氢气生物医学研究进展

doi:10.19586/j.2095-2341.2021.0131

生物技术进展 ›› 2021, Vol. 11 ›› Issue (4): 503-517.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2021.0131

氢气生物医学研究进展

赵鹏翔(), 谢飞, 刘梦昱, ADZAVON Yao Mawulikplimi, 马雪梅()

北京工业大学环境与生命学部，北京氢分子研究中心，抗病毒药物北京市国际科技合作基地，北京 100124

收稿日期:2021-06-29 接受日期:2021-07-10 出版日期:2021-07-25 发布日期:2021-08-02
通讯作者: 马雪梅
作者简介:赵鹏翔 E-mail：zpx@bjut.edu.cn。
基金资助:
军队后勤开放研究科研重点项目(BHJ17L018)

Research Progress in Hydrogen Biomedical Science

Pengxiang ZHAO(), Fei XIE, Mengyu LIU, Yao Mawulikplimi ADZAVON, Xuemei MA()

Beijing International Science and Technology Cooperation Base of Antivirus Drug，Molecular Hydrogen Research Center of Beijing，Faculty of Environment and Life Science，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China

Received:2021-06-29 Accepted:2021-07-10 Online:2021-07-25 Published:2021-08-02
Contact: Xuemei MA

摘要/Abstract

摘要：

氢气以其安全、有效、渗透性强、代谢产物只有水等特点，逐渐进入医学研究者和临床工作者的视野，并在近年来快速发展。大量研究证明，氢气对于包括肿瘤、炎症损伤、代谢疾病、神经性疾病等百余种疾病具有潜在的治疗作用。2020年新型冠状病毒肺炎（新冠肺炎）疫情全球大流行期间，氢气在新冠肺炎辅助治疗中也崭露头角。对氢气在生物医学的动物学、细胞学和临床研究领域的研究进展进行了总结，并主要综述了氢气在代谢性疾病、神经退行性疾病、急救和创伤医学以及肿瘤领域的研究进展，以期为氢气在生物医学领域的应用研究提供参考。

关键词: 氢气, 生物医学, 代谢性疾病, 神经退行性疾病, 急救创伤医学, 肿瘤

Abstract:

Hydrogen has gradually entered the field of researchers’ vision and clinicians around the world due to its safety， effectiveness， strong permeability， and only water as its metabolites. Hydrogen biomedical research is developing rapidly in recent years. A large number of studies have proved that hydrogen has potential therapeutic effects on more than a hundred diseases including tumors， inflammatory injuries， metabolic diseases， and neurological diseases. During the global outbreak of Corona Virus Disease 2019 （COVID?19） in 2020， hydrogen has also displayed its vast benifits in the adjuvant treatment. This article summarized the animal， cell and clinical research in hydrogen biomedical science， and mainly reviewed the research progress of hydrogen in the fields of metabolic diseases， neurodegenerative diseases， emergency and trauma medicine， and oncology， which was expected to provide reference for hydrogen application research in biomedical science.

Key words: hydrogen, biomedical science, metabolic diseases, neurodegenerative diseases, emergency and trauma medicine, oncology

中图分类号:

R318

赵鹏翔, 谢飞, 刘梦昱, ADZAVON Yao Mawulikplimi, 马雪梅. 氢气生物医学研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(4): 503-517.

Pengxiang ZHAO, Fei XIE, Mengyu LIU, Yao Mawulikplimi ADZAVON, Xuemei MA. Research Progress in Hydrogen Biomedical Science[J]. Current Biotechnology, 2021, 11(4): 503-517.

