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氢气是近年来生物医学领域的明星分子，通过吸入氢气或饮用含氢气的水，都可以产生抗氧化抗炎症等作用，不仅对人类和动物能产生疾病治疗和健康促进作用，也能对植物产生理想效果，引起临床医学和农业等领域的极大关注和重视。由于氢气对人体和环境安全性高，吸引许多学者和工程技术人员热衷于将氢气开发为疾病治疗药物、健康促进和农业增值手段。
越来越多研究表明，氢气在不同生物系统中有广泛作用，但氢气作用的分子过程仍然存在疑问。目前主流的观点认为，氢气主要是通过选择性中和羟基自由基和亚硝酸阴离子等强活性自由基，在不干扰氧化还原平衡，不影响信号功能活性氧基础上，能降低氧化应激导致的氧化损伤，且可以保留氧化应激信号或激活效应。但是氢气和羟基自由基反应本身仍然存在细节不明确，特异性难以保证的疑问。且选择性抗氧化难以流畅解释氢气效应在分子层面上的广泛性和过于理想化的效应特征。
氢气某些效应能通过调节血红素加氧酶-1，虽然确切机制仍然不十分明确。也有人提出，氢气能通过还原Fe3+的来传播其效应，本综述将重点从这一作用为切入点，阐述氢气生物学效应是立足于还原高铁血红素的Fe3+。当然这仍然属于理论性探讨或假说，尚需要进行全面系统的实验研究。作者认为，对血红素辅基的蛋白质的分析有助于阐明H2的生物学机制，以及将氢气作为疾病或康复治疗药物的重要基础。
血红素(heme)是血红蛋白中的非蛋白质的铁卟啉组分，亦见于其他呼吸色素及其他动、植物细胞，分子式为C34H33N4O4FeOH，色深红，可溶于水。是原卟啉的亚铁衍生物。广义上是铁原子与卟啉环上 4个吡咯基的配位螯合物。因螯合的铁为二价(Fe2+)或三价(Fe3+)而区别为亚铁血红素（狭义的血红素）和高铁血红素。血红素为血红蛋白和某些氧化还原酶的辅基，参与生物体中氧的传递和氧化还原作用。
铁原子和6个配位体结合，有形成作为络合物的八面体结构倾向．在血红素蛋白质中．除卟啉的4个氮以外，与蛋白质的组氨酸残基的咪唑环或甲硫氨酸残基的两个或一个硫结合，进而再和其它分子结合．在细胞色素中是铁原子和蛋白质中的二个基团结合，由于它的价数变化（Ⅱ—Ⅲ）而起电子传递体的作用。血红素蛋白中最著名的是血红蛋白，其实细胞内也有许多运输氧气的蛋白，例如细胞红蛋白，肌红蛋白和神经红蛋白，细胞线粒体内参与电子传递的细胞色素如细胞色素c也是血红素蛋白。许多氧化还原催化酶如过氧化氢酶，脯氨酸羟化酶（低氧诱导因子相关），一氧化氮合成酶，这些著名的功能蛋白都含有血红素。
由于高铁血红素和亚铁血红素对血红素蛋白的功能影响巨大，背景可参考血红蛋白携带氧气的功能，如果氢气能将高铁血红素还原成亚铁血红素，那么氢气对生物体的氧化还原过程和多种酶催化过程的影响就只能用巨大来描述了。又因为高铁血红素变成亚铁血红素虽然影响一些生化过程，但不会导致生物系统的功能危害，甚至都不会产生不良后果，这种调节作用正好符合氢气的高贵效应特征。
主要参考英国学者Hancock的综述Molecular Hydrogen: Redox Reactions and Possible Biological Interactions。
