论文中详细记录了自己的经历。他最近提出，氢气和氢水对于急性和慢性疲劳都应该具有很好的防治效果，对因为运动导致的急性疲劳，对于饮酒导致的宿醉疲劳，对于细菌病毒感染导致炎症性疲劳，对于慢性病相关的疲劳，氢气都有可能具有理想效果。
疲劳有急性和慢性的区分。急性疲劳往往是在精神高度紧张和体力消耗过多的情况下产生的。例如急性过量运动如蹬山过程体现了精神和体力双重消耗，过度饮酒则是因为肝脏解毒需要消耗大量能量。疲劳也可以形成持续或慢性状态，往往是因为病毒或细菌感染造成，也经常见于严重中枢神经系统疾病如帕金森病、老年性痴呆等。
慢性疲劳综合征也称为肌痛性脑脊髓炎[ME/CFS]，Morris等对这种病的不同表现、原因和可能的改善方法进行了广泛的研究。疲劳也是由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2 (SARS - CoV - 2)引起的COVID - 19的主要副作用。在急性感染期间，超过70%的COVID - 19危重和非危重病例会出现疲劳。令人担忧的是，超过50%的患者报告称，即使经过了感染的急性阶段，他们也会出现长期疲劳。最近德国氢气医学研究学者，马普化学研究所Kurt Lucas教授写了一篇短篇通讯，认为活性氧导致的氧化应激是急性和慢性疲劳的潜在触发因素，建议使用氢气疗法改善新冠炎患者的急性和慢性疲劳。Ostojic最近也讨论了吸入氢分子作为改善COVID - 19的方法。
一、活性氧和疲劳的关系密切。
体育锻炼时，肌肉纤维会遭受额外的氧化应激，一些活性氧水平会明显升高。1990年代就有学者研究了肌肉收缩、氧化应激和疲劳之间的关系，发现采用抗氧化剂如N乙酰半胱氨酸可以防止骨骼肌疲劳。一氧化氮是一种自由基，主要由肌肉中的神经元一氧化氮合成酶催化合成。一氧化氮和超氧化物反应生成高氧化性过氧亚硝酸盐，会增加氧化损伤。饮酒后活性氧也会增加，给小鼠饮用酒精后发现，神经突触终末线粒体氧化还原稳态受到严重干扰，过氧化氢增加3倍，单胺氧化酶活性增加，过氧化氢酶活性下降。另一项研究中发现，酒精能显著降低小鼠线粒体复合物I-IV水平，过氧化氢水平大量增加。
疲劳是宿醉的一个标志。在一项针对1000名学生的调查中，约95%的参与者称疲劳是宿醉的一种症状。在动物饮酒模型种发现，氢水能减少活性氧水平，改善酶活性。这些研究结果提示，氢气具有解酒和预防宿醉的作用。
炎症是导致氧化应激和疲劳的重要因素。炎症是一个非常复杂的过程，许多疾病都伴随白细胞介素1、6和肿瘤坏死因子等炎症因子释放。炎症细胞损伤也会释放热休克蛋白和高迁移率组蛋白B1等损伤相关模式分子。炎症细胞也会大量合成一氧化氮，这种分子和其他活性氧反应产生亚硝酸阴离子，炎症因子、损伤分子和活性氧都能参与促进炎症反应，可导致炎症反应进一步加剧。
炎症因子风暴被认为是重症新冠肺炎的重要病理基础。NADPH氧化酶是膜结合酶复合物，能催化 NADPH和氧气的反应产生超氧阴离子。在急性和慢性疲劳发生发展过程中，来自线粒体活性氧的产生也特别重要。线粒体内电子传递链由复合物I-VI组成，是能量产生和合成ATP的关键部位。在生理情况下，大约0.1-0.5%的电子从复合物I泄露，电子传递链泄露的电子直接还原氧气产生超氧阴离子，后者可以在SOD催化下变成过氧化氢，这是细胞内活性氧的最重要来源。一旦遇到微生物来源病原相关模式分子和损伤细胞模式分子，免疫细胞TLR受体激活引起免疫炎症反应，受体后转录因子NFkB被激活，引起多种炎症因子和炎症相关基因表达。TLR激活也会通过肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)促进线粒体活性氧产生，TRAF6是NFkB激活后最典型的下游激活因子。TRAF6激活后能转运进入线粒体，在线粒体内使ECSIT信号整合子泛素化。这一作用能加强线粒体的氧化应激效应。这一通路可能是慢性疲劳综合征炎症反应导致能量代谢效率下降，疲劳发生的细胞学基础。炎症因子、损伤模式分子、TLR和活性氧的相互作用成为导致线粒体功能障碍的因素，这可能是新冠肺炎脓毒症发生的病理基础。通过姜黄素、NAC和氢气等抗氧化剂可以缓解这种效应也从反面提供了佐证。这里重点围绕氢气分子进行讨论。
