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北京工業大學生命科學與生物工程學院 副院長 馬雪梅
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北京工業大學生命科學與生物工程學院 副院長 馬雪梅

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氫分子:從惰性到神奇

——北京工業大學生命科學與生物工程學院 副院長 馬雪梅

我們現在講的主要是水的衛生、安全,那現在更關注的一個點就是水的健康的問題,我今天主要跟大家分享一些我的工作。

氫分子,從惰性到神奇

氫分子,從惰性到神奇,一旦說到神奇就有點飛起來的感覺,從氫氣來說我們對他基本的感覺是什么,第一個來源于水,這個氣球飛起來說明他很輕,無色無味,容易爆炸,這個是我們對氫氣的定義,那從這樣的一個元素周期表上來看,左上角就是氫分子,他是最輕的一個分子沒有比他再簡單了,一個電子一個質子。卻是我們這個地球上含量元素最多的一個部分,元素占了絕大的部分。

我們之前對于氫的了解認為他在化學上有一定的還原性,所以說那個還原性不是很強,但是在生物學在生理上我們認為他是惰性氣體,他沒有功能,那他的轉折點是在哪里。

在2007年在自然醫學由日本的教授發表了一篇文章,這篇文章是作為一個腦缺氫,在這種情況下如果要是呼吸2%氫氣的時候可以使整個腦部梗死面積發生很大的變化。根據實驗發現,呼吸氫的這個地方死的面積大大的減小。這個令人震驚的結果發表出來,引起了很多人的一個重視,我們也是因為這篇文章然后開始這樣的一個領域,然后開始從事相關的一些領域的研究。他當時的一個說法就是說,氫氣可以選擇性的清除自由基,我們體內有很多的自由基,所以說他認為這種選擇性的清除是非常重要的一個方面。

那從2007年起,我們發展非常的迅速,我國在這個領域給予了比較多的支持,到2018年我們關于這個國家自然科學基金已經近70項了,我們在去年的時候也拿到了國家的重大項目大概是700萬左右,資助的范圍是氫氣在醫學領域的研究,另外一個方面氫氣在植物在農業,這個也是一個非常大的領域,他對農業也有非常大的影響,另外和微生物之間的關系,現在發表的論文也超過了1000篇,所以有一些可能不了解的我們領域的人在說,氫氣好象是沒有什么支持,除了這個文章之外就沒有其他的成果發表出來這個是不對的,至少在正式發表的科學期刊上發表的論文已經是1000多篇,這個統計是在2017年的時候做的一個統計。中國的話也是,我們2014年在北京工業大學召開了一個中國醫促會,當時是有200多人參加,今年的10月份我們會召開第五屆的年會,也是在北京工業大學召開,也歡迎大家如果有機會可以去進行指導。這個是孫學軍教授,是我們學會的主任,然后在北京工業大學建立了北京氫分子研究中心,主要是從事氫分子醫學的工作。

氫分子和腦科學方面的進展

今天我主要摘取幾個相對來說大家可能感興趣的方面來介紹,首先第一個講氫分子和腦科學方面的進展,因為最早做的就是關于腦梗這樣的一個模型。做完這個動物之后他們進行了一個人群的實驗,那這是用50名腦梗的病人其中25名做氫氣治療,另外25名是作為對照吸入30%的氫,那這一結果通過核磁的結果和臨床的評分之后可以看出來,吸氫的組要好于沒有吸的,因為腦梗病人在我們國家或者是在全球應該說是一個非常大的人群,哪怕是一點點的來改善他的愈后的癥狀對于家庭和病人應該說都是一個非常好的這樣的結果,后來他也是做了更大的臨床的實驗,大概是幾千人,現在這個結果還在整理當中還沒有完成,據他個人講結果還是非常好的,這個是針對腦梗這個方面。另外這個是腦創傷,我們腦傷的病人也是非常多的,我們不管是機械的損傷車禍等等,一系列的變化之后都可以造成我們的腦有一個非常嚴重的損傷,左上角這個就是腦損傷之后沒有做氫氣的治療會有腦水腫,會有神經的損傷,呼吸氫的組我們可以看出來,這個是許多呼吸的,這個是對照組,水腫是明顯的減輕,同時這個血腦屏障可以減輕,對于他的神經功能,認知反應都有明顯的改善,具體的數據因為太專業了就不給大家再做介紹了。

氫分子和老年性的神經系統慢性疾病

另外一就是我們老年性的神經系統慢性疾病,比如說帕金森,早老性癡呆等等,這些人群非常大,那這個我們可以看到我們是用小鼠的模型,當給他喝氫水48周的時候就可以明顯的改善這種神經配型的癥狀。

