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氢气医学真相(6)扩散能力大的优点和缺点

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来源: 孙学军 氢思语 2018-08-27

氢气具有极大扩散能力,扩散能力强大到可以进入身体任何部位,甚至可以进入到许多生物大分子内部,例如蛋白质核酸和脂肪分子内,氢气都可以进入。进入作用部位是发挥作用的前提,这是毋庸置疑的,甚至在复杂化学反应系统,例如生物化学反应系统,扩散能力强的分子是决定反应方向的重要因素。氢气的强大扩散能力因此也经常被作为氢气医学生物学优势之一。

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一、扩散相关知识,扩散能力决定于颗粒大小和极性

不同物体互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散,物质颗粒从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。扩散虽然有明确的方向,但并不是一种有意识的活动,是物质本身固有的特征,是分子热运动带来的宏观效果。

在一般界面之间的扩散效率,和分子大小关系密切,很早就有科学家对分子大小和扩散能力的关系进行了研究,甚至找到分子大小和扩散速度直接的量化关系,我们只需要知道,分子越小扩散能力越大就可以,氢气的分子体积特别小,决定了其扩散能力非常高

气体在组织内的扩散能力不仅决定于分子大小,还受到分子极性的影响,主要是因为必须经常跨过细胞膜,例如肺呼吸必须跨过多层细胞膜才能进入血液,在组织内进入细胞内同样需要跨过细胞膜。细胞膜是酯类物质,和非极性分子可以互相溶解,非极性气体分子可以自由进出细胞就是这个道理。氢气和氧气都属于非极性分子,可以自由进出细胞。

气体进入和离开人体组织最主要的方式是通过呼吸运动和血液循环,但也可以通过皮肤和消化道等途径进行扩散。由于人体组织并不是液体状态,呼吸和血液循环在气体扩散中具有绝对地位,氧气和二氧化碳的体内运输过程就是非常典型的,离开呼吸和血液,氧气和二氧化碳的运输几乎完全中断。氢气、氮气、氦气等气体如果被肺吸入,也按照类似氧气的运输模式进入人体,呼吸和血液循环同样是决定性的因素。但是相对来说,不同气体的扩散能力仍然是重要的因素,例如在皮肤界面上,氧气和二氧化碳的交换可以忽略不计,但是氦气和氢气的交换就比较可观,需要重视,因为氦气和氢气的扩散能力比氧气大许多。

由于组织血液循环的影响,气体进入和离开组织的决定性因素仍然是血液循环血液灌流量的大小,例如心脏、肺、肝、肾和脑这种血液循环极端丰富的器官,血液中的成分几乎同时会在这些组织中表现出来。理解氢气在组织内的过程,可以考虑吸入麻醉的情况,一般麻醉诱导大约1分钟时间,也就是在60秒达到效果,其实药物从吸入到进入大脑的时间只需要几秒。

虽然血液灌流具有决定性作用,物质进入细胞内部发挥作用仍然会受到物质自身的扩散能力很大影响。由于存在血脑屏障,某些物质即使运输到大脑毛细血管,也不能从血液进入脑细胞内,这就是扩散能力不足带来的极端影响。血脑屏障主要是阻断极性分子,对非极性分子如氧气、氢气、氮气等缺乏阻断效应,所以可以不考虑血脑屏障对氢气的干扰,氢气进入大脑如入无人之境。或者简单认为,这是氢气的扩散能力大的结果,血脑屏障丝毫不影响氢气的强大扩散能力。

氢气就是来也匆匆,去也匆匆!

二、氢气扩散能力强的优点

氢气具有强大扩散能力,能容易深入到身体任何部位发挥作用,例如可进入大脑、视网膜、内耳、中耳、骨髓等这些一般药物难以进入的部位,这给氢气发挥生物效应提供了重要基础。

强大的扩散能力也给氢气使用方法的选择带来方便,例如氢水饮用非常容易被胃肠道吸收,可在10分钟左右吸收达到高峰。因为扩散能力大,氢气可通过皮肤等部位局部吸收进入血液循环和全身,这使氢气的使用方法多样化,已经有通过洗澡、泡脚、氢气舱等方式使用氢气治疗疾病的研究和技术,其中的主要理论依据就是氢气的扩散能力足够强。

氢气的扩散能力强,使氢气在身体内的停留时间短,减少了产生不良效应的可能性。虽然目前没有发现氢气对人体具有任何毒性,但并不等于氢气绝对不可能产生任何副作用,因为只要存在正面作用,这种作用都有可能在某些情况下变成副作用。例如,氢水对便秘的效果非常好,作用基础是氢气能促进肠道蠕动,但是少数特别敏感的人,饮用氢水后发生明显腹泻,更多人出现轻微腹泻,这可以认为是氢水产生的副作用。我也曾遇到过饮用氢水出现心慌的情况。适当多喝水有利健康,但尿毒症患者随便喝水就有致命风险。退一步讲,即使出现某些副作用,由于氢气扩散能力强,这种作用也比较容易随着氢气的消散而消失,这给氢气的使用安全带来很大优势。

氢气可多种方法联合使用,由于氢气扩散能力强,再结合氢气的安全性非常高,不会因为过量使用带来很大风险,又因为不同使用方法产生效应存在差异,为了一并解决多种身体健康问题,可采用多种方法联合使用。最常用是吸入氢气和饮用氢水联合,吸入治疗,饮用保健,吸入对肺,饮用对胃。也可以同时用氢水泡浴的手段。

三、氢气扩散能力强的缺点

任何事物和特点都是双面的,有优点也可能有缺点,缺点和优点可能是因为角度不同。例如扩散强的最重要的缺点是,导致氢气难以在体内长时间维持足够浓度,这给使用氢气带来的一个困惑是氢气难以在身体内停留,从药物学角度理解,需要反复不断补充氢气才能维持足够强浓度。类似的道理是,包装氢水需要采用气密性良好的材料也是基于避免氢气的扩散泄露

如前所述,多种给氢方法联合可解决这个问题,联合使用是从安全性角度没有问题,从另一个角度看,这也存在缺点,因为会给使用者带来麻烦。假如只用一种方法能满足需要,例如一天喝一次氢水,显然能带来很大方便。为克服氢气扩散能力强带来的不足,有人尝试固化氢气的策略,但也不能彻底解决问题。因此,要使用氢气,充分发挥氢气的效应,就不能怕麻烦。我曾经说氢气效果需要足量,就是这个意思。

昨天在南通开会过程中了解到,同济大学医学院余少卿教授在氢气生理盐水治疗过敏性鼻炎,谢克亮教授在氢气吸入治疗COPD的临床研究论文已经接受发表。特别祝贺,获得论文后氢思语将第一时间推送。另外很高兴的是了解到深圳大学何前军教授氢气纳米材料的论文被Nature Communications接受,应是氢气医学领域的重要文献之一。研究中正是为克服氢气扩散能力强带来的不足开展研究,意外发现新型材料对肿瘤组织效应的特异性作用,有望成为未来癌症疗法的新策略。

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