（五）氢分子在体内的代谢
人体自身细胞无法产生氢气，但大肠中的各种厌氧细菌在厌氧代谢过程中会产生大量的氢气供应人体抗氧化[33]，在禁食和休息状态下人体产氢最少[34]。多个动物实验表明，血液和组织中的氢气浓度日常处于稳定水平，不同个体间可能存在巨大的差别[15, 35]。大部分氢气通过呼吸排出机体，少部分通过肛门排出体外。
外源性氢分子进入人体内可以通过氢气吸入，氢气在肺内扩散，经血液循环进入身体各器官；通过饮用富氢水，氢分子通过消化道进入血液循环扩散至全身各处；静脉注射富氢生理盐水，氢分子直接通过血液循环到达全身各个部位。当停止外源性给予氢后，氢气很快会从人体排出。不同的给予途径和剂量会影响到氢气在体内的浓度与在体内脏器的分布和代谢，进而产生不同的治疗效果。
1. 不同给予途径
2012年，我国中山大学附属第一医院比较了等体积富氢盐水腹腔注射、富氢盐水静脉注射及氢气腹腔注射对白兔氢气代谢的影响[36]。20只新西兰大白兔依次予以富氢盐水腹腔注射、氢气腹腔注射及富氢盐水静脉注射，剂量均为每千克体重10毫升氢气。持续监测呼气氢气浓度，等降至基础值并稳定30分钟以上再进行下一方式给氢干预。腹腔注射富氢盐水、腹腔注射氢气及静脉注射富氢盐水三种方式使呼气中氢气浓度到达峰值的时间分别为3分钟、18分钟和7分钟，半衰期分别为7分钟、142分钟和1分钟。该结果表明：①三种给予方式均可使氢气扩散至全身；②两种注射富氢盐水的方法介导的氢气在体内扩散的速度更快，显著快于腹腔注射氢气；③腹腔注射氢气能长时间维持呼气氢气高浓度，具有明显的缓释效应。
2012年，日本静冈市西岛医院研究了吸氢对3名高龄、昏迷、急性缺血性中风患者的动、静脉血中氢含量的影响[37]。开始吸氢前，患者静脉血中检测不到氢含量。通过呼吸机给患者吸入3%~4%浓度的氢气，在10、15、20、30、40、42、46、52和58分钟分别抽血检测氢含量。开始吸氢时血液中氢含量迅速增加，20分钟内即稳定在10~20微摩尔水平，动脉血的氢含量始终高于静脉血，但两者之间的差异随时间延长而减小。终止吸氢6~8分钟后，动脉血中的氢含量很快下降90％，静脉血中的氢含量下降50％，并在约18分钟内进一步下降了90％。吸氢期间患者动、静脉的pH值和血氧饱和度均无明显改变。该结果表明：①吸入3%~4%浓度的氢气后，全身氢含量会持续升高，动脉血的氢含量始终高于静脉血；②吸氢20分钟左右体内氢浓度可达到饱和，不再上升；③停止吸氢20分钟左右，体内氢浓度恢复到治疗前水平。
2012年，日本静冈市西岛医院还对比了吸氢和注射富氢盐水对10名高龄、意识清醒、急性缺血性中风患者的动、静脉血中的氢气浓度的影响[37]。在没有外源性补充的时候，研究者检测不到静脉血中的氢气浓度。首先进行氢气吸入，吸入3％~4%浓度氢气30分钟后，静脉血中的氢气浓度差异很大，氢气含量的范围为1~25微摩尔。其中两名合并患有肺部疾病，一名患者吸氢30分钟时静脉血中的氢气含量< 1微摩尔，但是增加了静脉输注100毫升富氢盐水后，氢气含量显著提高至1.2~12.1微摩尔；另一名患者在输注富氢盐水后，其静脉血中的氢气含量从0.5微摩尔提高至8.2微摩尔。该结果表明：①对于无肺部疾病者，不同个体吸入3％~4%浓度的氢气后体内最高氢气含量差别可达25倍以上，有显著的个体性差异；②对于有肺部疾病者，吸氢的效果显著差于无肺部疾病者，应该优先考虑静脉输注富氢盐水而非吸氢；③联合应用这两种方法，对于提升体内的氢气浓度具有协同作用。
