三談氫氣是健康晴雨表
原創： 孫學軍 氫思語 ，最近《氫思語hydrogen_thinker》根據日本國立心血管研究中心的一項研究提出，氫氣是健康的晴雨表，受到許多讀者的關注，也有許多公眾號進行轉發。但是該文章並沒有對最近的研究進行解釋，只是進行了點評。為了讓廣大讀者對這一觀點有更深入的認識和理解，我已經對這個文章的主要內容進行了解析。但是，感到仍然不能把這個文章的精神吃透，這次又深入一步解析，同時也是本人自我學習的過程。
氫氣被認為具有抗氧化活性，能選擇性中和羥基自由基，羥基自由基是一種活性極強有毒自由基。許多疾病的病理生理過程都存在自由基水平的增加，氧化損傷的程度往往和疾病嚴重程度有關，因此隨著疾病嚴重程度增加，有可能會消耗更多氫氣。本課題對患者體內氫氣水平和心衰竭嚴重程度的關係進行研究，採用正常夜間睡眠前後撥出氣體中氫氣含量的改變為患者消耗氫氣多少的指標。
研究簡述
這一研究招募108名慢性心衰患者和15名無心衰健康人，受試者撥出氣體中氫氣濃度分析使用氣相色譜，在睡前和早晨分別採集氣體，受試者整個夜間禁食。兩次氫濃度差ΔH2作為判斷指標。18名擴張型心肌病患者進行了心內膜心肌活檢，並用透射電子顯微鏡分析心肌線粒體形態學。結果發現，睡前後撥出氣體氫氣濃度ΔH2改變，心衰患者和對照組存在顯著差異（−4.3±1.0 vs 2.0±2.1 ppm，p=0.030），具體就是睡眠前後心衰患者氫氣濃度顯著下降，而對照組則顯著升高，心臟指數低和氫氣水平改變存在正相關關係(CI; r = −0.285, p=0.003)。ΔH2<0的患者，即早晨氫氣濃度低於睡前，其心臟功能指數顯著低於ΔH2>0的患者(2.85±0.61 vs 3.24±0.65L/min/m2, p=0.005)。ΔH2和線粒體空泡化嵴重塑比例顯著負相關(r = −0.61, p=0.007)。意思是，正常人睡眠期間體內氫氣水平增加，而心衰患者睡眠期間氫氣水平呈下降趨勢，下降程度越大，心臟功能越差，心臟病理改變越顯著。監測睡眠前後撥出氣中氫氣濃度可作為判斷患者心衰嚴重程度的指標。
圖 3 氫氣含量變化（△H2）和血液動力學等實驗指標的相關關係。A和心臟指數的關係r=0.285，B和高敏感肌鈣蛋白T（最特異的心肌損傷壞死標誌物）的關係，C和C反應蛋白（炎症水平標誌物）水平的關係。
這聽上去非常合理
如果從氫氣中和羥基自由基，或氫氣被羥基自由基破壞這個角度分析，心衰越嚴重，體內氫氣消耗越多，分析氫氣水平可判斷心衰嚴重程度。這聽上去非常合理。但是同樣道理，其他存在體內羥基自由基增加的疾病，也一樣會導致氫氣被消耗的問題，這些患者和心衰如何區分，這就涉及到診斷指標的特異性問題。例如，我們能從血漿肝轉氨酶水平判斷肝臟細胞受損傷的程度，但單獨從這個指標我們很難判斷這種肝損傷具體是什麼原因造成。氫氣被消耗導致水平下降如果能代表患者體內羥基自由基水平，應該把監測患者體內氫氣含量改變作為判斷身體氧化損傷程度的一個指標，可結合血液和尿液同期氧化指標進行相關性分析，研究氫氣水平改變對氧化損傷分析的特異性。考慮到這種指標的無創傷性，未來也許成為判斷身體氧化損傷，甚至判斷人體健康狀況的一個重要監測方法。
心力衰竭是由於心肌梗死、心肌病、血流動力學負荷過重、炎症等任何原因引起的心肌損傷，造成心肌結構和功能的變化，最後導致心室泵血或充盈功能低下。臨床主要表現為呼吸困難、乏力和體液瀦留。慢性心力衰竭（CHF）是指持續存在的心力衰竭狀態，可以穩定、惡化或失代償。目前我國大概有1500萬左右的心衰患者。2009年較大規模的地區性慢性心衰患病率調查顯示，我國慢性心衰患病率已達到1.61%。住院病死率佔心血管疾病住院死亡的40%，高於總體的心血管病死率，約50%的心衰患者在診斷之後的5年內死亡。顯然，心衰絕對不是小毛病，死亡率比許多癌症還要高，因此一定要對心衰特別重視。從這個角度看，用體內氫氣改變診斷心衰也就更為重要，說氫氣是身體健康晴雨表，甚至說氫氣是壽命長短測量氣都不過分，氫氣多少能判斷心衰，所以能定生死。
