氢气与线粒体

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01 认识线粒体

线粒体是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为"power house"。其直径在0.5到1.0微米左右。它们从周遭的细胞液中摄入氧气和“燃料”，让它们在其内部“燃烧”，用得来的化学能量为细胞内所有需要能量的活动供能。

人体由60亿兆细胞组成，细胞的健康程度直接影响着人体健康。而细胞所需的95%的能量都来自于线粒体，因此，线粒体有“生命的发动机”之称 。除此之外线粒体还控制着细胞信号传导、细胞程序性死亡、自由基的产生、电解质的稳态等等功能。

人体内的每个细胞平均有1000~2000个线粒体，极度耗能的组织（比如心、脑、视网膜）中的每个细胞则有10000个线粒体（女性的某些卵巢细胞甚至有10万个线粒体）。

线粒体供能的方式是将ADP（二磷酸腺苷）变成ATP（三磷酸腺苷）ATP被细胞使用后，少了一个磷酸根，又变成ADP，然后再进入线粒体获得能量（磷酸根）变回ATP……因为细胞内的ATP储量只能维持几秒钟的能量需求，所以上述循环制造过程一刻都不能停（否则我们几秒内就会死掉）。

一个线粒体在状态良好、运转正常的时候，每秒钟可以循环制造600个ATP，在一个时间点上，整个人体内全部的ATP分子大约总重50克，但一天内可能需要循环制造超过150公斤的ATP！这就是线粒体每天的（主要）工作。

除了供能，线粒体还参与其他的细胞活动，比如它们能控制细胞间的信号传递、细胞的分化与生死周期，如果线粒体不能正常工作，那么会释放信号，促使细胞启动凋亡程序，提升线粒体效率可以延长细胞的生命。

02 氢气与线粒体

研究发现氢气具有选择性抗氧化的作用，羟基自由基可能是线粒体为中心的细胞炎症诱发基础，氢气能进入细胞和线粒体内发挥抗氧化作用，这种作用可能具有阻断线粒体氧化损伤为关键启发点的炎症小体激活反应，包括新冠状肺炎和慢性炎症在内的许多疾病，都涉及到这种炎症反应过程。

氢气通过阻断这一过程发挥抗炎症作用将意味着氢气对人类重大疾病中具有的巨大潜在价值。

氢气可能通过清除过量的线粒体活性氧而抑制导致NLRP3激活的级联反应，从而抑制IL-1β和IL-18的产生，这可能是氢气对慢性炎症疾病的作用机制。

最近有研究发现，氢气可能通过线粒体复合物I分解，同时减少线粒体产生活性氧数量，由于这一过程经过酶催化，这完全不同于选择性抗氧化不需要酶催化的化学反应过程，因此是全新的机制假说。

氢气是一种无活性分子，在哺乳动物细胞中没有代谢系统，不与生物物质相互作用，但它是一种可以与线粒体内产生的羟基自由基发生反应的分子。

另外，由于氢气本身是一种惰性物质，氢气与羟基自由基的反应产物是水分子，所以不像药物那样对生命体有任何不良影响。

在最近一篇论文中，作者提出氢气是唯一能够进入线粒体并与羟基自由基发生脱氢反应的分子。因此，氢气是唯一能够进入线粒体保护细胞免受羟基自由基引起的细胞毒性作用的双原子分子。

氢气是一种有效的清道夫，对人体无不良影响，选择性地清除最强氧化性活性氧羟基自由基。线粒体选择性羟基自由基清道夫可能阻断导致人类NLRP3炎症小体激活的级联反应。有文献表明，基于线粒体氧化抑制和NLRP3炎症小体激活的机制，氢气可以出现在各种炎症动物模型中。

目前尚不知道氢气是如何抑制线粒体氧化的，因为对NLRP3炎症小体的激活知之甚少。推测氢气通过抑制线粒体氧化抑制NLRP3激活的可能机制，并对氢气在慢性炎症疾病中的潜在作用进行了展望。

氢气的医学应用可以解决包括COVID-19在内的许多慢性炎症性疾病的问题。此外，氢气可能不仅能控制炎症性疾病，还能控制人体衰老过程。

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