氢气控癌在线课堂5:氢气促进脂肪代谢以及保护运动损伤

采用吸氢控癌有很多意向不到的好处,日本中部大学在MGR发表氢气对运动效应促进作用的人体试验报告。结果发现,在进行有氧运动期间吸入1%氢气,可提高呼出气丙酮说明氢气具有促进脂肪代谢的作用,同时显著提高氧气利用率,但对抗氧化作用不明显。这是关于氢气促进运动代谢的最早报道,氢思语详细解读了该文章。

■运动促进脂肪代谢,也存在氧化损伤

肥胖会带来多种疾病,公认为健康大敌。有氧运动等体育锻炼可有效减肥,但有氧运动激活线粒体氧化磷酸化,会增加活性氧产生,导致氧化应激。线粒体来源活性氧造成线粒体功能受损伤,线粒体功能损伤也能导致脂肪积聚的因素。因此有人提出,运动氧化应激会抑制脂肪代谢。总之,运动和脂肪代谢也存在矛盾问题:运动可以促进脂肪代谢,也存在氧化损伤的担心。

■氢气能有效控制氧化应激保护线粒体功能

大量研究提示,氢气能有效控制氧化应激保护线粒体功能。太田成男教授报道氢气通过选择性抗氧化作用,保护细胞和组织氧化应激。Kawamura 发现氢气能通过Nrf2启动自身抗氧化系统,产生间接抗氧化效应。Murakami 等证明氢气能提高线粒体氧化磷酸化活性。由于氢气具有温和促氧化作用,温和氧化应激不会导致氧化损伤,但能发挥信号效应,包括启动自身抗氧化功能。温和氧化应激类似于毒性物质小剂量激活效应,一直是毒理学领域的研究热点。多种小剂量激活物质都能保护线粒体,发挥抗氧化损伤作用。Kamimura等发现氢水能诱导FGF21,提示氢气有促进酮体代谢和脂肪组织脂肪分解的作用。研究人员发现,氢气诱导FGF21能增加脂肪酸和葡萄糖消耗,降低小鼠体脂肪含量。

■呼吸气中丙酮含量评估脂肪代谢率

运动有利健康,但存在氧化应激担心,氢气具有抗氧化优势。根据这些研究,设想氢气能促进运动诱导脂肪代谢。丙酮是肝脏内线粒体脂代谢过程乙酰辅酶A的代谢产物,可用呼吸气中丙酮含量评估脂肪代谢率。本研究目的是阐述在自行车有氧运动期间氢气吸入对呼吸气中丙酮水平的影响。

由脂肪酸的β-氧化及其他代谢所产生的乙酰CoA,在一般的细胞中可进入三羧酸循环进行氧化分解,但在动物的肝脏、肾脏、脑、等组织中,尤其在饥饿、禁食。糖尿病等情形下,乙酰CoA还有另一条代谢去路。最终生成乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮,这三种产物统称为酮体。

■有氧运动过程吸入氢气对脂肪代谢的影响

 

研究设计和模式图

采用随机、单盲、安慰剂对照交叉实验设计,目的是确定有氧运动强度过程吸入氢气对脂肪代谢的影响。一项试验中,对10名男性受试者进行20分钟基线测量后,进行20分钟的自行车运动,运动期间耗氧量达到峰值氧强度的60%,试验时运动期间吸入1%的氢气,对照时则吸入不含氢气的对照气体。受试者第1天先进行最大耗氧量分析,第2和3天进行20分钟60%耗氧量自行车运动强度,两天分别进行吸1%氢气或不吸氢气测试,自身对比氢气对运动效应的影响。非运动状态的测试进行35分钟氢气吸入或对照测试。另一项实验中,6名男性受试者保持坐姿势45分钟,同时吸气1% 氢气或对照气体。

■研究有4个方面结果

研究结果,请注意耗氧量和二氧化碳产量都接近统计学差异。

耗氧量和二氧化碳产量都接近统计学差异

受试者运动过程呼吸气体中丙酮浓度分析和耗氧量测试,运动和前后多个时间点采集血液进行抗氧化能力和氧化产物测试。研究有4个方面结果,首先发现氢气吸入可显著降低运动过程体内丙酮水平,其次发现氢气可以提高运动耗氧量,第三发现氢气对运动氧化应激没有明显影响(可能氢气的浓度太低以及时间太短),最后发现氢气不改变休息过程丙酮产生和氧气消耗

