第三節 關於選擇性抗氧化的疑問

雖然氫氣的生物學效應是確定的，在人體和多種動物模型中的治療效果是非常驚人的。但氫氣治療疾病的分子機制目前仍存在疑問。

由於氫氣的溶解度比較低，按照體積計算，水中的溶解度大約1.6 ml/100 ml，脂肪中的溶解度大約3.0 ml/100 ml。如此低的體積分數，考慮到氫氣的還原性比較低，氫氣幾乎不可能與氧氣等弱氧化物質直接發生反應。不過生物體內的活性氧種類很多，有的氧化作用弱，例如一氧化氮、過氧化氫和超氧陰離子；有的氧化作用很強，例如羥自由基和亞硝酸陰離子。氫氣不與氧化作用弱的活性氧直接反應，但是氫氣可以與氧化作用很強的活性氧，如羥自由基和亞硝酸陰離子直接發生反應。日本學者2007年和後續文章通過大量證據證明這種效應的存在。

關於氫氣的選擇性抗氧化，目前存在許多問題。因為羥自由基活性比較強，其本身選擇性應該不會太好，擴散距離只有一個蛋白分子大小，當然導致這種現象的原因是細胞不像水溶液的成分那樣單一，存在多種大量能與羥自由基反應的物質，雖然氫氣與羥自由基發生選擇性中和反應，但並不能直接推論為羥自由基可以選擇性被氫氣中和。這個觀點已經有學者提出，是從反應速度上看，羥自由基與其他生物分子發生反應的速度是與氫氣發生反應速度的1000倍，除非氫氣濃度特別高，否則不應該具有選擇性。羥自由基與其他物質的衍生產物如果也能與氫氣發生反應可能更具有說服力，例如亞硝酸陰離子可能選擇性更好一點，因為它本身活性比羥自由基弱，擴散距離大，更容易遇到氫氣並與之發生化學反應。

另外，關於選擇性抗氧化的只有離體間接證據，在體是否也是具有同樣的選擇性抗氧化作用，需要更直接的證據來證明。一些現象也提示，氫氣的生物學效應可能比較複雜，首先2007年太田成男教授小組就發現，呼吸4%的氫氣作用低於呼吸2%，這說明其生物學效應不是線性，而是存在多種情況。最近日本的Mami小組研究發現，即使飲用1/20飽和氫氣水，仍然能有效治療帕金森病。如此低的氫氣濃度能取得很好效果。說明氫氣的作用比我們原來想像的作用要強大地多。有些實驗也發現，一定濃度的氫氣可影響過氧化氫和超氧陰離子濃度。這些研究證據提示，氫氣的選擇性抗氧化作用可能並不是絕對的。

與一般化學溶液不同，受溫度、濃度等條件限制，許多生物化學反應必須在酶的催化下才能實現，酶的作用是降低反應活化能，讓不具有反應條件（溫度、濃度等）的化學反應進行，生物體存在大量種類繁多的具有催化氧化反應的酶，是否這些酶具有可催化氫氣與弱氧化物質發生反應。由於氫氣分子量很小，穿透能力強（體內沒有任何屏障能阻擋氫氣的自由擴散），發生這類反應的可能性是很大的。另外，氫化酶是低等生物產生和代謝氫氣的關鍵酶，在高等生物細胞內，同樣存在這些酶的後代分子，那麼這些酶是否仍可發揮產生或代謝氫的作用，或者在一定條件下發揮這樣的作用，也值得深入探討。

許多金屬具有吸附氫氣的特點，例如鐵、銅等金屬元素，這些元素在生物體系中也比較豐富，氫氣是否在生物體內也可以被這些金屬吸附，這也是值得考慮的問題。最近國內有學者提出，氫氣的生物學效應就是在某些金屬離子催化下實現的。