图/表 4

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临床试验名称	疾病类型	临床研究进展	临床注册号
氢分子调节2型糖尿病或糖耐量受损患者血脂和血糖代谢的临床研究	2型糖尿病	氢气疗法可以使2型糖尿病和胰岛素抵抗患者获益（已完成）	通过日本京都府立医科大学伦理委员会
氢气疗法用于改善2型糖尿病患者胰岛素抵抗的多中心、前瞻性、双盲、随机对照试验	2型糖尿病	氢气疗法对胰岛素抵抗比较严重和处于氧化应激状态的患者效果最佳，而对胰岛素抵抗较弱的患者效果相对较弱，甚至无效（已完成）	UMIN000019032
氢气疗法用于潜在代谢综合征的开放性初步研究	代谢综合征	氢气疗法可提高潜在代谢综合征患者的高密度脂蛋白胆固醇水平，并降低总胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比例，提示氢气疗法可预防代谢综合征（已完成）	通过机构审查委员会（加拿大安大略省）
氢气疗法改善潜在代谢综合征的临床试验	代谢综合征	氢气疗法可显著降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，同时显著提高高密度脂蛋白功能，证实了氢气疗法对潜在代谢综合征的有效性（已完成）	通过泰山医科大学伦理委员会
氢气疗法改善代谢综合征的随机、双盲、安慰剂对照临床试验	代谢综合征	氢气治疗可显著降低血胆固醇和血糖水平，降低血清糖化血红蛋白，促进身体质量指数和腰臀比的下降，提示氢气疗法可作为一种治疗代谢综合征危险因素的有效方法（已完成）	通过印度莫拉达巴德莫拉达贝格医院伦理研究委员会（临床试验注册号：#2018/03/012487）
氢气疗法调节中年肥胖妇女体质组成和脂代谢的双盲安慰剂对照交叉试验	肥胖	氢气疗法虽然对体重、体质指数和身体围度无显著影响，但可显著降低体脂含量、手臂脂肪指数、血清甘油三酯和空腹血清胰岛素水平（已完成）	通过塞尔维亚诺维萨德大学伦理委员会（No. 075‑B/2016）
氢气对男性高尿酸血症治疗效果的研究	痛风	氢气疗法可显著降低高尿酸血症患者的舒张压、总胆固醇和尿酸水平，尤其是尿酸水平在干预后下降最为显著，该结果证明了氢气疗法对男性痛风的有效性（已完成）	受检者自愿签署知情同意书
氢气疗法对中度认知障碍作用的随机临床试验研究	阿尔兹海默症	氢气疗法对阿尔兹海默症有潜在治疗作用，尤其对携带APOE4基因型的患者效果更佳（已完成）	UMIN000002218
氢气疗法治疗帕金森病的随机双盲安慰剂对照试验	帕金森病	初步证实氢气疗法的安全性和耐受性良好，并能显著改善PD患者的生活质量（已完成）	通过日本顺天堂医院伦理委员会
氢气疗法用于治疗帕金森病的随机双盲多中心临床试验	帕金森病	通过对不同时间点39项帕金森调查表（PDQ‑39）和PD改良 Hoehn‑Yahr分级对帕金森症状进行评估，以确定氢气疗法的安全性和耐受性以及对PD患者症状的治疗效果（进行中）	UMIN000010014