2.不同给予剂量
2014年，我国辐射防护研究院（太原）研究了不同剂量富氢水对辐射损伤小鼠的保护作用[38]。将58只雄性小鼠分为阴性对照组（不照射不治疗）、阳性对照组（只照射不治疗）、氨磷汀组（氨磷汀为放疗患者常用的细胞保护药物，照射前30分钟经腹腔注射，剂量每千克体重400毫克）和富氢水低、中、高剂量组（照射前30分钟富氢水灌胃，剂量分别为每千克体重10、20和40毫升）；阴性对照组包括8只小鼠，其余每组10只小鼠。经一次性9 戈瑞射线全身照射后，观察各组动物30天的存活情况。新制备的富氢水浓度> 0.5毫克／升。30天后阴性对照组全部存活，阳性对照组存活率为50％（平均存活22天），氨磷汀组存活率为70％（平均存活27天），富氢水低、中、高剂量组的存活率分别为50%（平均存活22天）、80%（平均存活26天）、100%。该结果表明：①中、高剂量富氢水具有延长辐射损伤小鼠生命的作用，高剂量组效果最好，说明富氢水治疗具有剂量依赖性，剂量越大效果越好；②中、高剂量富氢水的效果均优于常用的细胞保护药物，说明富氢水可以被当作治疗药物使用；③本研究中浓度> 0.5毫克／升的富氢水，每千克体重40毫升即为最低有效剂量，基本可以完全抵消小鼠的辐射损伤，没有必要继续提升富氢水的用量。
3. 不同给予途径+不同剂量
2014年，日本神奈川县的国家传染病研究所对氢气在不同给予途径（饮用富氢水、腹腔或静脉注射富氢盐水、氢气吸入）和不同剂量下在大鼠的体内分布进行了详细研究[13]。第一个研究分别对比4种氢气给予途径，富氢水和富氢盐水包括0毫克／升、1.25毫克／升、2.5毫克／升和5.0毫克／升4个浓度，氢气包括0%、1%、2%和4%的4个浓度，然后测量大鼠主要器官内的氢气含量。结果显示随着口服富氢水的浓度增加，血液、肝、脾、胰和脑组织中的氢气浓度也随之增加，呈剂量依赖性（图2A）；腹腔内注射富氢盐水会导致肝、肾、肠组织内氢气浓度呈剂量依赖性增加（图2B）；静脉注射富氢盐水会引起血液、肝、脑组织中氢气浓度呈剂量依赖性增加（图2C）；吸入氢气后腿组织中的氢气浓度会呈剂量依赖性明显增加，其次是血液、肝和肾，且吸入氢气后肌肉氢气浓度显著高于其他给予途径（图2D）。整体来看不同给予途径条件下，随着剂量增加，肝脏的氢气浓度升高最为明显，心脏的氢气浓度变化不明显。
第二个研究以4种不同途径给予大剂量氢气，然后测量1小时内大鼠主要器官内的氢气浓度（图3）。给大鼠饮用、腹腔内注射富氢水5毫克／升后，分别在5、15、30和60分钟后测定血液和组织中的氢气浓度；静脉注射富氢水1、3和5分钟后测定血液和组织中的氢气浓度；4%氢气吸入30和60分钟后测定血液和组织中的氢气浓度。结果显示饮用富氢水（图3A）和腹腔注射富氢盐水（图3B）后5分钟，血液中和所有组织中氢气浓度值均达到最大值，而静脉注射富氢盐水1分钟后血液和组织中的氢气浓度就可达到峰值（图3C），然后逐渐下降，其中腹腔注射组氢气浓度的下降程度要高于其他两组。与腹腔内、静脉或饮用给氢相比，吸入氢气导致血液和组织中氢气浓度升高的速度较慢，氢气浓度在30分钟后才达到峰值（图3D）。
这两个结果表明针对不同的疾病和组织器官，不同的给氢方式会影响氢气在组织中的分布，选择最佳的给氢方式才能达到更好的疗效。
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