1、急性缺血/再灌注损伤
（1）中风与心肌梗死
对于卒中和心肌梗死，恢复缺血组织血流的成功治疗策略与再灌注损伤有关。活性氧是导致组织缺血再灌注损伤的重要病理基础。在动物模型中，再灌注前吸入2%氢气已被证明可以减轻冠状动脉再灌注期间发生的缺血/再灌注损伤(IRI)，梗死面积显著减小(41.6% vs 21.2%)。富氢生理盐水(0.6 mM)可减少凋亡IRI (tunel阳性细胞:15% vs 24%)，缩小梗死面积(9.8% vs 32.1%)，并改善再灌注24小时后的心功能参数。氢气生理盐水(0.6 mM)也被证明可以减少梗死面积以及氧化应激和炎症。在小鼠中，单独或与一氧化氮(NO)联合吸入2%的氢，可缩小缺血再灌注后的梗死体积。氢/NO组合也与IRI后心脏功能的保存有关。这些发现表明，患者可能受益于氢吸入作为一个附加的经皮冠状动脉介入程序。活性氧在脑缺血再灌注损伤中产生，并对脑损伤起重要作用。再灌注时吸入2% ~ 4%氢气可降低大脑中动脉闭塞再灌注后大鼠梗死体积；在这个模型中，在缺血期间吸入氢对梗死面积没有影响，因此要产生影响，必须在再灌注后使用氢，这是所有器官保护分子的情况。在实验性肝IRI，吸入氢(1%到4%)和腹腔注射氢气生理盐水(2.5,5或10毫升/公斤)都是与减少肝损伤的严重程度，改善肝功能，降低脂质过氧化反应和炎症的标志。用富氢生理盐水(>0.6 mM)治疗肾IRI大鼠后也有类似的发现。在临床环境中，静脉注射富氢生理盐水(>250 μmol/L)，以羟基自由基清除剂/神经保护剂依达拉奉治疗急性脑干梗死患者，与自然过程相比，其磁共振成像(MRI)结果逐渐改善:相对扩散加权图像(rDWI)、区域表观扩散系数(rADCs)以及rDWI和rADC的伪归一化时间均在氢和依达拉奉联合注射后得到改善。
（2）心脏骤停和失血性休克
腹腔注射氢(10或20 mL/kg)可减轻兔心脏骤停模型神经元损伤，抑制神经元凋亡;这些作用似乎是通过降低氧化应激指标和提高抗氧化酶活性来实现的。在心脏骤停大鼠模型中，在心肺复苏过程中吸入氢气(2% 氢气和98% 氧气)观察到类似的有益作用，与接受治疗性低温治疗的动物相比，治疗后的动物存活率提高，神经缺陷减少。氢的抗炎、抗氧化和有益作用在其他一些急性氧化应激环境中也有记录，包括大鼠失血性休克模型，其中富氢生理盐水(>0.6 mM)经静脉注射比腹腔注射具有更好的活性。
（3）器官移植
临床前数据显示氢治疗的抗氧化作用在器官移植模型中是明显的。在大鼠肾移植模型中，富氢水治疗比常规水治疗减少了慢性同种异体移植肾病，并改善了移植后的整体生存;这些作用似乎次于氧化应激诱导的组织损伤的减少。富氢水(0.5或0.6 mM)也被证明可以保护大鼠同种异体心脏移植物免受氧化损伤和炎症相关恶化，显著降低氧化损伤和炎症标志物，从而提高同种异体移植物的存活率。此外，富氢水(0.55-0.65 mM)抑制血管内膜增生，降低动脉化静脉移植大鼠的氧化损伤。吸入氢(2%)似乎在肺和肠道移植模型中有有益作用，包括改善自发性肌肉收缩活动，减少炎症介质的表达和氧化损伤，预防IRI和改善移植物存活。
2、炎症和溃疡
氢的抗炎作用与抑制活性氧的产生和促炎细胞因子的释放有关。在溃疡性结肠炎(UC)大鼠模型中，腹腔注射富氢生理盐水(0.6 mM)可减轻体重减轻和腹泻，并减轻结肠黏膜损伤。此外，在UC模型中，富氢盐水也与抑制血管内皮生长因子表达的增加有关。在另一项研究中，4名急性红斑性皮肤病患者在静脉注射500 mL富氢水治疗后症状迅速显著改善，且无复发。富氢水(600毫升/天:0.8-1.3 ppm)改善了12/22(55%)住院老年患者的压疮。应答者的住院天数显著减少(113.3天vs 155.4天)，与氢治疗无效的亚组患者相比，压疮数量减少28.1%。两组氢治疗患者的伤口大小都比基线明显减小，而有效组的伤口大小更小。
