《科學》「氫氣抗癌症」研究論文詳解

氫是自然界最簡單的元素，氫氣是無色、無嗅、無味、具有一定還原性的雙原子氣體。與氧和氮等類似，氫的溶解度比較低，氧可與血紅蛋白結合，能夠順利通過呼吸被機體大量吸收，而氫和氮不能被大量吸收。人們早就知道，氫氣是低等生物重要生化代謝物質，也可能是生物誕生的基礎，但人們曾經長期沒有重視氫氣在高等生物體內的作用。在輻射化學領域，曾有人證明在溶液中氫氣可與羥自由基直接反應（Buxton et al. 1988），但這沒有受到生物學家重視。在潛水醫學領域，氫氧混合氣潛水過程存在呼吸數十個大氣壓高壓氫的情況，因氣體在液體中溶解量隨分壓增加而增加，科學家曾試圖證明高壓情況下，氫氣或許可與氧在溶解狀態下反應，或與高活性自由基發生反應，但研究並沒有獲得該反應存在的直接證據（Kayar et al. 1994）。因此，大部分生物學家，特別是潛水醫學家一直認為，氫氣在生物體內不能表現出還原性，或者氫氣不會與生物體內的任何物質發生反應，屬於生理性惰性氣體。

也有少數人認為，高壓氫氣在生物體內可具有抗氧化作用。1975年，曾有人在《科學》發表論文證明，連續呼吸8個大氣壓97.5%氫氣（2.5%氧）10天，高壓氫氣可有效治療動物皮膚惡性腫瘤，並認為是通過抗氧化作用(Dole et al.1975)，該文首先提出氫氣具有抗氧化作用的思想。但由於需要使用高壓氫氣，這比較複雜和危險，是許多普通生物實驗室無法實現的條件，可能是沒有引起太多關注的一個因素。

1975年，美國貝爾大學生物學家多爾等的研究論文並不複雜，但這是在氫氣生物學領域最早的一篇文獻，且是發表在國際著名期刊《科學》上，許多非學術界讀者也對這個文章的內容並不了解，因此有必要進行更詳細的解讀。

以下是《科學》論文詳細介紹和評論

論文作者Dole等最近幾年研究聚乙烯輻射化學過程中，發現氫分子具有催化效應，氫氣在室溫下能催化來自固體聚乙烯烷基自由基CH2CHCH2衰變。Waterman和Dole發現，24度條件下，400mmHg壓力氫氣能把第一階段烷基自由基水平提高10倍。這種催化作用是因為氫氣溶入聚乙烯。

自由基被認為是癌症生長的原因之一，本研究動物模型是用無毛白化小鼠經過長時間紫外線照射誘導皮膚鱗狀細胞癌。

氫氣加壓暴露用一個高壓艙，用97.5%氫氣2.5%氧氣混合氣加壓到8.28個大氣壓。這個壓力和氣體組成是經過精心選擇的，因為氧氣百分比低於4%可以避免氫氣發生燃燒和爆炸。氧分壓是（828*2.5%）20.7kPa幾乎等於常壓空氣中氧分壓，這又能避免動物發生缺氧。高壓氫氣能保證氫氣達到相對高的溶解量，確保氫氣能進入身體各個部分發揮催化作用。根據氣體溶解的亨利定律，氫氣在身體中溶解量隨著氫氣分壓增加而增加。

研究過程中，小鼠、水和飼料一起放在加壓艙內，然後密封加壓艙。艙內二氧化碳吸收器充填鹼石灰，由一個感應小電風扇循環通風。艙溫維持在32度。純氦加壓30分鐘達到8.3個大氣壓。然後用97.5％氫氣2.5%氧氣混合氣通風換氣。此時艙內氧分壓和常壓空氣一樣，但是氧氣濃度只有2.5%，低於氫氣燃燒的氧氣濃度條件。Dorr和Schreiner研究發現，氫氣和氧氣混合時，氧氣濃度低於5.3%時即使用電花火也無法引爆（文獻）。當氦氣被氫氣置換完全後，用一個非常小的氧氣供應管補充動物代謝消耗的氧氣。氫氣治療結束後，艙內氫氣用97%氦3%氧混合氣進行置換，完全置換後，用空氣給艙內通風換氣，然後緩慢減到常壓。

為避免動物發生減壓病和胃腸道擴張，減壓時間長達到3小時。氦氣對照組動物用氦氧混合氣加壓9天，以排除簡單高壓可能產生的作用（小心氦氣也可能會產生作用！）。每次實驗3隻動物進加壓艙，3隻動物正常常壓生活。10天高壓氫氣治療結束後，結果發現1）腫瘤體變黑色，2）有的瘤體消失，3）有的瘤體萎縮有消失的趨勢；4）動物狀態都不錯。原文是這樣表達的After a first 10-dayperiod of exposure of the mice to the hydrogen-oxygen therapy it was foundqualitatively (i) that the tu-mors had turned black, (ii) that some had droppedoff, (iii) that some seemed to be shrunk at their base and to be in the processof being "pinched off," and (iv) that the mice appeared to suffer nodeleterious consequences.

