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氫氣是一種無色、無味、無臭、分子極小的高易燃性氣體。人類等哺乳動物體內不合成氫化酶，不能代謝氫氣。在運動科學中，氫氣對運動誘導的氧化應激的抗氧化作用研究仍然氫氣能升酮！且看其背後理論

日本中部大學在MGR發表氫氣對運動效應促進作用的人體試驗報告。結果發現，在進行有氧運動期間吸入1%氫氣，可提高呼出氣丙酮說明氫氣具有促進脂肪代謝的作用，同時顯著提高氧氣利用率，但對抗氧化作用不明顯。這是關於氫氣促進運動代謝的最早報道，氫思語詳細解讀該文章。

肥胖會帶來多種疾病，公認為健康大敵。有氧運動等體育鍛鍊可有效減肥，但有氧運動激活線粒體氧化磷酸化，會增加活性氧產生，導致氧化應激。線粒體來源活性氧造成線粒體功能受損傷，線粒體功能損傷也能導致脂肪積聚的因素。因此有人提出，運動氧化應激會抑制脂肪代謝。總之，運動和脂肪代謝也存在矛盾問題：運動可以促進脂肪代謝，也存在氧化損傷的擔心。

大量研究提示，氫氣能有效控制氧化應激保護線粒體功能。太田成男教授報道氫氣通過選擇性抗氧化作用，保護細胞和組織氧化應激。Kawamura 發現氫氣能通過Nrf2啓動自身抗氧化系統，產生間接抗氧化效應。Murakami 等證明氫氣能提高線粒體氧化磷酸化活性。由於氫氣具有溫和促氧化作用，溫和氧化應激不會導致氧化損傷，但能發揮信號效應，包括啓動自身抗氧化功能。溫和氧化應激類似於毒性物質小劑量激活效應，一直是毒理學領域的研究熱點。多種小劑量激活物質都能保護線粒體，發揮抗氧化損傷作用。Kamimura等發現氫水能誘導FGF21，提示氫氣有促進酮體代謝和脂肪組織脂肪分解的作用。研究人員發現，氫氣誘導FGF21能增加脂肪酸和葡萄糖消耗，降低小鼠體脂肪含量。

運動有利健康，但存在氧化應激擔心，氫氣具有抗氧化優勢。根據這些研究，設想氫氣能促進運動誘導脂肪代謝。丙酮是肝臟內線粒體脂代謝過程乙酰輔酶A的代謝產物，可用呼吸氣中丙酮含量評估脂肪代謝率。本研究目的是闡述在自行車有氧運動期間氫氣吸入對呼吸氣中丙酮水平的影響。

由脂肪酸的β-氧化及其他代謝所產生的乙酰CoA，在一般的細胞中可進入三羧酸循環進行氧化分解，但在動物的肝臟、腎臟、腦、等組織中，尤其在飢餓、禁食。糖尿病等情形下，乙酰CoA還有另一條代謝去路。最終生成乙酰乙酸、β-羥基丁酸和丙酮，這三種產物統稱為酮體。

採用隨機、單盲、安慰劑對照交叉實驗設計，目的是確定有氧運動強度過程吸入氫氣對脂肪代謝的影響。一項試驗中，對10名男性受試者進行20分鐘基線測量後，進行20分鐘的自行車運動，運動期間耗氧量達到峰值氧強度的60%，試驗時運動期間吸入1%的氫氣，對照時則吸入不含氫氣的對照氣體。受試者第1天先進行最大耗氧量分析，第2和3天進行20分鐘60%耗氧量自行車運動強度，兩天分別進行吸1%氫氣或不吸氫氣測試，自身對比氫氣對運動效應的影響。非運動狀態的測試進行35分鐘氫氣吸入或對照測試。另一項實驗中，6名男性受試者保持坐姿勢45分鐘，同時吸氣1% 氫氣或對照氣體。

研究結果，請注意耗氧量和二氧化碳產量都接近統計學差異。

受試者運動過程呼吸氣體中丙酮濃度分析和耗氧量測試，運動和前後多個時間點採集血液進行抗氧化能力和氧化產物測試。研究有4個方面結果，首先發現氫氣吸入可顯著降低運動過程體內丙酮水平，其次發現氫氣可以提高運動耗氧量，第三發現氫氣對運動氧化應激沒有明顯影響，最後發現氫氣不改變休息過程丙酮產生和氧氣消耗。