丙酮含量差异非常显著

丙酮含量差异非常显著

这一研究中发现氢气能提高运动过程丙酮水平,这一结果提示氢气可促进肝脏脂肪代谢产生丙酮。脂肪酸氧化分解产生乙酰辅酶A,后者脱乙酰产生丙酮。氢气促进肝脏代谢脂肪可能有两种机制,提高脂肪细胞分解,或促进线粒体脂肪代谢。运动具有激活脂肪细胞内激素敏感脂肪水解酶和脂肪甘油脂肪酶等分解脂肪的酶,胰岛素则会抑制这种作用。也有研究提示,氢气摄入能降低血液胰岛素水平。本研究氢气可能阻断高胰岛素效应,提高激素敏感脂肪水解酶和脂肪甘油脂肪酶活性,产生促进脂肪代谢的作用。运动诱导表达的脂肪分解相关蛋白如脂滴包被蛋白和 CGI - 58,也可能被氢气激活。当然这些都是推测,需要进一步研究确认。

另外,也可能是因为氢气加速了线粒体代谢脂肪的能力。本研究发现氢气吸入可以显著提高运动过程中耗氧量,也支持氢气具有促进线粒体氧化磷酸化的作用。

■氢气能抑制线粒体氧化损伤

一些运动具有促进蛋白质氧化应激作用。氢气能抑制活性氧或氧化应激导致的线粒体氧化损伤,直接或间接保护了线粒体功能。过去研究发现,氢气更容易在肝脏内停留。但是,最新这一研究没有发现氢气对运动导致的氧化应激和抗氧化反应产生明显影响。这说明氢气对线粒体的作用至少在本试验中不是通过保护线粒体氧化损伤实现的。但不能否定氢气对线粒体功能的直接促进作用。Cui 等发现氢气能逆转线粒体膜电位下降,提示氢气能保护线粒体功能。也有研究提示氢气能促进线粒体产生ATP能力。Sirt3是分布在线粒体内脱乙酰酶,可修饰调节脂肪酸β氧化的关键酶长链脂肪酸辅酶A脱氢酶活性。研究表明,禁食过程Sirt3 能调节3 -羟基- 3 -甲基戊二酰基辅酶A合成酶,增加酮体产量。饮用氢水能恢复Sirt3活性,推测运动过程吸入氢气可能通过提高Sirt3活性增加酮体产生。Lee等发现氢气能激活腺苷单磷酸酶激活蛋白激酶,促进脂肪酸吸收和氧化。由于肝脏内氢气水平比较高,在肝脏内效应可能比较明显,氢气吸入可能具有强化线粒体脂肪代谢能力,这可能是运动过程氢气吸入丙酮增加的原因。虽然过去研究发现慢性摄入氢气能提高线粒体活性,但是急性作用仍然需要进一步研究。

■1%氢气浓度是不是太小

本试验选择1%氢气浓度主要是根据过去研究发现这种浓度能产生治疗作用。不过有研究发现2%和4%氢气吸入对肝脏细胞保护作用超过1%。因此如果增加氢气浓度,或许可产生更理想的效果。是否增加氢气吸入剂量可进一步提高酮体产生需要研究。

氢分子医学网:从物理安全性以及剂量考虑,氢气控癌的氢气吸入的溶度在3.8-4%是可行的,这主要针对纯氢吸氢机,600毫升的纯氢吸氢机采用开放式的鼻息管吸入氢气,最终吸入的氢气浓度在3.8%左右,实际应用中很多患者用这种浓度的氢气吸入取得了良好的效果

过去没有关于氢气吸入对健康人代谢功能影响的报道。本研究发现氢气吸入对休息状态健康人酮体生成和耗氧量没有影响,说明氢气对休息状态的肝脏代谢没有影响,但是对运动增加的肝脏脂肪代谢具有强化作用。Nakai 等发现4周饮用氢水能提高肝脏代谢相关基因表达。对健康人休息时肝脏酮体和耗氧量没有影响可能是氢气吸入持续时间不够。本研究的不足是缺乏说明氢气吸入影响运动过程酮体和耗氧量的机制证据,以后应该对长时间吸入氢气的肝脏代谢影响开展进一步研究。

氢气这里的作用是急性效应,长期使用是否也能产生这样的作用并不清楚。因为研究规模小,要确认这种作用也需要进一步研究。因此目前这一研究还不能作为应用的理想证据。

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