临床试验名称	疾病类型	临床研究进展	临床注册号
氢分子调节2型糖尿病或糖耐量受损患者血脂和血糖代谢的临床研究	2型糖尿病	氢气疗法可以使2型糖尿病和胰岛素抵抗患者获益（已完成）	通过日本京都府立医科大学伦理委员会
氢气疗法用于改善2型糖尿病患者胰岛素抵抗的多中心、前瞻性、双盲、随机对照试验	2型糖尿病	氢气疗法对胰岛素抵抗比较严重和处于氧化应激状态的患者效果最佳，而对胰岛素抵抗较弱的患者效果相对较弱，甚至无效（已完成）	UMIN000019032
氢气疗法用于潜在代谢综合征的开放性初步研究	代谢综合征	氢气疗法可提高潜在代谢综合征患者的高密度脂蛋白胆固醇水平，并降低总胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比例，提示氢气疗法可预防代谢综合征（已完成）	通过机构审查委员会（加拿大安大略省）
氢气疗法改善潜在代谢综合征的临床试验	代谢综合征	氢气疗法可显著降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，同时显著提高高密度脂蛋白功能，证实了氢气疗法对潜在代谢综合征的有效性（已完成）	通过泰山医科大学伦理委员会
氢气疗法改善代谢综合征的随机、双盲、安慰剂对照临床试验	代谢综合征	氢气治疗可显著降低血胆固醇和血糖水平，降低血清糖化血红蛋白，促进身体质量指数和腰臀比的下降，提示氢气疗法可作为一种治疗代谢综合征危险因素的有效方法（已完成）	通过印度莫拉达巴德莫拉达贝格医院伦理研究委员会（临床试验注册号：#2018/03/012487）
氢气疗法调节中年肥胖妇女体质组成和脂代谢的双盲安慰剂对照交叉试验	肥胖	氢气疗法虽然对体重、体质指数和身体围度无显著影响，但可显著降低体脂含量、手臂脂肪指数、血清甘油三酯和空腹血清胰岛素水平（已完成）	通过塞尔维亚诺维萨德大学伦理委员会（No. 075‑B/2016）
氢气对男性高尿酸血症治疗效果的研究	痛风	氢气疗法可显著降低高尿酸血症患者的舒张压、总胆固醇和尿酸水平，尤其是尿酸水平在干预后下降最为显著，该结果证明了氢气疗法对男性痛风的有效性（已完成）	受检者自愿签署知情同意书
氢气疗法对中度认知障碍作用的随机临床试验研究	阿尔兹海默症	氢气疗法对阿尔兹海默症有潜在治疗作用，尤其对携带APOE4基因型的患者效果更佳（已完成）	UMIN000002218
氢气疗法治疗帕金森病的随机双盲安慰剂对照试验	帕金森病	初步证实氢气疗法的安全性和耐受性良好，并能显著改善PD患者的生活质量（已完成）	通过日本顺天堂医院伦理委员会
氢气疗法用于治疗帕金森病的随机双盲多中心临床试验	帕金森病	通过对不同时间点39项帕金森调查表（PDQ‑39）和PD改良 Hoehn‑Yahr分级对帕金森症状进行评估，以确定氢气疗法的安全性和耐受性以及对PD患者症状的治疗效果（进行中）	UMIN000010014

临床试验名称	疾病类型	临床研究进展	临床注册号
呼吸氢气治疗脑干梗死无对照临床试验	脑干梗死	通过日本西岛医院伦理委员会	通过日本西岛医院伦理委员会
氢气吸入治疗急性脑梗死：安全性和神经保护的随机对照临床研究	急性脑梗死	人类脑缺血患者吸入氢气是安全的；氢气吸入治疗对急性脑缺血患者脑组织恢复、神经功能改善和生活质量都有显著的效果（已完成）	JMACCT ID: JMA‑IIA00142
氢气吸入对经皮冠状动脉介入治疗后的急性心肌梗死患者再灌注损伤的安全性和有效性研究	心梗再灌注损伤	心梗后1周和6个月心脏磁共振成像数据的比较显示，氢气组患者左心室搏动量明显增加，提示氢气对于心梗再灌注损伤的保护作用（已完成）	UMIN000006825
氢气吸入对于心脏骤停综合征患者的治疗作用研究	心脏骤停综合征	4名心源性心脏骤停患者的氧化应激下降，但细胞因子没有发现明显改变。但1名脓毒症心脏骤停患者的氧化应激指标未见改变，但细胞因子水平下降明显（已完成）	UMIN000012381
氢气吸入预防心脏骤停综合征的随机对照临床研究	心脏骤停综合征	正在进行中	UMIN000019820
富氢Celsior溶液用于老年DBD肝/肾移植的临床研究	老年DBD肝/肾移植缺血再灌注损伤	正在进行中（Ⅲ期临床）	NCT02613195
氢气介入治疗软组织损伤的临床研究	软组织损伤	氢气联合治疗组患者血清黏度降低，受伤肢体活动性增强，屈伸程度恢复至正常关节活动范围的时间缩短（已完成）	NCT01759498