二、氢气在人体的抗氧化作用
氢对人体来说并不陌生，通常存在于肠道中。人类肠道微生物群产生二氧化碳、甲烷、硫化氢和氢气。临床上用呼吸测试氢气和甲烷水平诊断碳水化合物消化不良症状。在2007年《自然医学》开创性论文中，日本学者太田教授小组描述了氢气是一种改善性的抗氧化气体，可选择性地减少细胞毒性氧自由基。不过氢对许多疾病的显著有益作用不能完全用活性氧清除活性来解释。
氢气能激活Nrf2转录因子活性，能促进细胞内多种抗氧化基因表达。在生理条件下，氢气非常惰性，不太可能和其他生物分子发生化学反应，除非这种物质活性极强(羟基自由基)。最近研究发现氢气发挥医学生物作用的其他机制，线粒体复合物I是从细菌氢化酶进化来的分子系统，给高等生物细胞分解氢气提供了理论可能性。神奇的是，氢气能反转线粒体内膜的电子传递方向，抑制线粒体复合物I生成超氧阴离子。虽然有大量氢气在疾病改善效应的研究论文，但其作用机制仍然不是非常清楚。
使用氢气有三种基本方法，吸入、注射氢水或饮用氢水。考虑到安全因素，一般吸入氢气浓度是1-4%。注射氢盐水的研究主要局限于动物实验，这种方法控制氢气剂量比较容易。饮用氢水是最常用的方法，氢气水可制造为包装水销售，也可用氢水机随时制备。为避免氢气泄露，包装氢水一般使用铝袋或罐。氢片也是一种比较不错的方法，一般是包含氢化镁、氢化钙或金属镁，这些物质和水反应产生氢气和对人体无害的产物。
三、氢气对运动疲劳的对抗作用。
在一个双盲安慰剂对照临床研究中，参与者在喝氢水后去运动。在未受过训练一组中，轻度运动饮用500毫升富氢水(0.8ppm)30分钟后开始。另外一群训练有素受试者喝500毫升氢更浓的水(1.0 ppm) 10分钟前开始适度运动。第一组结果发现，氢水能显著改善心理疲劳的表现，第二组结果发现，氢水能提高最高耗氧量。另一项对10名男子足球运动员的研究显示，饮用富氢水可降低血乳酸水平，减轻肌肉疲劳。一项动物研究报告称，饮用富氢水不仅有抗疲劳作用，还能降低血清中一氧化氮浓度、血糖和乳酸水平，同时可降低血清中促炎细胞因子水平。2018年，Morris等提出用氢气改善慢性疲劳综合征，但并没有专门研究探讨这种改善方法的研究证据。
四、氢气安全性是氢气可用的特别优势。
根据欧盟委员会的规定，氢分子对人体是安全的，是经过认证的食品添加剂(e949)。氢氧混合气是深海潜水员使用的呼吸气体。潜水员在深海潜水时呼吸的氢气比例高达50%。氢气改善用的剂量大约每天80毫升(6.6毫克)，这远小于潜水员使用的氢气剂量。目前不存在氢气存在毒性的任何研究证据。
结论
无论是暂时性的还是慢性的疲劳，通常都是由过度的氧化应激引起。线粒体功能紊乱也能解释疲劳过程的能量丢失过多和活性氧生成增加。小鼠细胞中，氢气能通过转录因子Nrf2激活内源性抗氧化系统。一些研究发现，氢气有利于预防疲劳发生和促进疲劳恢复。建议将氢气用于预防和改善疲劳，可以单独用氢，也可以联合其他改善方法。许多疲劳都由线粒体活性氧生成过度引起，氢气能减少氧化应激是缓解疲劳的基础。
德国马普化学研究所Kurt Lucas教授2011年经历了1个月的慢性疲劳综合征(ME/CFS)。他个人坚持每天摄入1升富氢水，持续4周后症状消失(他在一篇文章中描述的患者原来是他自己!)。德国学者将计划开展口服氢片改善慢性疲劳综合征的临床试验。
Kurt Lucas是一项国际专利为“氢分子改善性使用WO2014048953A1”的发明人和受让人。
德国：氢气对慢性疲劳综合征的神奇效果
