哈佛氢医学临床试验，及氢气对脑部疾病的作用

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2007年，日本学者太田教授在国际权威杂志《自然医学》发表文章，证实吸入2%浓度的氢气可以显著减少脑梗死面积。

2017年，太田教授又参与发表了氢气治疗脑缺血的临床文章，实现了氢气脑损伤保护研究从动物到人群实验的成功转化。

2019年4月29日哈佛大学学者发表在《JACC：转化医学基础》杂志上一项对猪脑缺血模型的研究表明，在呼吸气体中加入少量氢气可以保护婴儿猪大脑。

哈佛大学波士顿儿童医院John Kheir博士

大脑耗氧量很大，最容易缺氧。但真正损害发生在血液流动恢复和氧气重新进入时，这种损伤被称为缺血再灌注损伤或缺氧再复氧损伤。这种损伤的基础是脑组织产生过多活性氧带来的氧化损伤。

论文通讯作者是波士顿儿童医院CICU心脏病学家John Kheir博士，Kheir博士说“缺血再灌注过程中，细胞线粒体过度反应，产生大量活性氧伤害自身。”人体有清除有害化学物质的能力，但是如果伤害因素过于严重，超过自身清除能力，就会出现组织细胞损伤。当这种过程发生在大脑，可表现出神经系统功能障碍。

氢气具有抗氧化作用，吸入氢气对抗缺血再灌注损伤就有了基础。氢气没有极性，体积非常小，非常容易进入细胞和有毒活性氧发生反应，解除氧化损伤。

Kheir博士阅读到日本学者2007年发表的奠基性研究论文，该文章证明氢气能中和活性氧，对脑组织缺血再灌注损伤有显著缓解作用。Kheir和同事们从美国心脏学会儿童心脏基金会获得一项研究基金，检验氢气和低温对猪体外循环导致的脑损伤。他们把动物血流阻断并进行低氧处理，将2.4%氢气加入到动物吸入气中。和没有加氢气的对照组比较发现，治疗组神经功能显著改善。这些动物不容易发生惊厥、MRI检查脑损伤体积减小、血液内体现脑肾损伤的化学指标显著下降。

Kheir博士也是哈佛大学医学院的副教授，他目前正在计划开展氢气临床试验。借助临床上的人体吸入设备如呼吸机，氢气非常容易使用，这给氢气进入临床应用提供了极大方便，日本已经给中风患者吸氢治疗。Kheir博士非常相信，通过吸入氢气有希望得到缓解的脑损伤病人有许多，例如先天性心脏病心脏手术过程、中风和心脏骤停患者等。

哈佛：氢气保护新生儿小猪大脑的研究

2009年哈佛大学口腔医院学者让大老鼠喝能产氢气细菌，发现对肝炎具有预防作用，用抗生素杀灭这些细菌，抗肝炎的作用消失，说明来自肠道内细菌产生的氢气能发挥抗炎症作用。10年后2019年，哈佛大学儿童医院发表论文，让新生儿小猪吸入氢气，观察对心脏停跳引起的脑损伤的保护作用。

图1 研究摘要图：猪脑缺血受损，吸入氢气脑损伤减轻！

Cole, A.R. et al. J Am Coll Cardiol Basic Trans Science. 2018;

严重先天性心脏病新生儿接受手术治疗经常需要使用心肺分流术(CPB)。影像学研究证据表明，CPB手术本身会引起缺血性脑损伤。新生儿左心阻塞性病变是脑损伤最高风险因子。新生儿进行主动脉弓重建手术后，70%以上会新出现大脑白质损伤，其中40%至50%属于中重度脑白质损伤，约1/3比例出现脑梗死。接受先天性心脏病手术和长期深低温循环后的新生儿20%会出现癫痫发作，亚临床发作比例更高。术后癫痫是潜在缺血性损伤的重要特征，患儿可能会表现为生长发育迟缓等后遗症。虽然先天性心脏病婴儿神经发育异常存在多种因素，包括子宫内、遗传和社会经济因素，但CPB是比较重要的。

图 2 研究方案设计

临床上为了克服CPB带来的脑损伤，所有过程都尽量在低温情况下操作。低体温能抑制脑耗氧量，节省高能磷酸盐，减少有毒代谢物的积累，对脑损伤有明确保护效果。大脑缺氧程度和持续时间是后续神经损伤的关键因素，使用脑近红外光谱能对脑组织氧饱和度进行连续检测。如果新生儿脑组织经历氧合血红蛋白饱和度指数小于40%的情况，孩子2岁后语言交流能力就会出现障碍。先天性心脏手术期间努力减少大脑缺氧导致神经功能改善，如在低体温期间增加二氧化碳浓度可以促进大脑血管扩张，增加脑血流供应，这样处理可使异常脑电图恢复更迅速。研究表明，CPB期间维持红细胞压积也有利于1岁后神经运动发育指数的评分结果。

