2007年OHSAWA 等[1]发现氢气可以选择性抗氧化后，氢气开始受到人们的关注，氢气治疗疾病成为了研究热点。人们不断对疾病动物模型进行研究，更深入地了解氢气发挥生物学效应的机制，为临床治疗提供了依据。

1 氢气的来源

1.1 内源性氢气

在人体代谢过程中没有氢气的产生，目前也没有发现人体内存在酶可以催化氢气的生成，但人体肠道内有可以产生氢气的细菌，细菌所含的氢化酶能够将机体还没有全部消化的碳水化合物降解，从而产生氢气，即内源性氢气。有研究证明由肠道定植细菌所释放的氢气可以减轻伴刀豆球蛋白A 在肝脏中诱导的炎症反应[2]。

1.2 外源性氢气

外源性氢气主要的摄入途径大致可以分为吸入氢气、饮用溶解氢气的水及注射溶解氢气的生理盐水。利用呼吸机从鼻导管或呼吸面罩吸入氢气被认为是一种有效、简单且安全的方法。吸入1%～4%的氢气就能发挥较明显的抗氧化、抗炎症及抗凋亡等功效，因此无安全隐患。目前实验室使用比较多且安全有效的给氢途径主要有饮用含氢水、腹腔或静脉注射富氢生理盐水，其在许多动物模型疾病研究中发挥着显著效果。

2 氢气的生物学效应

2.1 抗氧化

持续的氧化应激被认为是缺血再灌注、炎症、癌症等常见病因之一，主要致病机制为自由基过度产生或者内源性抗氧化能力下降，导致机体内自由基大量积聚从而对机体造成损伤。而大部分自由基，如过氧化氢、超氧阴离子和一氧化氮具有信号调节作用，一般不会对机体产生损伤，只有少数具有高反应性的自由基，如羟基自由基和亚硝酸阴离子才能发挥氧化损伤作用。OHSAWA 等[1]发现，氢气可以选择性地清除羟基自由基和亚硝酸阴离子，减轻蛋白质、DNA 等的氧化损伤，但不影响过氧化氢及一氧化氮等有用的自由基。氢气还可以降低氧化应激标志物，如丙二醛、8-羟基脱氧鸟苷的产生，并能提高过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化酶等抗氧化酶的活性，降低氧化酶如髓过氧化物酶的活性，共同发挥抗氧化的作用[3-5]。有研究发现富氢水通过激活核转录因子红系2 相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2）途径减少氧化应激，从而对创伤性脑损伤大鼠的神经发挥保护作用[6]。ZHANG 等[7]发现富氢盐水可缓解急性腹膜炎的氧化应激，其机制是抑制核因子κB（NF-κB）信号通路。氢气还可以通过增加miR-21 的表达来减轻氧化损伤，从而改善创伤性脑损伤大鼠模型的神经功能，减轻脑水肿[8]。LI 等[9]发现氢通过增强沉默调节蛋白3 的表达减轻氧化应激诱导的视网膜细胞损伤，抑制细胞衰老。氢气除了选择性抗氧化，作用于抗氧化系统，还可以影响信号传导途径及调节基因表达来发挥抗氧化作用。

2.2 抗炎

炎症是机体对外来刺激的一种正常防御反应，但过度、长期慢性炎症会导致机体患病及衰老。氢气可以通过减少促炎因子，如TNF-α、IL-1β、IL-6和HMGB1 的释放，增加抗炎因子白细胞介素-10 的释放来减轻炎症反应[4-5，10-12]。除此之外，氢气还可以通过调节信号通路发挥抗炎作用，有研究发现在大鼠肝脏移植前吸入氢气可降低炎症反应，从而保护大鼠免受缺血再灌注引起的肝损伤[12]。CHEN 等[13]发现，氢气可通过激活Nrf2/HO-1 途径抑制过度炎症反应，减轻脓毒血症引起的内皮损伤。CARDINAL 等[14]发现，氢气通过抑制促分裂原活化的蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase,MAPK）信号通路，抑制促炎因子的产生，减轻肾移植的炎症反应。

2.3 抗凋亡

细胞凋亡即程序性细胞死亡，其过程是由基因控制的细胞自主死亡。机体通过凋亡来清除病变和衰老的细胞，从而调控机体的发育，维护内环境的稳定。凋亡失调是威胁当今人类许多重大疾病的发病机制之一，肿瘤、自身免疫性疾病都是由于凋亡不足引起的，而凋亡过度可能与再灌注损伤、心肌缺血、老年痴呆等疾病有关。导致细胞凋亡的最终途径是激活一系列称为半胱天冬酶的蛋白酶。LI 等[15]发现氢气可以通过降低含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3、8 和9的表达来抑制细胞凋亡，减轻肾脏缺血再灌注损伤。氢气还可以通过增加抗凋亡蛋白，如Bcl-2、Bcl-xL的表达水平，降低促凋亡蛋白Bax 的表达水平，减少细胞凋亡[5，16-17]。有研究发现氢可以激活磷酸肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinases,PI3K）/丝氨酸-苏氨酸激酶（protein-serine-threonine kinase,Akt）信号通路，进而阻止视网膜缺血再灌注诱导的细胞凋亡[18]。LIU 等[19]发现氢气抑制凋亡信号调节蛋白1/c-Jun 的N 端激酶途径，减少皮肤缺血/再灌注诱导的细胞凋亡，从而提高皮瓣成活率。但是也有研究发现氢气具有促凋亡的特性，JIANG 等[20]发现，氢气可以抑制PI3K/Akt 途径而负调控肺癌细胞系A549 细胞的增殖，诱导细胞凋亡。但现有关于氢气促肿瘤细胞凋亡的研究还比较少。