透析是尿毒症患者维持生命的法宝，但透析会产生一些不良作用导致生活质量下降。研究发现，氢气对改善透析患者的高血压、低血压、下肢供血不足和尿毒症瘙痒等炎症和氧化相关损伤有显著作用。未来在继续优化给氢气手段和增加补充氢气量的基础上，有望提高效果。期盼氢气医学将给尿毒症患者生活质量保驾护航。

长期透析患者的共同表现是氧化应激和炎症反应增强，这也是导致患者病情加重和死亡的重要原因。多种因素在尿毒症患者病理生理过程发挥作用，尿毒症可导致多种促进氧化应激的有毒分子，如吲哚硫酸酯、晚期糖基化终末产物、晚期蛋白氧化产物、甲基乙二醛、反式乌头酸增加；呼吸道中性粒细胞过度凋亡释放髓过氧化酶进入血液；尿毒症进展过程硫化氢减少抑制Nrf2、单核细胞激活和抗氧化能力降低。曾经考虑抗氧化治疗尿毒症透析，尝试的抗氧化物质有维生素E和NAC，虽然临床研究没有取得预期效果，但是科学家并没有放弃努力。

氢气是具有独特生物学作用的抗氧化抗炎症物质，研究证据提示氢气对缺血和炎症造成的多种器官损伤具有治疗作用，许多氢气临床医学都是基于其抗炎症抗氧化损伤的前提，这一点在尿毒症血液透析治疗方面体现的非常淋漓尽致。日本学者采用电解水技术，将氢气导入血液透析液中，发明了氢气透析装置。研究氢气透析的几位日本学者对这一领域进行的综述。

一、氢水的生物学效应

随着氢气医学研究的深入，氢气临床应用逐渐成为重要议题。但是如何安全使用氢气也是必须考虑的重要问题。为了解决这个问题，许多学者和企业都投入设备和产品研发。比较典型的是采用水电解制作氢水和氢气的技术（图）。电解水能在阴极周围形成氢气富集，这些氢气会形成1微米以下直径的气泡（猜测），这种体积的气泡在溶液中能持续存在，寿命比较长（半衰期为12小时），可持续不断向水中释放氢气，商业化电解水设备产生的氢气浓度为0.3–0.5mg/L（300-500ppb）。Shirahata等对电解水电解附近的水的化学性质进行了研究，证明这种水具有抗氧化能力。研究利用次黄嘌呤／黄嘌呤氧化酶系统能产生超氧阴离子，发现富氢电解水能减少超氧阴离子和过氧化氢的产生。在铜和维生素C混合溶液中，DNA分子链可以被破坏，氢水能保护DNA分子免受伤害。这些结果说明，电解氢水能产生抗氧化作用。

关于电解水和氢水的关系，有两个比较极端看法，第一个是认为电解水的作用并不是氢气分子的作用，是氢原子的作用，主要是基于氢原子具有更强还原性，其实这并不是好的解释，因为氢原子本身属于自由基，对细胞可产生危害。另一个认为电解水根本不属于氢水，只有物理溶解的氢气水才属于氢水。两种看法表面上是相左，其实都是不客观不准确的观点。我个人看法是，电解水是氢水的一种，是氢水的起源。物理溶解氢水是对电解水研究基础上的进一步发展和提高，将来有望淘汰电解氢水。

曾经有研究发现，电解还原水能阻断肿瘤细胞增殖，也能通过保护胰岛素分泌细胞对糖尿病动物发挥治疗作用。饮用氢水对废用性肌肉萎缩有治疗作用，能对抗缺血再灌注心脏损伤和肾脏纤维化。长期饮用氢水能减少内毒素诱导的神经炎症，减少大脑内TNF-α和IL-10等炎症因子表达，加快动物行为异常的恢复。

二、氢气用于透析的研究

早在2003年，台湾Hung等就报道了将电解水用于血液透析的临床研究。该小组对患者实施了6个月电解水常规透析治疗，结果发现26名患者血清中IL-6和CRP明显下降。患者高铁血红蛋白和淋巴细胞凋亡明显减少。结果提示，电解水用于血液透析能改善患者炎症等损伤指标，但由于当时对电解水如何产生这些作用的本质并不清楚，主要是还没有氢气医学这一概念。这些效应后来被日本学者进一步验证确认。用电解方法制备氢水用于血液透析存在比较大的障碍，主要是因为电解会改变水的酸碱性，而透析液对酸碱性有严格规定，这导致很难将氢气浓度增加到200bbp以上。反渗透处理会使氢气浓度再次降低，最终透析液中氢气浓度降低到只有50ppb。理论上透析液中的氢气能完全通过透析膜进入血液，血液中氢气浓度决定于透析液流速。假定血液和透析液流速保持在200和500毫升／分钟，一次透析可以获得1-3毫摩尔氢气，这和许多临床报道的氢气剂量接近。（1毫摩尔氢气大约等于22.4毫升氢气，1升2ppm氢水，或300毫升6ppm氢水）。

2007年，东北大学医学院和Nihon Trim公司合作开发出新型血液透析系统，病例研究证明该系统具有临床意义。研究人员发现，使用这种透析液的患者获得了多种临床益处。从血压和高血压用药量两个指标都可以看出，长期使用氢气透析液对透析患者高血压具有非常明显控制效果（图4）。含氢透析液也能避免透析造成的下肢血流下降，增加下肢动脉硬化患者的皮肤温度，促进下肢缺血导致的伤口愈合(图5)。