细胞水平上，CPB期间脑缺氧会导致线粒体膜内发生损伤反应，产生大量超氧阴离子自由基，在SOD催化下变成过氧化氢，过氧化氢通过芬顿反应产生羟自由基。羟自由基是最强的氧化剂，具有极大氧化活性，可不加选择地与核酸、脂类和蛋白质发生反应，导致这些生物大分子损伤引起细胞损伤和凋亡。由于体内没有针对羟自由基的特异性解毒系统，如何清除这种自由基成为抗氧化治疗的重要策略。

图3 氢气选择性抗氧化作用机制

最近10多年发现，氢气能有选择性中和羟基自由基。2007年日本学者发现，呼吸2%或4%氢气能显著缩小90分钟大脑中动脉闭塞后大鼠脑梗死体积，改善神经功能评分，增加体重，改善体温调节功能。

这一发现后来被多家独立研究机构验证。啮齿动物经历5分钟心脏骤停后，氢气治疗能改善神经功能评分和心肌功能，提高96小时生存率。该研究论文2019年4月发表在JACC: BASIC TOTRANSLATIONAL SCIENCE.通信作者 Dr. John Kheir.

最近这几年，还有许多研究报道证实了氢气对脑组织的保护作用，包括改善记忆、预防老化、治疗老年痴呆、帕金森症、抑郁症等。

可以说，对于大脑来说，氢气是一个非常好的保护手段。

氢气保护大脑的作用优势在哪?

氢保护大脑最大的优势就是：氢气可以很容易地到达脑组织而不会被血脑屏障阻断。

这是因为脑组织中的血管被特殊的装置包围，血管中的物质不可能轻易进入脑组织。这是为了保护大脑。然而，当大脑疾病发生时，你想用药物治疗它，药物很难通过血脑屏障，这就很难治疗脑损伤。

幸运的是，氢气作为自然界最小的分子，可以自由的通过大脑和血管之间的屏障，不要小看这个屏障，大部分的药物和营养物质都很难通过这个屏障进入脑细胞的。

我们在吸入氢气的时候，氢气通过肺的气体交换进入血液，然后通过血液循环进入大脑，整个过程畅通无阻。

随着吸氢时间的延长，脑组织里面的氢气越来越多，一般我们吸氢一个小时的时候，大脑里的氢气就达到最大的溶解量了。

所以在针对脑的问题吸入氢气的时候，我们建议吸氢时间尽量大于一个小时，让氢气尽可能的发挥最好效果。

氢气对一些脑部疾病的研究成果

（1）氢气与脑疲劳、认知功能。

日本一项吸氢临床实验表明：从面向年轻人的吸氢实验中了解到，疲劳感、压力、无聊感降低，吸完之后感觉到轻松和畅快，积极性和注意力提高了，证明了吸氢具有带来放松作用的同时还有活化大脑的效果；面向老年人的临床实验结果表明，吸氢对认知功能有改善作用，左右认知功能和短期记忆能力急剧增强了。另外，轻度认知障碍MCI风险评估也表明，通过提前连续吸氢，预期能起到预防痴呆症的效果。

（2）氢气与脑中风。

2007年，日本医科大学报道了急性大鼠中风模型吸入氢气的研究，三组动物分别吸入1%、2%和4%浓度的氢气进行治疗，不同浓度的氢气均可以缓冲氧化应激的损伤，显著改善中风症状。此研究还发现了氢气吸入比中风常用药物依达拉奉（脑保护剂）更有效。

孙学军教授2008年的研究表明，氢气对缺血缺氧诱导的神经细胞凋亡具有明显的保护作用，且吸氢时间越长效果越明显。

2017年，日本沼津市西岛医院开展了氢气吸入治疗在轻、中度急性脑梗死患者中的安全性和有效性的研究，结果提示，吸氢疗法有潜力成为一种新的急性中风的治疗方法。

（3）氢气与帕金森病。

2009年，日本九州大学和名古屋大学分别报道，饱和富氢盐水可以治疗和大鼠的帕金森病，对脑神经有保护作用。

2013年，日本顺天堂大学医学院临床研究富氢水对帕金森病的治疗效果，根据一年内UPDRS的变化来评估病情。研究结果表明：氢水组的UPDRS总评分与对照组存在显著差异，改善幅度明显。

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