(i)、(ii)和(iii)項的情況在高壓氦氧暴露組都沒有發現，常壓生活的對照組動物也沒有這樣的表現。同樣的動物進行第二個高壓氫治療6天周期，能看到多個鱗狀細胞癌緩解的情況。第二組3隻高壓氫氣治療10天再次印證了第一組的結果。同時所有高壓氦和常壓對照動物都出現明顯腫瘤增生伴隨的表皮角化過度現象，沒有發現任何腫瘤緩解的現象。

表1是對三種不同處理組動物腫瘤三維測定的數據匯總，其中括弧內數據為治療後結果。這些數據說明高壓氫氣治療能產生顯著的效果。顯微鏡檢查也未見鱗狀細胞癌的典型病理學特徵。總體趨勢是那些腫瘤數量越多，腫瘤完全消失需要的時間越長。一種假說是高壓暴露能干擾腫瘤細胞呼吸和代謝，而正常細胞因為呼吸代謝特徵不同不受高壓影響。受到干擾的癌細胞更容易受到免疫系統的清除。腫瘤數量代表宿主免疫功能強弱，這可以解釋為什麼腫瘤數量多完全緩解需要的時間更長。

作者認為這些實驗只屬於初步觀察，仍然有許多問題需要回答如：這些效應是否可以持續？反覆多次而不是這樣單次持續氫氣治療是否也能達到同樣的效果？治療效果和氫氣治療時間之間的關係？氫氣治療是否會產生不良後果？將來研究中，氫氣氧氣混合發生爆炸的危險一定要首先避免。

氫氣作用的具體機制也應該深入探討。例如在前述放射化學研究中，氫氣對放射性聚乙烯的丙烯類自由基- CHCH CH =CH CH2-和-CH20CHOCH-沒有催化活性。不過氫氣在生物體內的作用則完全不同，氫氣可能是通過這樣一個放熱反應實現清除羥基自由基的作用。

H2+?OH=H2O+?H

( ΔE~?12kcal/mole)

氫原子隨後與超氧陰離子反應產生HO2?

?H＋O2?＝HO2?

這樣可以將超氧陰離子清除，可以避免後者與過氧化氫反應，產生羥基自由基?OH，羥基自由基被認為是生物學領域毒性最強大的自由基。SOD發現者Fridovich博士曾經認為羥基自由基是"the most potent oxidant known to mankind"。

後記

《科學》氫抗癌症研究論文有三名作者，MALCOLM DOLE（馬爾科姆·多爾）和F. RAY WILSON來自德克薩斯州貝勒大學化學和生物學系，WILLIAM P. FIFE來自德克薩斯A&M大學生物系。

《科學》雜誌研究氫氣抗癌作用的理由：幾個化學生物學家，根據過去發現氫氣能催化自由基反應，推測氫氣會在身體內也具有這樣的作用。考慮到氫氣溶解度比較低，只能採用增加氫氣壓力增加溶解度的策略。研究對象選擇癌症，是因為當時認為自由基是癌症發生的原因，氫氣抗自由基也許就可以抗癌症。研究結果發現氫氣對小鼠紫外線誘導的皮膚鱗狀細胞癌有治療作用。但具體作用機理不清楚。

需要引起注意的是，《科學》氫氣抗癌症研究論文發表後3年，美國NIH癌症研究院就資助美國南方研究院開展了一項氫氣抗癌症的驗證性工作，不過這個研究結果沒有證明氫氣能抗癌，這也許是後來沒有後續研究的另外一個關鍵原因。

1978年，美國南方研究院在Cancer TreatmentReports Vol. 62, No.7, JUly 1978發表論文「Response of Five Established Solid Transplantable MouseTumors and One Mouse Leukemia to Hyperbaric Hydrogen」，也採用更高壓氫氣治療，持續高壓氫氣治療7天，對5種實體瘤包括B16黑色素瘤、16/C乳腺腺癌、38結腸腺癌、里奇韋成骨肉瘤、Lweis肺癌和一種白血病L1210小鼠白血病等進行治療，從多種指標進行觀察，並沒有看出氫氣對這些癌症的治療效果。這是氫氣抗癌症研究的一個負面消息。

兩個研究的可靠性不同，75年《科學》雜誌使用的紫外線誘導癌模型，比78年研究中種植模型更接近真實的情況，吸入氫氣的時間也不一樣，前者10天後者7天，吸入氫氣的壓力前者為8個大氣壓，後者是13個大氣壓，更關鍵的是，兩個研究使用的腫瘤類型不一樣，所以本質上不是一個反證，需要採用同樣的研究方法來驗證。《氫思語》將詳細解釋這一研究內容。

我們不能因為1975年《科學》雜誌報道氫氣對皮膚鱗狀細胞癌有治療作用就一定認為氫氣能治療癌症，也不會因為1978年另外一篇研究否定這一效應而斷言氫氣沒有治療癌症的作用。科學研究不能因為一次正面或一次負面消息就放棄努力。最近一些未發表研究信息提示，氫氣對某些類型的癌症例如肺癌的治療效果可能非常不錯，當然這也需要繼續驗證，尤其是需要最終臨床研究證據的確認。

參考文獻

Dole M, WilsonF R, Fife W P.Hyperbaric HydrogenTherapy: APossible Treatment for Cancer[J].Science, 1975, 190(4210):152.

Roberts B J,Fife W P, Corbett T H, et al. Response of five established solid transplantablemouse tumors and one mouse leukemia tohyperbarichydrogen[J].Cancer Treatment Reports,1978, 62(7):1077-9.

Dorr, V., &Schreiner, H. (1969). Region of noncombustion, flammability limits ofhydrogen-oxygen mixtures, full scale combustion and extinguishing tests andscreening of flame-resistant materials.Ocean Systems Inc Tonawanda N YResearch Dept.

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