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北京工业大学生命科学与生物工程学院 副院长 马雪梅

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专家视角
发布时间:
2018-09-11
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氢分子:从惰性到神奇

——北京工业大学生命科学与生物工程学院 副院长 马雪梅

我们现在讲的主要是水的卫生、安全,那现在更关注的一个点就是水的健康的问题,我今天主要跟大家分享一些我的工作。

氢分子,从惰性到神奇

氢分子,从惰性到神奇,一旦说到神奇就有点飞起来的感觉,从氢气来说我们对他基本的感觉是什么,第一个来源于水,这个气球飞起来说明他很轻,无色无味,容易爆炸,这个是我们对氢气的定义,那从这样的一个元素周期表上来看,左上角就是氢分子,他是最轻的一个分子没有比他再简单了,一个电子一个质子。却是我们这个地球上含量元素最多的一个部分,元素占了绝大的部分。

我们之前对于氢的了解认为他在化学上有一定的还原性,所以说那个还原性不是很强,但是在生物学在生理上我们认为他是惰性气体,他没有功能,那他的转折点是在哪里。

在2007年在自然医学由日本的教授发表了一篇文章,这篇文章是作为一个脑缺氢,在这种情况下如果要是呼吸2%氢气的时候可以使整个脑部梗死面积发生很大的变化。根据实验发现,呼吸氢的这个地方死的面积大大的减小。这个令人震惊的结果发表出来,引起了很多人的一个重视,我们也是因为这篇文章然后开始这样的一个领域,然后开始从事相关的一些领域的研究。他当时的一个说法就是说,氢气可以选择性的清除自由基,我们体内有很多的自由基,所以说他认为这种选择性的清除是非常重要的一个方面。

那从2007年起,我们发展非常的迅速,我国在这个领域给予了比较多的支持,到2018年我们关于这个国家自然科学基金已经近70项了,我们在去年的时候也拿到了国家的重大项目大概是700万左右,资助的范围是氢气在医学领域的研究,另外一个方面氢气在植物在农业,这个也是一个非常大的领域,他对农业也有非常大的影响,另外和微生物之间的关系,现在发表的论文也超过了1000篇,所以有一些可能不了解的我们领域的人在说,氢气好象是没有什么支持,除了这个文章之外就没有其他的成果发表出来这个是不对的,至少在正式发表的科学期刊上发表的论文已经是1000多篇,这个统计是在2017年的时候做的一个统计。中国的话也是,我们2014年在北京工业大学召开了一个中国医促会,当时是有200多人参加,今年的10月份我们会召开第五届的年会,也是在北京工业大学召开,也欢迎大家如果有机会可以去进行指导。这个是孙学军教授,是我们学会的主任,然后在北京工业大学建立了北京氢分子研究中心,主要是从事氢分子医学的工作。

氢分子和脑科学方面的进展

今天我主要摘取几个相对来说大家可能感兴趣的方面来介绍,首先第一个讲氢分子和脑科学方面的进展,因为最早做的就是关于脑梗这样的一个模型。做完这个动物之后他们进行了一个人群的实验,那这是用50名脑梗的病人其中25名做氢气治疗,另外25名是作为对照吸入30%的氢,那这一结果通过核磁的结果和临床的评分之后可以看出来,吸氢的组要好于没有吸的,因为脑梗病人在我们国家或者是在全球应该说是一个非常大的人群,哪怕是一点点的来改善他的愈后的症状对于家庭和病人应该说都是一个非常好的这样的结果,后来他也是做了更大的临床的实验,大概是几千人,现在这个结果还在整理当中还没有完成,据他个人讲结果还是非常好的,这个是针对脑梗这个方面。另外这个是脑创伤,我们脑伤的病人也是非常多的,我们不管是机械的损伤车祸等等,一系列的变化之后都可以造成我们的脑有一个非常严重的损伤,左上角这个就是脑损伤之后没有做氢气的治疗会有脑水肿,会有神经的损伤,呼吸氢的组我们可以看出来,这个是许多呼吸的,这个是对照组,水肿是明显的减轻,同时这个血脑屏障可以减轻,对于他的神经功能,认知反应都有明显的改善,具体的数据因为太专业了就不给大家再做介绍了。

氢分子和老年性的神经系统慢性疾病

另外一就是我们老年性的神经系统慢性疾病,比如说帕金森,早老性痴呆等等,这些人群非常大,那这个我们可以看到我们是用小鼠的模型,当给他喝氢水48周的时候就可以明显的改善这种神经配型的症状。

