【研究】金属镁释放氢气可产生直接抗癌效应

结合材料学，氢气材料医学是近年来比较热的研究方向，深圳大学何前军教授是这一领域的代表性团队。利用材料学的优势，能克服医学用氢气存在的技术缺陷，例如氢气溶解度小，通过吸入饮用等途径难以大量快速向目标组织输送氢气的困难，氢气扩散性强，难以在全身组织内持续停留的问题。一方面可以大量携带产氢气元件，另外可以长期停留在组织内，这都是材料学技术的传统优势。但是使用材料也带来新的问题，如材料本身的使用安全性问题，这对于氢气医学的安全性高最突出特色丢失。另外由于材料往往需要一些化学反应，也可能存在额外成分，这都不利于氢气效应机制的探讨。

最近上海交大材料学院张小农教授课题组在材料学知名杂志Bioactive Materials上发表了一篇论文，证明金属镁释放氢气可产生直接抗癌效应，该效应通过系列研究证明氢气是通过抑制癌蛋白p53通路启动癌细胞凋亡发挥抗癌症作用。该研究合作者包括德国和多家国内学术机构。

氢思语认为，这是一篇设计非常全面，研究技术非常丰富的研究论文，但是我认为应该重视一些问题。一是金属镁在体内和水发生反应不同于溶液情况，由于在体组织内含有氧气和多种氧化成分，这些成分大部分都是具有生物学效应的重要物质，金属镁的引入首先是和这些氧化成分的反应，产生的产物不一定是氢气，且金属镁还原这些成分可能会带来特别大的生物学效应，存在这种可能需要引起作者的重视，因为这意味着氢气不一定必然是这些效应的基础。当然研究中有使用吸入氢气产生抗肿瘤效应的对照实验。不过如果从真正分子机制研究角度，开展氢气直接抗肿瘤效应的研究，比开展镁释放氢气抗肿瘤机制研究更符合问题导向。当然作为材料学领域的学者，可能更关心目标材料的效应。

另外，过去在损伤模型中报道的氢气能避免凋亡的产生。但本研究则是发现氢气能诱导凋亡的发生，当然也有癌症和角膜相关研究中发现类似的现象。氢气对凋亡的诱导效应本身和抗损伤效应存在逻辑冲突，因为凋亡往往是一种损伤反应，肿瘤细胞凋亡不容易出现是肿瘤发生的基础，诱导凋亡往往也是损伤信号。当然本研究中发现氢气能抑制p53的表达能给氢气诱导凋亡发生提供分子解释，但这种诱导效应如果没有更详细的分子基础解释，无法理解对正常非肿瘤细胞保护凋亡效应的效应。

论文摘要：

氢气已被发现可抑制肿瘤生长，并具有相当的疗效。吸入氢气和口服富氢盐水是两种常见的全身给氢途径。然而，氢在癌症治疗中的作用的潜在机制仍不明确。我们开发了一种通过降解镁基生物材料在目标部位局部传递氢的方法。并研究了镁基生物材料释放氢引发肿瘤细胞凋亡的机制。通过体外RNA测序和蛋白表达分析，我们发现氢气的局部释放增加了P53肿瘤抑制蛋白的表达水平。然后，P53蛋白通过破坏线粒体膜电位，激活自噬，抑制癌细胞中的活性氧，最终导致肿瘤抑制。通过将镁丝插入小鼠皮下肿瘤，进一步验证了镁基生物材料的抗肿瘤效果。我们还发现，镁丝引发肿瘤大量凋亡的最低氢浓度为91.2 μL/mm3 / d，远低于吸入氢所需的浓度。综上所述，这些发现表明镁基生物材料释放的H2通过激活p53介导的溶酶体-线粒体凋亡信号通路发挥其抗肿瘤活性，增强了该生物材料作为局部抗肿瘤治疗的潜力。

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温馨提示：根据《食品药品监督管理条例》，氢气不能替代药物治疗。