到目前為止關于帕金森,我們只能讓他不要再進展,還沒有逆轉這樣的案例,而氫可以部分逆轉這種癥狀,說明什么,就是神經系統他損傷之后重新的恢復的過程,現在神經損傷想讓他恢復非常非常難的,其他細胞還有這種可能性,但是神經非常難,所以說這種結果也是引起了非常大的震驚。

再一個就是高血壓,高血壓他里面會有很多問題,那長期飲用氫水之后會有一種自發性高血壓,在老鼠實驗模型中發現,那如果說給老鼠喝一定的氫水之后再去誘發高血壓,他對血腦屏障損失是明顯的一個緩解。

剛才說的腦?,F在腦出血是兩種,一種是血管堵死了,另外一種是血壓太高把血管沖破了,這個是兩種極端的情況,是常見的中老年疾病了,他對于這種自發高血壓導致腦損傷的保護作用應該說還是有非常強的應用的陷井,因為這種血腦屏障受損和我們所說的常見病,動脈硬化常見病都是非常有關系的。

  實驗結果發現,沒有喝氫水的出血點,然后有氫保護的血管是非常的平滑。這個是我們另外的一個工作,氫與腫瘤,腦膠質瘤,就是這個復發率非常高,死亡率也會非常高的,一般不會超過三個月或者是半年,沒有加別的藥,僅僅是用氫氣的作用我們就可以看到腫瘤的大小會明顯的減少,當然如果配合手術治療和藥物治療我們相信可能會取得更好的一個效果,現在相應的一些結果還正在過程當中。

氫分子與農藥

農藥現在非常嚴重了,像有機的農藥在我們國家或者是在全球來說都是農藥里面應用最廣的農藥,這個農藥的特點是什么,他可以穿過血腦屏障進入大腦,進入大腦意味著什么,就有可能造成神經的損傷,而且他通過我們的皮膚就可以進入到我們的血液,進入到我們的身體,所以說還是非常嚴重的一個問題。比如說在城市里面,樹木、草坪都要打藥的,在空氣當中漂浮,我們會通過我們的呼吸,還有通過食品進入到身體。我們做的一個就是用有機的農藥叫做毒死蜱,對老鼠的神經元染色進行觀察,發現農藥組神經元的損傷還是比較明顯的,8周的時間我們給他喝氫水,對神經元的保護明顯,這說明氫對于抑制有機的農藥是有一定作用的。

氫分子和炎癥

首先我們談的是針對是急性的炎癥,氫的作用非常的明顯,比如說家里有創傷或者是做了手術之后,你如果給他喝氫水對于傷口的愈合是非常有保護作用的。

另外一部分的炎癥叫做慢性炎癥,實際上是很多疾病病理的基礎,比如說我們經常說的糖尿病、動脈硬化、脂肪肝、肥胖等等,機理是慢性炎癥的機理。這個是我們說的氫對于腦創傷急性損傷,他對于這個保護的作用。

皮瓣的移植過程當中,會對炎癥細胞的作用會明顯的減輕,凡是放在一起的這個都是屬于皮瓣已經存活了,他存活血管正好,那我們測他的血管明顯的看到還是有很大的改善,這個就是對于糖尿病這樣的一個影響,當然這個做的量不是特別的大,只有8個樣本,那我們看一下前面的第一個,可以看到就是說當他喝氫水八周以后,血糖的濃度在這個之后,葡萄糖的濃度降下來了,但是胰島素的量升上去了,這個是很有意思的,因為糖尿病人我們知道都要打胰島素的,他本身是要通過外加胰島素然后來保證他控制血糖的,但是氫水喝了之后自身的胰島素會增強,這證明是胰島細胞的激活,這個也是給了大家非常多的想象空間,我們說也可能是個例,我們不排除,但是這個是需要更大批量這樣的一個臨床的實驗,因為這個只有8例。

氫和動脈硬化,泰山醫學院做的比較多,這種動脈硬化減輕是非常明顯的,而且齊教授做了比較多人群的實驗,包括從機理各個方面來進行研究這個也是明確的,應該說對于代謝病動脈硬化這個角度來說其實作用是非常非常的明確。

關于氫和減肥的研究,在 2011年發表的文章顯示,,第一個肥胖小鼠的模型的體重降下來一點,他的脂肪,紅色的部分是肌肉,肌肉在氫水組并沒有減少,藍色的部分是內部的脂肪,內脂這個地方減少了,綠色的部分是皮下脂肪,那他如果能夠減少內臟或者看不到在肌肉內部的這些脂肪,那是對于減肥來說也是一個重要的方面了。

關于氫氣和皮膚病的研究,韓國人做的比較多,主要是側重皮膚病的,他開了一個診所就是泡浴,他都至于了很多紅白藍創。氫氣應該說現在研究的就是我們能夠知道的這些組織器官醫生們都做了一遍,好象都有作用,這個也就給了我們一個非常大的難題,那用這種選擇性抗氧化直接去跟腔自由基的反應已經無法解釋氫氣如此多的功能性,所以現在氫氣醫學氫分子醫學領域我們說是非常大的挑戰。

氫氣為什么會有作用?

