氢气调肺，呼吸系统疾病患者的福音

新型冠状病毒大流行凸显了呼吸系统健康管理的重要性。以慢性阻塞性肺疾病（COPD）、支气管哮喘、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）为代表的呼吸系统疾病，即便经过规范治疗仍存在病情控制不佳、致残致死率高等挑战，亟须探索新型治疗策略。近年来，氢气因其独特的生物学效应成为研究焦点：基础研究证实其可通过抑制氧化应激、调节炎症信号通路等途径发挥肺保护作用【1】；临床试验数据则显示其对COPD急性加重期及COVID-19患者的临床症状缓解具有显著效果【2-3】。

氢气治疗呼吸系统疾病的机制

氢气在人体中通过多种机制对呼吸系统疾病产生作用，总的来说可以分成以下两大类。第一，氧自由基清除机制：氢气能选择性地清除对呼吸道上皮细胞具有强毒性的自由基，如亚硝酸阴离子和羟自由基【4】，以减轻对支气管上皮细胞和肺泡细胞DNA、蛋白质等的氧化损伤。这可能是氢气在COPD辅助治疗中发挥作用的机制；第二，信号通路调控机制：除了氧自由基清除机制外，氢气还可依靠调控呼吸道上皮细胞和肺部细胞信号通路发挥作用。氢气可通过影响包括NF-κB【5】、核因子E2相关因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）【6】、JNK【7】、PI3K/Akt【8】等多个信号通路参与调节炎症反应过程。

氢气在COPD防治中的应用

氧化应激损伤是慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）发病机制之一。氢气可通过抑制表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸1068磷酸化、降低 Nrf2表达量，进而减轻氧化应激损伤。此外，氢气还具有减轻遗传物质氧化损伤及呼吸道上皮细胞过早衰老来缓解肺气肿的作用。2021年钟南山院士团队开展了一项多中心、随机、双盲、平行对照临床试验，进一步证实氢气的临床应用价值。该实验将108例COPD 患者平均随机分配到氢氧混合气体吸入组和氧气吸入组，结果提示氢氧混合气体吸入组患者的呼吸困难、咳嗽、痰量量表评分较氧气吸入组显著降低，且在缓解咳嗽症状方面具有明显优势【2】，这有力地证明氢气可以在COPD治疗中发挥作用。

氢气在支气管哮喘防治中的应用

对于支气管哮喘，氢气通过调节Th1/Th2免疫平衡，降低血清IgE水平和促炎因子IL-4、IL-13、TNF-α的表达，同时上调超氧化物歧化酶（SOD）活性以增强抗氧化能力【9】。氢气吸入不仅能减少嗜酸性粒细胞浸润和杯状细胞增生，还可逆转能量代谢异常，通过调节HIF-1α和PGC-1α恢复线粒体氧化磷酸化功能，改善气道高反应性【10】。在肺炎治疗中，氢气通过清除活性氧（ROS）和降低丙二醛（MDA）、髓过氧化物酶（MPO）水平，显著减轻高氧或感染引发的肺水肿和炎症损伤，其机制涉及Nrf2/HO-1信号通路的激活【11】。

氢气在ARDS防治中的应用

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）作为严重呼吸系统并发症，氢气干预可抑制NF-κB介导的炎症级联反应，减少肺泡巨噬细胞释放IL-1β、IL-6等细胞因子，同时通过调控AKT/mTOR通路降低细胞凋亡率，改善肺静态顺应性和气体交换功能【12】。值得注意的是，氢气与一氧化氮（NO）联用可协同增强对肺泡-毛细血管屏障的保护作用，减少肺纤维化风险【11】。

氢气在支气管扩张防治中的应用

针对支气管扩张症，氢气吸入被证实可降低氧化应激标志物如8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）水平，并通过调节IL-6-miR-20a-BMPR2信号通路减少气道炎症【13】。临床研究显示，长期氢气干预有助于改善运动心肺功能指标，缓解气促症状，但目前仍需更多双盲对照试验验证其疗效【14】。

氢气的治疗性递送策略呈现多元化特征，包括吸入给药、富氢水口服摄入以及氢饱和溶液注射等给药途径。基于其高生物安全性、制备便捷性和经济性优势，氢气及其衍生产品在呼吸系统疾病干预领域展现出独特优势，尤其针对慢性呼吸系统疾病患者，低剂量氢气吸入疗法可作为创新性辅助治疗方案。通过聚焦于氢气在生物氧化应激调控、基因组稳定性维护及程序性细胞死亡调节等关键分子通路网络中的机制研究，系统揭示其作用于细胞信号转导网络的分子生物学机制，必将推动该领域取得突破性研究进展，为精准医疗提供新的理论依据。

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引用来源：

【1】氢气生物医学效应的发现、研究与应用

【2】Hydrogen/oxygen therapy for the treatment of an acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease: results of a multicenter, randomized, double-blind, parallel-group controlled trial

【3】Hydrogen/oxygen mixed gas inhalation improves disease severity and dyspnea in patients with coronavirus disease 2019 in a recent multicenter, open-label clinical trial

【4】Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals

【5】Hydrogen-rich saline reduces airway remodeling via inactivation of NF-κB in a murine model of asthma

【6】Hydrogen gas inhalation attenuates seawater instillation-induced acute lung injury via the Nrf2 pathway in rabbits

【7】Hydrogen inhalation ameliorates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice

【8】Hydrogen-rich saline prevents the down regulation of claudin-5 protein in septic rat lung via the PI3K/Akt signaling pathway

【9】氢气吸入缓解哮喘鼠呼吸道炎症和氧化应激

【10】Hydrogen Attenuates Allergic Inflammation by Reversing Energy Metabolic Pathway Switch

【11】Hydrogen-Rich Saline Provides Protection Against Hyperoxic Lung Injury

【12】Magnesium Hydride Ameliorates Endotoxin-Induced Acute Respiratory Distress Syndrome by Inhibiting Inflammation, Oxidative Stress, and Cell Apoptosis

【13】支气管扩张患者运动心肺功能与疾病严重程度的相关性及对氢气吸入治疗的反应性

【14】氢气治疗支气管扩张的综合方法