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氢是健康元素,对氢气生物学机制的最新思考!

氢思语 2018-09-19 09:58:23 阅读:

氢气的生物学作用最终应决定于物理化学特点。生物学作用不是简单的物理化学反应,但是生物学过程不违背物理化学过程,恰好必须遵守物理化学规律。生物活性分子产生效应的物质基础仍然是物理化学特征,要从效应表型上升到本质或作用机制,就必须从物理化学过程中寻找答案。从物理化学角度看,氢气哪些特征是值得重视,这是研究氢气分子机制的学者都必须考虑的问题。我这个医学生物学的普通学者,物理化学的绝对外行,尝试从氢气的物理化学特征思考氢气生物学的特点,也许可以产生抛砖引玉的作用。

一、扩散能力极大是氢气发挥作用的特殊优势

从医学角度,氢气的扩散能力强让氢气可以进入身体各个部位,产生作用的可能性比较大。其实扩散能力也和效应模式存在比较大的关系,氢分子扩散能力强决定了这种气体发挥作用的独特模式。许多生物大分子发挥作用需要在其他分子协助下才能产生作用,这好比作战能力特别强的单兵,能深入敌后,擒贼擒王。例如胰岛素分子要发挥作用,就必须要与胰岛素受体结合,如果胰岛素受体的功能缺陷,甚至受体后的信号途径出现问题,都可以出现胰岛素功能相对不足的胰岛素抵抗问题。氢气的作用虽然也需要一定的物理浓度和作用时间,但更可能直截了当,不需要多余的受体分子协助,不拖泥带。复杂化学系统中,扩散能力强的反应底物往往决定反应的方向,氢气就是这种能决定反应方向的分子。

氢气分子扩散能力强还让氢气具备自动撤离功能。生物分子一个非常重要的特点是发挥作用后的作用撤出,例如免疫功能发挥杀灭细菌作用,发挥作用后应停止反应,否则会导致炎症反应过度。再比如肾上腺素是在应急情况下分泌,这种激素可以让心脏跳动加快,能帮助机体应对不利外界环境。一个人突然遇到狗的追赶时,体内就会分泌大量这种激素,让我们能有效逃离。但是当恢复到安全情况下,这种激素会迅速地被分解,其实在分泌过程就已经开始分解,只是因为分泌太多,来不及完全分解。这可以让身体迅速恢复到自然安静的状态。非洲草原上的猎豹,在追赶猎物时也会分泌这种激素,但猎豹必须在短时间内完成任务停下休息,否则心脏会因为过度跳动导致缺血甚至发生坏死。

氢气分子具有扩散能力强大的特点,如果不是持续暴露在高分压氢气环境下,进入体内的氢气可以迅速释放出来,这决定了氢气具有自动撤离的特点,也算是氢气生物学的一个优点。当然这也给氢气治疗疾病带来困难,就是必须保持一定的接触时间和分压(浓度)才能发挥足够的生物学作用。所以我经常强调,氢气产生作用要足量,这个足量包括浓度和作用持续时间。

二、氢气化学活性是产生效应的基础

氢具有一定还原性的化学性质,决定了氢气作用的抗氧化作用结果。扩散能力同样非常大的气体如氦气,因为化学活性过于惰性,不可能接受提供给生物分子电子,也就不能发挥氢气一样的生物学作用。扩散性强只提供产生作用的前提可能,但是否发挥作用还需要自身的化学活性。

许多蛋白质,尤其是一些金属蛋白酶,其活性中心范围非常小,酶的催化过程往往就是把反应分子传递到活性中心,这些活性中心多是电子转移的氧化还原过程,氢气依靠强大扩散能力,可不需要酶作为催化传递中介,就能直接进入活性中心发挥还原作用。

氢气化学活性比较弱,或者还原性比较弱,决定了氢气产生作用必须是强氧化活性中心,这决定了氢气分子效应的选择性。太田教授从氢气还原性这个角度出发,提出氢气选择抗氧化就是只能中和羟基自由基这类强氧化自由基,但这只是从简单化学反应角度得出的结论。氢气作为生物进化过程中重要的参与者,属于典型的生物活性分子,不应该只按照简单物理化学思维来认识,需要用生物化学思维来认识。从生物分子作用的特点出发,借助生化反应的自催化特征,氢气一定会利用这种生物过程和基础产生作用,发挥效应。

三、氢气并非生命必须因素

虽然从疾病治疗预防和健康促进角度看,氢气是生命健康守护神。但从目前了解的证据看,氢气并不是高等生命生存的基础,几乎是可有可无的。这好比是运动能促进健康,但运动并不是生命维持的基础,运动锻炼只能让你更健康,让你有更好的身体功能,提高适应环境的能力。虽然运动能提高健康水平,但不运动并不是让生命马上结束。氢气促进健康,氢气保护不足可能影响健康,但也仅仅如此。

作为一种在生命起源过程中具有重要地位的气体,氢气为什么没有在维持高等生命过程,尤其是能量供体方面继续发挥作用。其根本原因是氢气的密度太小,释放在空气中非常容易迅速上升到大气层顶部,导致生物圈内氢气的浓度无法维持。在地球大气氧气浓度非常低的远古时代,氢气可以在地球表面呈现一定浓度,但随着地球表面大气成分的复杂和浓度增加,氢气越来越难以维持在地球表面,这导致生物体不能依靠气体途径利用氢气,随着生物不断进化,氢气的地位越来越低就称为必然的结果。

生物进化过程中,氢气作用比较温和,也不容易产生高浓度聚集,让生物忽视了这种分子的存在。忽视氢气的一个重要证据就是氢气无臭无味。一般来说,毒性强的物质往往也是效应强的物质,效应强的物质也更容易产生毒性,这些物质往往也会有比较强烈的气味。因为这样可以让动物对危险环境产生警惕,迅速躲避不利环境。但是自然界中氢气浓度高的情况非常罕见,只见于海底温泉附近和许多动物大肠内,这些区域的生物多是细菌,也许它们具有感知氢气的能力。高等生物已经失去了这样不必要的能力。从这个角度出发,也可推测出氢气对高等生物包括人来说已经不具有生命维持意义,也就是说氢气对生命的生存是可有可无,这也是氢气对人和许多动物非常安全的重要原因。没有生存维持价值,不等于不会产生健康调节作用,就好比我们吃肉不吃肉都不是维持生命必须的条件,但总不吃肉有可能出现某些营养的缺乏带来健康危害。

氢气是生命健康维生素,

没有氢不会马上送命,

但可能会危害健康,

甚至,缩短寿命。

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