氢水作用

氢水饮用后40%的氢气被身体利用!?

自由基水平和许多疾病的关系密切,因此测定人体活性氧水平具有重要临床价值。大量研究表明,氢气能中和强毒性羟基自由基,缓解脑缺血、肝脏炎症和心肌梗塞等典型氧化应激损伤。

最近研究发现,氢水饮用能降低大脑氧化应激,预防束缚应激导致的动物学习记忆能力下降。这些报道提示,外源性氢气能部分中和氧自由基。2007年《自然医学》报道的论文中发现,氢气吸入后颈内动脉和静脉氢气水平有明显差别,提示氢气被缺血脑组织消耗(这里应该有对照,就是未缺血脑组织氢气是否消耗,否则不能证明是缺血组织才更多消耗氢气,原文存在的一个bug)。身体消耗氢气量过去没有研究,本研究认为饮用氢水氢气经过消化道摄取后被消耗的量和氧自由基的量有关,自由基越多,氢气被消耗越多。根据氢气被肠道细菌消耗和经过皮肤挥发的比例比较小,可以忽略不计。本研究通过对饮用氢水后人体呼出气体中氢气的总量测定估算氢气被消耗的量,作为反映体内自由基水平的指标。(根据同位素标记研究结果,氢气被肠道细菌代谢的量并不少,皮肤挥发的量也应该有更准确分析数据)。

材料和方法

氢水是采用东京蓝水星公司的高压溶解氢水,这种氢水含有比较低浓度电解质,无蛋白质、碳水化合物和脂类等能量营养素。从公司购买3天内新鲜制备500毫升铝袋包装氢水用于试验,为避免冷刺激促进肠道蠕动的干扰,试验场地和氢水都保持在25摄氏度。试验前采集50毫升氢水,取22毫升注入测试瓶,密封摇晃60分钟后,用气密玻璃注射器采集瓶内空气注入气相色谱,用半导体检测器测定氢气浓度。氢水中氢气浓度根据气相氢气浓度,用气液溶解比例系数进行计算。

7名健康志愿者,5男2女,平均年龄36 ± 12岁。为减少肠道菌群发酵造成的干扰,受试者测试前15小时限制食物、膳食补充剂和药物,但可以饮水。

试验当天,受试者坐姿休息,戴鼻夹并通过咬嘴吸入人工配置的空气(21%氧气79%氮气)19分钟,先测试呼出气体中氢气的基础水平。随后去掉鼻夹和咬嘴,通过铝袋口1分钟内饮用500毫升氢水。受试者每分通气量使用呼吸检测器连续分析,每2分钟用Douglas袋采集30秒呼出气,呼气样立刻用气密玻璃注射空针抽取,然后用上述方法分析氢气浓度。呼出气体中氢气总量H2 TAE用以下公式计算:

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研究结果

志愿者饮用氢水后呼出气中氢气水平升高,结果如图1。志愿者基础氢水平为6.9 ± 0.7 ppm,饮用氢水后呼出气氢水平迅速增加,10分钟达到35.6 ± 12.3 ppm,此后逐渐下降,60分钟内恢复到基础水平。呼出气全部氢气量见表1。饮用氢水氢气经过呼吸释放的比例为59 ± 10%,提示有41%的氢比身体消耗。

研究结果

氢水静放于开口的杯内,3分钟内大约损失2-5%的氢气,这是不严格的数据,因为根据物理学常识,溶解在水中的气体挥发到空气,会受到几个重要因素的影响,最重要的是挥发面和深度,然后是温度和液体稳定程度。没有控制这些因素的情况下很难进行定量描述。不过这个情况是一般饮水杯的情况,深度和面积的变化不多,温度和摇晃程度差别不大,这个数据可以作为一个重要参考,但不够准确。

讨论

为避免氢气从杯子内释放影响研究结果,该研究使用铝袋包装直接口对口饮用。研究者测定发现,饮用氢水吸收的氢气大约0.1%会经过皮肤释放到外周环境(无文献标注),这样的比例可以忽略不计。

肠道内细菌可以产生很大量氢气,但这些氢气大部分被原位细菌代谢消耗掉。氢水进入胃肠道先到胃和小肠,上消化道细菌很少,对氢气摄取影响比较小。当然要靠测定数据来说明才可靠。

氢水饮用后氢气释放过程60分钟内几乎全部结束,这样短时间氢水还没有进入有细菌的大肠部位。当然从上消化道摄取的氢气可以通过血液循环甚至局部组织扩散进入大肠内,仍然存在被肠道细菌分解的可能。为避免这种可能,研究给受试者服用抗生素,发现对氢气消耗没有影响,说明肠道细菌没有参与氢气的代谢。(这和50年代氚标记研究存在出入,当时是给动物吸入氚气,发现通过肠道细菌氧化分解的比例非常高。)

经典观点认为,氢气分子不参与人体代谢过程,但是肠道细菌能利用氢气作为能量物质。2007年的研究发现氢气是一种羟基自由基清除剂,且不与弱氧化自由基如超氧阴离子和过氧化氢反应,这一研究说明氢气也能进入细胞代谢过程,当然这种反应的比例受制于羟基自由基产生量。理论上氢气在体内的去向有,经过呼吸释放、经过皮肤释放、肠道细菌代谢、组织羟基自由基中和。由于肠道内细菌代谢和皮肤释放的比例比较小,导致氢气消耗的主要因素就成了组织内羟基自由基的产量。根据分析,发现身体羟基自由基的产生速率是29 nmol/kgBW/min(1.0 mmol/min/m2)。见表Table 36.1。

本研究结果表明,氢水饮用后可被人体快速吸收,通过呼吸气中氢气浓度快速升高可以反映血液内氢水平增加特点,其中60%的氢气经过呼吸排到体外,大约40%的氢气被人体代谢消耗,这可能代表氢气和自由基反应的结果。

Shimouchi A, Nose K,Shirai M, et al. Estimation of Molecular Hydrogen Consumption in the HumanWhole Body After the Ingestion of Hydrogen-Rich Water[J]. Advances inExperimental Medicine & Biology, 2012, 737(737):245.


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