慢性心衰正在成為世界範圍內普遍的死亡和住院原因。儘管藥物對死亡率和緩解症狀能產生作用，但是慢性心衰導致的社會醫療和經濟負擔越來越嚴重。深入理解心衰的病理生理學過程對於提高診斷和治療水平非常有幫助。氧化應激在慢性心衰病理生理學過程中具有重要地位，氧化應激導致活性氧過量會導致核酸、蛋白質和細胞膜磷脂被氧化，引起心肌細胞肥大、細胞凋亡和鈣離子超載等病理改變。精確測量氧化應激比較困難，對人體撥出氣體進行分析屬於非介入無創性監測技術，這對慢性心衰病人也有應用。丙酮是酮體的一種，屬於脂肪代謝產物，測量撥出氣體中丙酮水平曾作為非缺血心衰充血性血液動力學的分析指標。
為什麼可以測定氫氣作為判斷疾病嚴重性的指標
如前所述，是因為最近10年研究證明氫氣是一種理想的生物抗氧化劑，氫氣能選擇性中和羥基自由基，這在過去的動物實驗和細胞學研究中都有相關證據。臨床上使用撥出氣體氫氣濃度分析作為診斷小腸細菌過度增殖和碳水化合物吸收不良（如乳糖不耐受）的指標，因為腸道細菌可以利用未徹底消化的碳水化合物等能量物質，許多腸道細菌具有合成氫氣的能力，小腸細菌數量過多或小腸吸收營養不良都會表現出氫氣產生增加。腸道細菌產生的氫氣經過腸黏膜吸收進入門靜脈，經過肝臟迴流到心臟，然後就進入肺，而正常空氣中幾乎沒有氫氣，血液中含有氫氣會經過肺釋放出來，測定撥出氣體中氫氣含量可以反映出血液中氫氣的濃度，這與駕駛員吹氣測酒精濃度的道理一樣。
氫氣產生抗氧化活性的過程中會消耗氫氣分子，動物實驗證據表明，氫氣在體內被消耗的速度非常高，如果氫氣是因為和羥基自由基反應被消耗，提示氫氣被消耗的速度和體內羥基自由基的產生量有關，或者與體內氧化應激或炎症反應強度有關，在體內細菌產生氫氣水平類似的情況下，體內消耗量越高，則剩餘的氫氣越少，撥出氣體中氫氣濃度也就越小。過去曾經有學者使用這種方法計算人體產生羥基自由基的水平，用氫氣水平間接判斷體內羥基自由基。
慢性心衰患者還有另外一個問題，就是交感神經興奮性夜間比白天相對更強，這可能會增加夜間活性氧產量（心衰患者夜間更易發作和死亡），這會導致心衰患者夜間小腸產生氫氣下降，而消耗更多氫氣。這一研究就是根據這個猜測設計的睡眠前後撥出氣體中氫氣濃度分析作為心衰嚴重性的判斷指標。過去也沒有這方面的研究，研究採用睡眠前後氫氣水平變化作為判斷心衰嚴重性的指標，通過對心肌線粒體顯微鏡結構、心臟指數、炎症因子和心臟病理分子等相關分析，證明睡眠前後氫氣水平改變和心衰嚴重性存在相關關係，採用這種無創傷的分析方法可以作為心衰嚴重性的預警診斷訊號。好了，以後心臟不好的人，就應該備一個撥出氫氣分析計，這一種裝置也會暢銷，類似血糖分析一樣，成為患者自我診斷裝置。理論上，氫氣也可以從面板釋放，這也給可穿戴裝置提供了思路和方向。
故，氫氣是人體健康的晴雨表！
ShibataA,Sugano Y, Shimouchi A, et al. Decrease in exhaled hydrogen as marker ofcongestiveheart failure. Open Heart 2018;5:e000814.
2013人體利用氫氣效率的分析研究：
Shimouchi A, Nose K, Mizukami T, et al. Molecular hydrogen consumption in the human body during the inhalation of hydrogen gas[M]// Oxygen Transport to Tissue XXXV. Springer New York, 2013:315-321.