醫(yī)用氣體學(xué)是涉及醫(yī)用氣體發(fā)生、使用,、抽排以及醫(yī)用氣體相關(guān)使用設(shè)備和管理的一門科學(xué),。最常用的醫(yī)用氣體為氧氣，使用比較多的還有二氧化碳（carbon dioxide,，CO2）,、氮氣、惰性氣體,、氫氣,、麻醉用氣體等。在20世紀(jì)90年,，代,，人們已經(jīng)清楚地發(fā)現(xiàn)，某些氣體或其分子可以用于疾病治療,。最典型的例子就是氣體分子—一氧化氮（Nitric oxide,，NO）,，可以舒張血管，降低血壓,。后來的研究證實NO還涉及多種疾病的發(fā)病機(jī)制和治療,，有鑒于此，1998年,，NO研究成果獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,。這一發(fā)現(xiàn)極大地促進(jìn)了生物學(xué)和藥理學(xué)的發(fā)展。從那時起,，對醫(yī)用氣體治療疾病的研究獲得了更廣泛的關(guān)注,。眾所周知，由分解的血紅素產(chǎn)生的一氧化碳和分解甲硫氨酸產(chǎn)生的硫化氫都在生物體內(nèi)產(chǎn)生,，具有很強(qiáng)的抗氧化作用,，被認(rèn)為是極其重要的神經(jīng)遞質(zhì)。NO,、一氧化碳和硫化氫3種氣體分子被稱為體內(nèi)的氣體信號分子,。NO已在臨床上用于治療心臟和肺部疾病，一氧化碳已被用于腎臟移植患者的治療,，硫化氫已被用于腎功能不全和冠狀動脈搭橋術(shù)患者的治療,。在這個氣體醫(yī)學(xué)備受重視的年代，氫氣走進(jìn)了人們的視野,，成為第4種醫(yī)用氣體分子成為研究對象,，其實驗研究和臨床應(yīng)用研究正在如火如荼地進(jìn)行。

氫氣

氫分子醫(yī)學(xué)的研究和應(yīng)用最初來自潛水醫(yī)學(xué),。早期,，當(dāng)人類進(jìn)入深海潛水領(lǐng)域時會出現(xiàn)一種致命性的疾病—潛水減壓病。為解決這個問題,，1937年,，英國兩位科學(xué)家把氫氣作為置換壓縮空氣中氮氣的介質(zhì)進(jìn)行潛水呼吸氣體人體研究,。他們在研究過程中,，沒有發(fā)現(xiàn)吸入氫氧混合氣體會導(dǎo)致潛水員發(fā)生明顯的生理變化。此后,，美國,、蘇聯(lián)、瑞典等國家開展了系列的將氫氣體作為潛水氣體的研究,，顯示了氫氣作為呼吸氣體相對于氮氣的優(yōu)越性,。20世紀(jì)80年代，為了配合海上石油開采,，法國科麥斯公司進(jìn)行了深潛91~300米的潛水實驗,，潛水員在潛水過程中,，吸入了95%氫、5%氧的混合氣或74%氫,、24氦%,、2%氧的混合氣，未發(fā)現(xiàn)氫麻醉作用,，對比發(fā)現(xiàn),，呼吸氫氧混合氣時呼吸阻力低于使用氦介質(zhì)，潛水員的視覺反應(yīng)時間,、計算能力,、記憶能力無明顯下降，氫麻醉反應(yīng)較氮麻醉反應(yīng)明顯減輕,。1986年,，在美國得克薩斯休斯敦第18屆海上技術(shù)大會上，這些研究成果充分展示了吸入高濃度氫氣的安全性,。