    第一個,氫是難容的,他能溶解嗎?我們跟氧氣做了比較,好象是很小,大概是1.83%這樣的一個溶解度,但是他的濃度大概是0.8毫摩爾,水中的氧氣是多少,是1.25毫摩爾,氫氣非常輕,他的分子小,一旦換算出分子數就多了,那這個毫摩爾是什么概念,就是我們很多的藥物實際上在我們體內有效的濃度都是在這樣的數量級,所以說這個毫摩爾級并不小,并不像我們想象中那么難容,氫氣在水中是不是馬上就跑了,那我們做了一個實驗,就是從800開始,那這個是半個小時,大概還剩下80%,兩個小時還剩下大概50%,就是說他會在早期降低的比較快,當然是高濃度的時候降的會等抖一些,一旦到飽和的時候他往下降并沒有降的那么快,你如果一打開他的濃度是最高的把他喝完這個效果當然是最好的,這個是在氫水的存放。另外氫氣在我們身體里面存在嗎,就是說我們不管是口服還是什么都是用動物做的,比如說我們血液肝臟腎臟和心血管這些東西都拿出來測了一遍發現都可以測到氫氣的存在,應該說肯定會抓到氫氣,在不同的組織當中分布會有不同,你比如說呼吸氫氣竟然在肌肉里面分布很多,我們國家隊的運動員也在做實驗,看看對訓練的影響有什么作用,這個工作還在做。這個是在體內我們說不同的時間點不同的濃度,你比如說這個,我們說口服可以在60分鐘30分鐘還能夠檢測到氫氣的存在,大概半個小時之內體內是有的,那呼吸呢,呼吸可能時間會持續的更長一些。

    第二個,我們自己身體產不產氫氣,可以明確的說我們自己的身體是產的,氫氣有一些微生物會產生氫氣,在我們腸道里面有大量的微生物,實際上我們身體微生物的量比我們身體細胞的量還要多,那這些主要是集中在腸道,腸道的微生物他可以產生一定量的氫氣,這些氫氣最后會產生什么呢?就是大概有15%左右會通過我們的呼吸排出去,那肺的排氣量是和我們腸道產氣量是有沒有的,最早的時候是作為一個檢測的指標,看看我們腸道菌群有沒有紊亂,還是把氫氣作為一個代謝氣。后來在1994年,在潛水里面氮氣過多會使人昏迷,后來用氫氣代替氮氣,氫氣跟氧氣的混合用在潛水,當幾十個大氣壓氫氣的溶解度是大大提高,那在這種情況下并沒有發現潛水員有明顯這樣的不適的感覺,因為大家普遍還是認為氫氣還是相對安全的,那他在這種高壓下能不能跟自由基能反應,我們看到并沒有反應,那氫氣既然不反應他到身體里面可能就沒有這個功能,那就看他的代謝,后來有一個工作是檢測氫氣在體內到底能不能夠參與代謝,這是用氫氣的同類素來檢測氫氣,發現半個小時一個小時之后氫氣會變成水,我們通過皮膚散發出去,這個力度已經很高了,我們一般藥物的力度也是10%,是不錯的,當然氫氣為什么有生理功能,不好說,這是在化學當中最牛的一個雜志了,氫氣和水進到水里面并不是以氫分子的方式來存在,而是和水發生了電荷的轉移,他既可以跟水里面的氧原子來作用帶上正電荷,就說明氫比我們想象中要復雜,他的功能,他為什么起作用也是我們可能將來非常非常希望能夠了解的。所以說作為氫分子來說我們認為他的特點是什么,第一個他安全,我們自己體內就有這個物質,第二個多余的氫是呼吸和其他的方式排出去的,第三個他太小了,他可以擴散,進入我們的腦進入我們的細胞等等,我們說有的部位他都沒有問題。

    第三個,血腦屏障,腦的藥是非常非常少,而氫氣對他來說都不是問題。這個是去年我去佛山參加我們氫分子會的時候大家提出來一個我覺得很好,氫生活氫產業和氫未來,這個是目前來說在市場上的一些氫的產品,這個是洗浴的杯子還有各種各樣的護膝,不同的產品,應該說這個領域在快速的發展,當然了缺乏比較成規模的企業,應該說也正在處在一個企業的整合或者是說好的能夠出來,然后差的會被淘汰這樣的過程當中。帶來了很多的產業機遇,一方面氫水,氫水已經到澳大利亞歐洲都已經賣過去了,還有氫水的機器等等,另外還有我們說農業的氫水也都在發展,包括一些分析的數據,所以說我也是希望未來我們氫產業也好氫生活也好可以發展的更好,謝謝大家。

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