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結論

水素分子は酸化ストレスや炎症を抑制し、様々な疾患に対して治療効果が期待される。

研究の背景と目的

水素分子（H₂）は、かつては化学工業で還元剤として利用されていたが、最近の研究により、その選択的抗酸化作用が医療分野で注目されている。水素分子はヒドロキシルラジカルや過酸化物などの有害な活性酸素種を選択的に消去し、酸化ストレス、炎症、アポトーシス（細胞死）を抑制することが示されている。本研究は、水素分子の治療的応用の可能性を探るため、様々な疾患に対する水素分子の生物学的効果と分子メカニズムを総合的にレビューすることを目的とした。

研究方法

PubMed、Medline、Google Scholarなどのデータベースを用いて、2011年から2021年の間に発表された水素に関する文献を検索。「水素」「抗酸化」「抗炎症」「抗アポトーシス効果」「抗アレルギー反応」「水素水」「水素リッチ生理食塩水」などのキーワードを組み合わせて使用。

研究結果

• 生物学的効果：
  • 抗酸化作用：3%水素吸入により、ラットの急性脳虚血および梗塞が有意に改善。
  • 抗炎症作用：2%水素吸入により、肺間質性浮腫、肺胞細胞膜肥厚、炎症細胞浸潤が軽減。
  • 抗アポトーシス効果：水素リッチ生理食塩水の早期腹腔内投与により、Caspase-3/12の発現が抑制され、神経細胞のアポトーシスが減少。
  • エネルギー産生促進：水素水の長期摂取により、db/dbマウスの体重と脂肪が有意に減少し、血漿グルコース、インスリン、トリグリセリドレベルが低下。
  • 抗アレルギー反応：水素水の経口摂取により、マウスの即時型アレルギー反応が抑制。
• 分子メカニズム：
  • ヒドロキシルラジカルの還元
  • 亜硝酸の還元
  • 内因性抗酸化経路の調節
  • アドレナリン受容体アゴニストとしての作用
  • Wnt/β-カテニンシグナルの抑制
• 水素供給方法：
  • 水素ガス吸入：2-4%の低濃度水素が効果的。
  • 腹腔内注射：水素リッチ生理食塩水の注射により、より長時間水素レベルを維持可能。
  • 水素水：経口摂取が簡便で安全。
  • 水素マイクロバブル：超音波ガイド下で可視化可能な標的治療法。
  • 内因性水素産生の促進：オリゴ糖やラクツロースの経口投与により腸内細菌の水素産生を促進。
• 今後の課題：
  • 異なる疾患に対する適切な水素供給方法の選択
  • 各供給方法に必要な効果的な水素濃度の決定
  • 水素含有溶液の濃度維持方法の開発

Appendix（用語解説）

• 水素分子：1つの電子と1つの陽子からなる、無色無臭の最も軽い気体分子。
• 抗酸化作用：有害な活性酸素種を除去し、酸化ストレスを軽減する作用。
• アポトーシス：プログラムされた細胞死のこと。
• Wnt/β-カテニンシグナル：細胞分裂、成長、組織の安定性を制御する分子システム。

論文情報

タイトル

Hydrogen applications: advances in the field of medical therapy（水素応用：医療療法分野における進歩）

引用元

Yuan, T., Zhao, J. N., & Bao, N. R. (2023). Hydrogen applications: advances in the field of medical therapy. Medical gas research, 13(3), 99–107. https://doi.org/10.4103/2045-9912.344978

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