20名类风湿关节炎(RA)患者，除了定期服用RA药物外，每天饮用530毫升富氢水(4 - 5 ppm)，持续4周。这个治疗期之后是4周的洗脱期，然后是另外4周的治疗。在治疗的前4周，8-羟基鸟嘌呤(8-OHdG是氧化应激的标准生物标志物)较基线平均下降14.3%，在第二阶段富氢水治疗后，8OHdG水平下降15.1%。18/20例患者在前4周内疾病活动评分显著降低， 4周洗脱期结束时仍低于基线水平。在研究结束时，16名患者的疾病活动评分改善，9名患者达到缓解。4名患者之前没有接受任何类风湿关节炎治疗，在12周的研究中均达到缓解。除了增加液体摄入量导致尿频增加外，未观察到氢的不良反应，这表明氢水可能是RA患者常规治疗的有益补充。
3、代谢紊乱
氧化应激在2型糖尿病的发展中起着重要作用，这是通过大鼠口服氢水后肝内糖原分子氢的积累来提示的，这使得氢治疗的另一个可能的靶点。富氢水减少了肝脏的氧化应激，改善了糖尿病小鼠的脂肪肝，降低了饮食诱导肥胖小鼠的血糖和甘油三酯水平，减轻了体重增加，刺激了能量代谢。2型糖尿病或糖耐量受损的患者纳入了一项8周的随机、双盲、交叉研究富氢水(1.2±0.1 mg/L)。氢与修饰低密度脂蛋白胆固醇和尿8-异前列腺素水平的显著降低有关，与血清氧化低密度脂蛋白和游离脂肪酸水平的较小降低有关，与血浆脂联素和细胞外超氧化物歧化酶水平的升高有关。在载脂蛋白E敲除小鼠中，富氢水或生理盐水(>0.6 mM)已被证明有助于预防动脉粥样硬化和改善斑块稳定性。此外，在大鼠模型中，摄入富氢水(>0.8 mM)可改善肺动脉高压，而腹腔注射富氢生理盐水(>0.6 mM)可减少自发性高血压大鼠的氧化应激和减轻左心室肥厚。三项临床试验评估了氢治疗在代谢综合征中的作用。氢水(0.2-0.25 mM)治疗10周后，血清总胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)胆固醇、载脂蛋白B和E以及丙二醛(MDA;脂质过氧化的指标)。LDL和高密度脂蛋白(HDL)氧化以及LDL介导的炎症反应也有改善。在一组类似的潜在代谢综合征患者中，每天饮用1.5-2L富氢水(0.55-0.65 mM)，连续8周，与基线相比，HDL胆固醇水平升高，总胆固醇/HDL胆固醇比率降低。
4、神经退行性疾病
在神经退行性疾病患者的脑组织样本中发现活性氧水平升高的证据。有许多因素使大脑对氧化应激特别敏感，包括与其他器官相比，其高代谢率和细胞再生能力下降。在小鼠慢性约束应激模型中，饮用富氢水(>0.6 mM)可以抑制氧化应激标志物的增加，并改善神经干细胞的增殖。在阿尔茨海默病大鼠模型中，富含氢的盐水降低了氧化应激、炎症反应和β淀粉样蛋白诱导的星形胶质细胞激活，同时改善了学习和记忆能力。在帕金森病中，饮水中加入氢(>0.4 mM)可以防止黑质纹状体变性和多巴胺能神经元丢失的发生和进展。在一项临床试验中，对富氢水的疗效进行了评估。参与者每天喝1 L的富氢水(0.8 mM ;N =9)或安慰剂水(N =8) 48周。研究期间，富氢水组的UPDRS评分改善，而安慰剂组的UPDRS评分恶化(在48周时p<0.05)。在研究期间富氢水耐受性良好，没有不良事件报告。
5、脊髓和脑损伤
腹腔内注射氢气盐水(0.6mM)大鼠脊髓损伤的时候,在24和48小时后损伤减少与凋亡细胞数量减少,降低氧化应激,增加脑源性神经营养因子的释放,改善运动功能。在大鼠创伤性脑损伤(TBI)模型中，观察到2%氢吸入治疗后类似有益作用。在TBI后5分钟至5小时给予氢吸入，显著减弱了TBI引起的血脑屏障通透性、脑水肿、病变体积和神经功能障碍的增加。这些作用被认为是通过增加内源抗氧化酶活性来实现的。在TBI发生24小时前，饮用氢水可以减少脑水肿并保护脑损伤相关的神经退行性改变。特别是与氧化、神经炎症和碳水化合物代谢相关的基因表达被氢水有效地逆转。
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