到目前为止关于帕金森,我们只能让他不要再进展,还没有逆转这样的案例,而氢可以部分逆转这种症状,说明什么,就是神经系统他损伤之后重新的恢复的过程,现在神经损伤想让他恢复非常非常难的,其他细胞还有这种可能性,但是神经非常难,所以说这种结果也是引起了非常大的震惊。

再一个就是高血压,高血压他里面会有很多问题,那长期饮用氢水之后会有一种自发性高血压,在老鼠实验模型中发现,那如果说给老鼠喝一定的氢水之后再去诱发高血压,他对血脑屏障损失是明显的一个缓解。

刚才说的脑梗现在脑出血是两种,一种是血管堵死了,另外一种是血压太高把血管冲破了,这个是两种极端的情况,是常见的中老年疾病了,他对于这种自发高血压导致脑损伤的保护作用应该说还是有非常强的应用的陷井,因为这种血脑屏障受损和我们所说的常见病,动脉硬化常见病都是非常有关系的。

  实验结果发现,没有喝氢水的出血点,然后有氢保护的血管是非常的平滑。这个是我们另外的一个工作,氢与肿瘤,脑胶质瘤,就是这个复发率非常高,死亡率也会非常高的,一般不会超过三个月或者是半年,没有加别的药,仅仅是用氢气的作用我们就可以看到肿瘤的大小会明显的减少,当然如果配合手术治疗和药物治疗我们相信可能会取得更好的一个效果,现在相应的一些结果还正在过程当中。

氢分子与农药

农药现在非常严重了,像有机的农药在我们国家或者是在全球来说都是农药里面应用最广的农药,这个农药的特点是什么,他可以穿过血脑屏障进入大脑,进入大脑意味着什么,就有可能造成神经的损伤,而且他通过我们的皮肤就可以进入到我们的血液,进入到我们的身体,所以说还是非常严重的一个问题。比如说在城市里面,树木、草坪都要打药的,在空气当中漂浮,我们会通过我们的呼吸,还有通过食品进入到身体。我们做的一个就是用有机的农药叫做毒死蜱,对老鼠的神经元染色进行观察,发现农药组神经元的损伤还是比较明显的,8周的时间我们给他喝氢水,对神经元的保护明显,这说明氢对于抑制有机的农药是有一定作用的。

氢分子和炎症

首先我们谈的是针对是急性的炎症,氢的作用非常的明显,比如说家里有创伤或者是做了手术之后,你如果给他喝氢水对于伤口的愈合是非常有保护作用的。

另外一部分的炎症叫做慢性炎症,实际上是很多疾病病理的基础,比如说我们经常说的糖尿病、动脉硬化、脂肪肝、肥胖等等,机理是慢性炎症的机理。这个是我们说的氢对于脑创伤急性损伤,他对于这个保护的作用。

皮瓣的移植过程当中,会对炎症细胞的作用会明显的减轻,凡是放在一起的这个都是属于皮瓣已经存活了,他存活血管正好,那我们测他的血管明显的看到还是有很大的改善,这个就是对于糖尿病这样的一个影响,当然这个做的量不是特别的大,只有8个样本,那我们看一下前面的第一个,可以看到就是说当他喝氢水八周以后,血糖的浓度在这个之后,葡萄糖的浓度降下来了,但是胰岛素的量升上去了,这个是很有意思的,因为糖尿病人我们知道都要打胰岛素的,他本身是要通过外加胰岛素然后来保证他控制血糖的,但是氢水喝了之后自身的胰岛素会增强,这证明是胰岛细胞的激活,这个也是给了大家非常多的想象空间,我们说也可能是个例,我们不排除,但是这个是需要更大批量这样的一个临床的实验,因为这个只有8例。

氢和动脉硬化,泰山医学院做的比较多,这种动脉硬化减轻是非常明显的,而且齐教授做了比较多人群的实验,包括从机理各个方面来进行研究这个也是明确的,应该说对于代谢病动脉硬化这个角度来说其实作用是非常非常的明确。

关于氢和减肥的研究,在 2011年发表的文章显示,,第一个肥胖小鼠的模型的体重降下来一点,他的脂肪,红色的部分是肌肉,肌肉在氢水组并没有减少,蓝色的部分是内部的脂肪,内脂这个地方减少了,绿色的部分是皮下脂肪,那他如果能够减少内脏或者看不到在肌肉内部的这些脂肪,那是对于减肥来说也是一个重要的方面了。

关于氢气和皮肤病的研究,韩国人做的比较多,主要是侧重皮肤病的,他开了一个诊所就是泡浴,他都至于了很多红白蓝创。氢气应该说现在研究的就是我们能够知道的这些组织器官医生们都做了一遍,好象都有作用,这个也就给了我们一个非常大的难题,那用这种选择性抗氧化直接去跟腔自由基的反应已经无法解释氢气如此多的功能性,所以现在氢气医学氢分子医学领域我们说是非常大的挑战。

氢气为什么会有作用?

