崭露头角的氢气生物学

摘要

氢气(hydrogen gas,H2)是新发现的生物气体信号分子。自2007年开始,有关H2的生理调控活性及信号转导功能受到广泛的关注,并逐步形成了研究氢气生物学效应和分子机理的一门新学科——氢气生物学。按照实际运用范围的不同,氢气生物学也可以划分为氢医学和氢农学。在医学方面,通过多种动物模型研究和部分临床试验,发现H2具有抗氧化、抗炎和抗凋亡的作用,而且H2对缺血/再灌注以及以炎症为基础的急性组织缺血性疾病和慢性退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病和动脉粥样硬化等氧化应激相关疾病)均具有较为理想的正面效果。在农学方面,相关报道还发现H2可以提高苜蓿、水稻和拟南芥对非生物胁迫的耐性,调控黄瓜、番茄、猕猴桃、芽苗菜、黑大麦和食用菌的生长发育和营养品质,延长洋桔梗、玫瑰和百合切花的保鲜以及提高家畜对病原微生物的抗性。本文首先探究了氢气生物学的发展历史,提出氢医学研究思路的源头是电解水,结合H2测定方法、内源H2的产生途径以及氢气生物学效应的分子机理和信号转导的研究成果,从给氢方式、生物学效应以及安全性等方面,介绍了氢医学和氢农学的现状,提出选择性抗氧化机制不能完全解释现有的氢生物学效应,反映相关分子机制的复杂性和多样性。最后,针对氢气生物学的若干重要的科学和实践问题进行了展望,并提出氢医学的进一步发展还依赖于大量且可信度高的临床试验,氢农业还需要完成多年多点的大规模大田实践。