氫氣是世界上已知密度最小的氣體，是相對分子質(zhì)量最小的物質(zhì),。氫氣在空氣中含量極低,，幾乎只占整體空氣的1/200萬，而且大多數(shù)集中在大氣層的頂層,。氫氣是由無數(shù)的氫分子構(gòu)成的,。氫分子在常溫常壓下以氣體形式存在，無色無臭,，難溶于水,，在1個大氣壓時氫氣在1升水中的溶解度僅為0.8毫摩爾。作為化學(xué)元素,，它普遍存在于整個地球及大氣空間中,，主要以復(fù)合物的形態(tài)大量存在，最常見的復(fù)合物形式是水,。氫氣與特定的催化劑一起放置或在高溫,、高壓、明火環(huán)境下易燃,、易爆,，因此過去認(rèn)為將氫氣視為藥物用于治療似乎難以掌握、控制,。但實際上,，當(dāng)氫氣噴氣口體積分?jǐn)?shù)低于4%時，氫氣不會在空氣中燃燒,。在沒有明火的條件下,，室內(nèi)低濃度的氫氣不會與氧氣發(fā)生反應(yīng)而爆炸,。因此只要控制大氣中的氫氣濃度就可以在常溫常壓下安全使用氫氣。

在動物腸道厭氧發(fā)酵環(huán)境中產(chǎn)生的氫氣,，被稱為內(nèi)源性氫氣[1],。產(chǎn)生的氫氣量因個體而異，平均每天在150毫升至12升之間,。對于自身氫氣合成不足者,，可能需要進(jìn)行體外補(bǔ)充，量化的評價指標(biāo)尤為重要,。美國波士頓的福賽斯研究所曾報道,，清除由藥物誘發(fā)的肝炎小鼠腸道細(xì)菌時，會導(dǎo)致小鼠肝炎加劇[2],，表明內(nèi)源性氫氣在生物的生理功能維持中起著非常重要的作用,。另一個有趣的現(xiàn)象是，腸易激綜合征患者會從肛門排放大量甲烷,，比腸道細(xì)菌釋放出高水平氫氣的患者更易便秘[3],。類似地，當(dāng)腹瀉型腸易激綜合征伴有產(chǎn)氫細(xì)菌過度生長的患者被抑菌藥物抑制氫氣的產(chǎn)生時,，可以防止消化道的不規(guī)則收縮,，并且腹瀉癥狀變少[4]。因此科學(xué)家認(rèn)為由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的氫氣有助于促進(jìn)腸道的正常功能,，并且已經(jīng)確認(rèn)了腸道細(xì)菌菌群的重要性,。

氫氣作為一種新的抗氧化劑而備受醫(yī)學(xué)關(guān)注。氫分子屬于最小的無極性的分子,，可以在組織間彌散,，透過生物膜到達(dá)線粒體內(nèi)，參與能量的氧化還原反應(yīng),。日本醫(yī)科大學(xué)曾報道氫氣具有抗氧化作用,，可以選擇性地消除有毒的氧自由基，例如羥基和亞硝基[5],，能改善腦缺血再灌注引起的損傷,，起到保護(hù)腦組織的作用。盡管可以通過氫氣抑制由氧自由基引起的應(yīng)激反應(yīng),，但其機(jī)制不能簡單通過氫分子直接反應(yīng)并消除氧自由基的理論來解釋,，其可能涉及的機(jī)制可以在這些研究中看出端倪：①在攝入氫氣的動物實驗以及人類臨床試驗中，都報告了抗氧化的SOD含量的增加,；②美國匹茲堡大學(xué)證明了氫分子可以誘導(dǎo)強(qiáng)抗氧化酶—血紅素加氧酶的產(chǎn)生[6, 7]；③氫分子可誘導(dǎo)多種抗凋亡分子的產(chǎn)生[6],；④氫分子還與缺血再灌注損傷大鼠心臟中的三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate,，ATP）水平升高以及線粒體呼吸鏈中酶的活性增加有關(guān),，包括復(fù)合物II / III和復(fù)合物V的活性[8]；⑤氫能抑制I型過敏反應(yīng)信號[3],。

目前已有研究證據(jù)表明氫分子具有以下生物學(xué)作用：①可以通過選擇性地清除有毒自由基產(chǎn)物而起抗氧化作用,；②抗炎和抗膿毒血癥作用；③參與細(xì)胞信號通路傳導(dǎo)過程,；④可以穩(wěn)定細(xì)胞生物膜結(jié)構(gòu),，具有抗輻射的作用。

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