    第一个,氢是难容的,他能溶解吗?我们跟氧气做了比较,好象是很小,大概是1.83%这样的一个溶解度,但是他的浓度大概是0.8毫摩尔,水中的氧气是多少,是1.25毫摩尔,氢气非常轻,他的分子小,一旦换算出分子数就多了,那这个毫摩尔是什么概念,就是我们很多的药物实际上在我们体内有效的浓度都是在这样的数量级,所以说这个毫摩尔级并不小,并不像我们想象中那么难容,氢气在水中是不是马上就跑了,那我们做了一个实验,就是从800开始,那这个是半个小时,大概还剩下80%,两个小时还剩下大概50%,就是说他会在早期降低的比较快,当然是高浓度的时候降的会等抖一些,一旦到饱和的时候他往下降并没有降的那么快,你如果一打开他的浓度是最高的把他喝完这个效果当然是最好的,这个是在氢水的存放。另外氢气在我们身体里面存在吗,就是说我们不管是口服还是什么都是用动物做的,比如说我们血液肝脏肾脏和心血管这些东西都拿出来测了一遍发现都可以测到氢气的存在,应该说肯定会抓到氢气,在不同的组织当中分布会有不同,你比如说呼吸氢气竟然在肌肉里面分布很多,我们国家队的运动员也在做实验,看看对训练的影响有什么作用,这个工作还在做。这个是在体内我们说不同的时间点不同的浓度,你比如说这个,我们说口服可以在60分钟30分钟还能够检测到氢气的存在,大概半个小时之内体内是有的,那呼吸呢,呼吸可能时间会持续的更长一些。

    第二个,我们自己身体产不产氢气,可以明确的说我们自己的身体是产的,氢气有一些微生物会产生氢气,在我们肠道里面有大量的微生物,实际上我们身体微生物的量比我们身体细胞的量还要多,那这些主要是集中在肠道,肠道的微生物他可以产生一定量的氢气,这些氢气最后会产生什么呢?就是大概有15%左右会通过我们的呼吸排出去,那肺的排气量是和我们肠道产气量是有没有的,最早的时候是作为一个检测的指标,看看我们肠道菌群有没有紊乱,还是把氢气作为一个代谢气。后来在1994年,在潜水里面氮气过多会使人昏迷,后来用氢气代替氮气,氢气跟氧气的混合用在潜水,当几十个大气压氢气的溶解度是大大提高,那在这种情况下并没有发现潜水员有明显这样的不适的感觉,因为大家普遍还是认为氢气还是相对安全的,那他在这种高压下能不能跟自由基能反应,我们看到并没有反应,那氢气既然不反应他到身体里面可能就没有这个功能,那就看他的代谢,后来有一个工作是检测氢气在体内到底能不能够参与代谢,这是用氢气的同类素来检测氢气,发现半个小时一个小时之后氢气会变成水,我们通过皮肤散发出去,这个力度已经很高了,我们一般药物的力度也是10%,是不错的,当然氢气为什么有生理功能,不好说,这是在化学当中最牛的一个杂志了,氢气和水进到水里面并不是以氢分子的方式来存在,而是和水发生了电荷的转移,他既可以跟水里面的氧原子来作用带上正电荷,就说明氢比我们想象中要复杂,他的功能,他为什么起作用也是我们可能将来非常非常希望能够了解的。所以说作为氢分子来说我们认为他的特点是什么,第一个他安全,我们自己体内就有这个物质,第二个多余的氢是呼吸和其他的方式排出去的,第三个他太小了,他可以扩散,进入我们的脑进入我们的细胞等等,我们说有的部位他都没有问题。

    第三个,血脑屏障,脑的药是非常非常少,而氢气对他来说都不是问题。这个是去年我去佛山参加我们氢分子会的时候大家提出来一个我觉得很好,氢生活氢产业和氢未来,这个是目前来说在市场上的一些氢的产品,这个是洗浴的杯子还有各种各样的护膝,不同的产品,应该说这个领域在快速的发展,当然了缺乏比较成规模的企业,应该说也正在处在一个企业的整合或者是说好的能够出来,然后差的会被淘汰这样的过程当中。带来了很多的产业机遇,一方面氢水,氢水已经到澳大利亚欧洲都已经卖过去了,还有氢水的机器等等,另外还有我们说农业的氢水也都在发展,包括一些分析的数据,所以说我也是希望未来我们氢产业也好氢生活也好可以发展的更好,谢谢大家。

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陆军军医大学(原第三军医大学) 教授/博导 舒为群