临床试验名称	疾病类型	临床研究进展	临床注册号
呼吸氢气治疗脑干梗死无对照临床试验	脑干梗死	通过日本西岛医院伦理委员会	通过日本西岛医院伦理委员会
氢气吸入治疗急性脑梗死：安全性和神经保护的随机对照临床研究	急性脑梗死	人类脑缺血患者吸入氢气是安全的；氢气吸入治疗对急性脑缺血患者脑组织恢复、神经功能改善和生活质量都有显著的效果（已完成）	JMACCT ID: JMA‑IIA00142
氢气吸入对经皮冠状动脉介入治疗后的急性心肌梗死患者再灌注损伤的安全性和有效性研究	心梗再灌注损伤	心梗后1周和6个月心脏磁共振成像数据的比较显示，氢气组患者左心室搏动量明显增加，提示氢气对于心梗再灌注损伤的保护作用（已完成）	UMIN000006825
氢气吸入对于心脏骤停综合征患者的治疗作用研究	心脏骤停综合征	4名心源性心脏骤停患者的氧化应激下降，但细胞因子没有发现明显改变。但1名脓毒症心脏骤停患者的氧化应激指标未见改变，但细胞因子水平下降明显（已完成）	UMIN000012381
氢气吸入预防心脏骤停综合征的随机对照临床研究	心脏骤停综合征	正在进行中	UMIN000019820
富氢Celsior溶液用于老年DBD肝/肾移植的临床研究	老年DBD肝/肾移植缺血再灌注损伤	正在进行中（Ⅲ期临床）	NCT02613195
氢气介入治疗软组织损伤的临床研究	软组织损伤	氢气联合治疗组患者血清黏度降低，受伤肢体活动性增强，屈伸程度恢复至正常关节活动范围的时间缩短（已完成）	NCT01759498

临床试验名称	疾病类型	临床研究进展	临床注册号
氢氧雾化对中晚期HCC患者介入治疗后免疫功能影响的研究	肝癌	进行中	ChiCTR2000035649
氢氧雾化机改善肝癌患者免疫功能的临床研究	肝癌	进行中	ChiCTR2000031497
富氢生理盐水联合膀胱癌化疗药灌注治疗预防中高危非肌层浸润性膀胱癌TURBT术后复发的单臂临床试验	膀胱癌	进行中	ChiCTR1900026193
富氢水干预非酒精性脂肪肝的疗效研究	肝癌相关	进行中	ChiCTR1800015366
高浓度氢气吸入对社区非酒精性脂肪肝病的作用	肝癌相关	进行中	ChiCTR‑IIR‑16009114
富氢水对高级别胶质瘤放疗患者生活质量的影响研究	脑胶质瘤	进行中	NCT04175301
氢气在癌症康复期治疗效果的影响	成人实体瘤	进行中	NCT03818347

氢气生物医学研究进展

Research Progress in Hydrogen Biomedical Science

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介入方式	在肿瘤辅助治疗中的作用	作用机制	研究来源
富氢水	保护吉非替尼（肺癌靶向药）对肺的损伤	氧化应激水平及炎症因子抑制	[67]
	保护顺铂（抗肿瘤药）产生的神经毒性作用	减少活性氧自由基	[65] [64]
	改善顺铂（抗肿瘤药）引起的体重损失和死亡	活性氧自由基和细胞凋亡的抑制	[75]
	缓解mFOLFOX6标准化疗方案引起的肝毒性作用	氧化应激水平抑制	[60]
	改善化疗造成的皮肤损伤	氧化应激水平及炎症因子抑制	[68]
	缓解化疗引起的胃肠道毒性	miR‑1968‑5p 上调调控	[67]
	改善生活质量	抗氧化	[61]
	保护肾损伤及抑制肿瘤	氧化应激水平及炎症因子抑制	[76]
	抑制肿瘤发生及生长	氧化应激水平及炎症因子抑制，诱导凋亡	[71]
	肿瘤干细胞抑制	肿瘤干细胞及血管生成抑制	[73]
含氢生理盐水	改善阿霉素引起的心脏功能障碍	活性氧自由基、细胞凋亡水平及炎症因子的抑制	[77]
含氢生理盐水	保护顺铂引起的卵巢皮质层损伤	Nrf2 信号通路的激活	[66]
呼吸氢气	改善顺铂引起的肾脏毒性	活性氧自由基及细胞凋亡水平的抑制	[75]
	肿瘤生长的抑制作用	细胞周期停滞及细胞凋亡的诱导作用	[72]
	GBM肿瘤生长抑制及生存期延长	CSCs抑制及CSCs诱导分化	[74]
纳米储氢材料	热疗的协同作用	活性氧自由基刺激	[69]
二氧化硅储氢材料	癌细胞活性抑制	H₂O₂ 诱导，细胞周期停滞及细胞凋亡的诱导作用	[78]

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