多个国家的学者开展了分子氢改善各种缺血再灌注损伤的大量动物实验，包括大脑缺血、心肌缺血、肝脏缺血、肺脏缺血、肠道缺血、肾脏和视网膜缺血等，当这些组织器官缺血后再灌注时会发生严重的缺血再灌注损伤。观察发现，损伤前、损伤中和损伤后给予实验动物足量的分子氢，可以显著减轻这些组织器官的损伤严重程度，减少组织坏死。
目前认为分子氢减轻缺血再灌注损伤的主要机制在于分子氢的选择性清除自由基和抗氧化作用，显著减少氧化损伤标志产物，如DNA氧化损伤终产物8-0HdG、脂质过氧化终产物MDA和4-HNE等，并且显著减轻病灶组织细胞的凋亡和坏死。
分子氢对缺血再灌注的改善效应示意图