丙酮含量差異非常顯著

這一研究中發現氫氣能提高運動過程丙酮水平，這一結果提示氫氣可促進肝臟脂肪代謝產生丙酮。脂肪酸氧化分解產生乙酰輔酶A，後者脫乙酰產生丙酮。氫氣促進肝臟代謝脂肪可能有兩種機制，提高脂肪細胞分解，或促進線粒體脂肪代謝。運動具有激活脂肪細胞內激素敏感脂肪水解酶和脂肪甘油脂肪酶等分解脂肪的酶，胰島素則會抑制這種作用。也有研究提示，氫氣攝入能降低血液胰島素水平。本研究氫氣可能阻斷高胰島素效應，提高激素敏感脂肪水解酶和脂肪甘油脂肪酶活性，產生促進脂肪代謝的作用。運動誘導表達的脂肪分解相關蛋白如脂滴包被蛋白和 CGI - 58，也可能被氫氣激活。當然這些都是推測，需要進一步研究確認。

另外，也可能是因為氫氣加速了線粒體代謝脂肪的能力。本研究發現氫氣吸入可以顯著提高運動過程中耗氧量，也支持氫氣具有促進線粒體氧化磷酸化的作用。

一些運動具有促進蛋白質氧化應激作用。氫氣能抑制活性氧或氧化應激導致的線粒體氧化損傷，直接或間接保護了線粒體功能。過去研究發現，氫氣更容易在肝臟內停留。但是，最新這一研究沒有發現氫氣對運動導致的氧化應激和抗氧化反應產生明顯影響。這說明氫氣對線粒體的作用至少在本試驗中不是通過保護線粒體氧化損傷實現的。但不能否定氫氣對線粒體功能的直接促進作用。Cui 等發現氫氣能逆轉線粒體膜電位下降，提示氫氣能保護線粒體功能。也有研究提示氫氣能促進線粒體產生ATP能力。Sirt3是分布在線粒體內脫乙酰酶，可修飾調節脂肪酸β氧化的關鍵酶長鏈脂肪酸輔酶A脫氫酶活性。研究表明，禁食過程Sirt3 能調節3 -羥基- 3 -甲基戊二酰基輔酶A合成酶，增加酮體產量。飲用氫水能恢復Sirt3活性，推測運動過程吸入氫氣可能通過提高Sirt3活性增加酮體產生。Lee等發現氫氣能激活腺苷單磷酸酶激活蛋白激酶，促進脂肪酸吸收和氧化。由於肝臟內氫氣水平比較高，在肝臟內效應可能比較明顯，氫氣吸入可能具有強化線粒體脂肪代謝能力，這可能是運動過程氫氣吸入丙酮增加的原因。雖然過去研究發現慢性攝入氫氣能提高線粒體活性，但是急性作用仍然需要進一步研究。

本試驗選擇1%氫氣濃度主要是根據過去研究發現這種濃度能產生治療作用。不過有研究發現2%和4%氫氣吸入對肝臟細胞保護作用超過1%。因此如果增加氫氣濃度，或許可產生更理想的效果。是否增加氫氣吸入劑量可進一步提高酮體產生需要研究。

過去沒有關於氫氣吸入對健康人代謝功能影響的報道。本研究發現氫氣吸入對休息狀態健康人酮體生成和耗氧量沒有影響，說明氫氣對休息狀態的肝臟代謝沒有影響，但是對運動增加的肝臟脂肪代謝具有強化作用。Nakai 等發現4周飲用氫水能提高肝臟代謝相關基因表達。對健康人休息時肝臟酮體和耗氧量沒有影響可能是氫氣吸入持續時間不夠。本研究的不足是缺乏說明氫氣吸入影響運動過程酮體和耗氧量的機制證據，以後應該對長時間吸入氫氣的肝臟代謝影響開展進一步研究。

氫氣這裡的作用是急性效應，長期使用是否也能產生這樣的作用並不清楚。因為研究規模小，要確認這種作用也需要進一步研究。因此目前這一研究還不能作為應用的理想證據。

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沒有氧氣活不了，沒有氫氣活不好