開始進行細胞學實驗不久，這個小組就被氫氣的效應驚呆了。

太田教授曾經這麼描述“Soon after we started, we were shocked by what we saw. The first results were such a surprise that I stopped in my tracks. It was the third day of the experiment and, without thinking, I yelled: Look! It’s amazing! In the culture media with hydrogen, ROS induced in cells didn’t do any harm. The cells were all alive. It was a revolutionary discovery...開始實驗不久，我們對看到的現象驚呆了。首先這個結果太神奇了，我們停下手中其他工作聚焦這個現象。這是實驗第三天，沒有經過思考。我大叫到“看，這太不可思議了”含有氫氣培養基，活性氧不會對細胞產生任何傷害，細胞全部都活著。這是一個革命性發現”

這是第一個證明氫對活細胞影響的實驗。用有毒藥物刺激細胞內活性氧的形成，通常隨著新陳代謝的不斷惡化，活性氧增加會導致細胞收縮成球形，最終死亡。當把氫氣溶解在培養基後，即使加入誘導活性氧增加的有毒物質，細胞功能仍然不受影響，細胞死亡大大減少(圖1.1)。

不含氫氣 含氫氣

紅色標記為死亡細胞，綠色為存活細胞。

圖1 左圖因為細胞羥基自由基水平增加，Pc12細胞大量死亡。右圖加入氫氣，羥基自由基的作用消失，細胞存活下來。(I. Ohsawa 2007）。

氫氣具有強大擴散能力，能進入細胞內所有細胞器，如細胞核、內質網、線粒體等，而傳統的抗氧化劑則難以進入細胞，更不能在所有結構內自由擴散。太田小組的研究結果隨後帶來一個更重要的發現，就是氫氣具有很強的選擇性(Ohsawa et al. 2007)。

圖2 氫分子對溶液中不同活性氧的清除作用。

氫氣對羥基自由基清除作用非常強，對於亞硝酸陰離子小得多，對於其他活性氧如超氧陰離子和一氧化氮小得可以忽略不計。

這意味著氫氣只消除了有害的活性氧，而保留了在細胞訊號傳導中發揮重要作用的其他生理活性氧。這完全不同於經典抗氧化劑如維生素C，維生素C不加區別地消除有益的和有害的活性氧，最終產生的總體作用喜憂參半，無法預知。其他體外實驗也證實了氫氣的抗氧化作用。

圖3 氫氣對PC12細胞羥基自由基損傷的對抗作用。

從圖3可以看出，DNA經過羥基自由基處理，過氧化反應產生的8-OHdG(8-羥基-脫氧鳥苷)和4-HNE(4-羥基-2-壬烯醛)明顯增加，氫氣都可以有效抑制。這些發現有力地表明，氫氣有希望成為一種新的生物抗氧化劑。

考慮到臨床應用，太田成男小組繼續研究氫在缺血再灌注損傷中的作用，組織缺血再灌注損傷通常發生嚴重典型的氧化損傷。這種損傷發生在器官移植和血流中斷的多種情況，即血液暫時從器官停止，然後在移植後血流恢復再次注入器官(再灌注)。缺氧一段時間後再供氧會產生大量活性氧，由於組織存在多餘電子，氧氣的恢復供應來不及徹底被還原而產生部分還原產物超氧陰離子。超氧陰離子在SOD協助下變成過氧化氫，後者在鐵離子等存在下可自然變成羥基自由基。超氧陰離子和一氧化氮發生自然化學反應變成亞硝酸陰離子。因此缺血再灌注後發生自由基鏈式反應產生多種型別的活性氧或自由基。

組織缺血再灌注損傷是一個典型的氧化應激病理生理學過程，也是一個嚴重普遍的臨床問題，因為活性氧增加會造成內臟器官組織的損傷。在他們的實驗中，阻斷大鼠腦動脈，使血流停止90分鐘後，觀察吸入氫30分鐘後對24小時後腦損傷的影響。結果讓人大開眼界。透過讓大鼠呼吸2-4%的氫氣，1天后受損的大腦區域減少了近一半(圖4)。

圖4 吸入2%氫氣能減少腦損傷50%。紅色代表正常腦組織，白色代表損傷區域。

氫治療1周後，動物運動感覺功能也逐漸恢復。說明氫氣吸入可以抑制腦組織缺血再灌注損傷和繼發性感覺運動功能。這些結果表明，氫氣以氣體和溶液方式可以透過細胞膜，清除細胞內有毒的羥基自由基，產生抗氧化損傷的治療效果。隨後該小組透過小鼠動物模型，再次證明吸入氫氣對肝臟組織缺血再灌注損傷同樣具有治療作用(Fukuda等，2007)。

阻斷肝臟動脈90分鐘，再灌注180分鐘，最後分別吸入1、2和4%的氫氣190分鐘。結果發現，隨著氫氣濃度的增加，氫氣對肝臟組織病理學損傷保護作用越來越好，對肝臟功能和氧化損傷的作用也符合其效應。氦氣對照組沒有發現這種作用，說明氫氣的作用具有特異性（圖5）。

圖5 氫氣吸入對肝臟缺血再灌注後組織空泡化、氧化應激分子MDA和肝臟功能指標血清轉氨酶活性的影響。

上述結果說明，氫氣是一種新型選擇性抗氧化劑，對組織氧化損傷具有明顯治療作用。對大多數生物化學家來說，這一發現是一個巨大的驚喜。氫氣的化學穩定性很高，是生理性惰性氣體，人們長期認為氫氣對人類和許多生物沒有生物學效應。但是由於該團隊採用嚴格的實驗設計，進行非常全面的檢測和分析，學術界並不能針對這些研究簡單質疑。更重要的是，這一系列研究隨後被更多學者的實驗驗證。太田成男小組2007年的開創性論文《氫作為一種治療性抗氧化劑，選擇性地減少細胞毒性氧自由基》，發表後引起了非常廣泛關注，許多學者相繼開展了不同層次的臨床研究，並證明氫氣對人類疾病治療的巨大潛力，這一方向現在被稱為“氫氣醫學”。

根據氫思語的定義，【氫氣醫學】是研究氫氣對疾病治療和健康促進作用的學科。主要領域包括氫氣治療疾病的基礎和臨床研究，如氫氣對疾病治療和健康促進臨床效果，氫氣疾病治療的劑量和使用方法，氫氣治療疾病機理，氫氣醫學分析方法，氫氣毒副作用，氫氣安全使用規範等方面的研究。

溫馨提示：根據《食品藥品監督管理條例》，氫氣不能全部替代藥物治療。若內容涉及健康建議，僅供參考勿作為健康指導依據。