解读：长期血液透析患者，常见问题是高血压，一过性下肢血流降低，下肢伤口难愈合。氢气加入后这些问题都能被克服，这效果好地足够吓人。

虽然对氢气在透析溶液内发挥作用机制是推测性的，但是对氢气发挥作用机制的看法仍然比较一致。氧化应激可导致内皮细胞功能障碍，透析患者普遍存在氧化应激，例如铁离子和尿毒症氧化剂吲哚硫酸能导致血管内皮细胞依赖的血管扩张功能被破坏，也可以通过细胞粘附分子等表达增加加速动脉硬化。慢性肾脏疾病患者的典型特征之一是NOS解偶联，主要是超氧阴离子和一氧化氮反应产生亚硝酸阴离子，亚硝酸阴离子具有血管收缩作用。这些病理生理过程会导致血压升高和下肢血液供应不足，导致动脉硬化闭塞性脉管炎和难以控制的高血压。氢气作为一种抗氧化物质，能抑制这些病理过程。透析相关临床症状，如透析导致的低血压、疲劳和皮肤瘙痒等，都和氧化应激／炎症反应密切相关。

有意思的是，研究人员发现氢气透析液对缓解透析导致的低血压、透析相关疲劳和尿毒症瘙痒都有非常显著的改善作用。透析性低血压是透析过程出现的低血压，容易导致恶劣后果。反复发生低血压可以导致严重严重炎症反应和氧化应激。血压突然降低可能会导致多个器官血液灌流不足，产生类似急性缺血再灌注损伤的后果，这种病变会伴随炎症激活细胞M1巨噬细胞激活。疲劳患者血清IL-6升高，而皮肤瘙痒患者皮肤存在局部微炎症反应。氢气能减少炎症和氧化损伤作用，因此对上述病理变化产生缓解作用。

氢气生物学作用的基础是清除有毒自由基，例如超氧阴离子和羟基自由基（注：选择性抗氧化认为只对有毒的羟基自由基和亚硝酸阴离子有中和作用，有人认为作用范围更广，也有人认为氢气没有直接抗氧化作用）。显然，氢气临床作用并不局限于每周实施的三次透析期间，这与氢气选择性抗氧化的道理并不十分符合。这句话的意思是，氢气如果只通过选择性抗氧化发挥作用，因为氢气不能长时间停留在体内，不可能在没有透析，体内不存在氢气的情况下也有生物学作用。（注：其实这个想法很有问题，属于反刻舟求剑的态度。如果是这样，血液透析每周只三次，为什么患者能维持生命？身体是一个缓冲体系，只能减少某种伤害，就可以增加缓冲这种危害的能力，不一定连续作用。）

综述作者们的想法是这样的，这也是许多人的思路，氢气能通过间接途径发挥作用，例如诱导某些抗氧化酶或抗氧化物质合成等。氧化还原状态是氧化应激和抗氧化之间的平衡，在血液透析阶段，氧化还原状态会发生很大变化，这是因为透析时中性粒细胞会产生大量自由基，自由基增加可以导致白细胞发生凋亡和损伤。血浆白血病损伤会释放MPO，这是尿毒症患者死亡的独立影响因素。

慢性肾病患者，单核细胞异质性有重要病理生理作用。大量证据表明，CD14(+ +)CD16(+)单核细胞倾向于分泌促炎因子，单核细胞和巨噬细胞极化受到干扰。促炎症单核细胞M1增强和抗炎症M2细胞被抑制，结果导致炎症反应加强。如果能在透析过程中减少促炎症细胞功能，保护抗炎症细胞的功能，对减少透析引起的炎症反应有价值。氢气透析液对减少氧化损伤有帮助，例如能提高还原／氧化白蛋白水平。体外实验中，多形核白细胞氧化损伤增加，氢水透析可以减少这种损伤。也有证据发现，氢气能抑制M1细胞的促炎症反应（2011 Itoh T）。总之，炎症和氧化应激在透析相关损伤中具有核心地位，氢气透析主要可能是通过减少炎症和氧化损伤，发挥生物学效应。

三、将来这一领域的研究重点

氢气的临床研究规模仍然比较有限，但是把氢气作为改善慢性透析患者治疗效果将具有很大潜力。肾源性贫血、营养不良、血管钙化和透析性低血压都是氢气治疗的潜在目标，因为这些情况都涉及到氧化应激损伤。目前尿毒症微炎症是促红细胞生长素抵抗性肾源性贫血的原因存在争议，一般认为，炎症刺激铁调素产生，铁调素能抑制铁的利用，加重肾源性贫血。长期透析会导致营养不良和炎症，这种情况被称为营养不良-炎症-动脉粥样硬化综合征。血管钙化与血管平滑肌细胞转换有关，其中氧化应激也发挥关键作用。将来对这些问题仍然需要进一步研究确认。目前对氢气的最佳临床剂量仍然不了解，对每次透析的氢气剂量和效应之间的关系也不清楚。这些问题都需要在临床研究中进一步明确。

四、结论

最近研究发现，氢气具有独特的生物学效应，能产生理想的抗氧化抗炎症效应。来自动物实验的大量研究证据说明氢气能保护组织缺血和炎症导致的器官损伤。氢气对透析患者的应用也称为一个临床研究重点。采用电解技术制造含有氢气透析液的透析系统已经成功用于临床试验，许多研究发现，氢气用于改善透析造成的机体损伤具有非常大的潜力。