近几十年来，医用气体理所当然地引起了生物医学领域专家的广泛关注。同时，已发现生物效应并观察到有益效应的气体谱相当广泛，并且还在继续增加。最初，“医用气体”的概念仅扩展到氧气和高压氧，然后将麻醉剂和臭氧吸入也引入医疗实践。在这些气体中，只有臭氧具有特定的生物调节作用，而其他因素要么有助于消除缺氧，要么具有全身麻醉作用，被认为是药理学工具或药物。

一氧化氮生物学效应被发现是生物医学领域的重要事件，发现这些效应的生理学家为此获得了诺贝尔医学和生理学奖。后来，发现了其他气体如硫化氢和一氧化碳也能作为内源性气体递质发挥生物效应。一氧化氮、一氧化碳和硫化氢这三种气体被成为气体信号分子三巨头。

同时，还有学者提出某些惰性气体（氦气、氩气、氙气等）的生物学特性的想法，这些惰性气体在标准条件下没有化学活性，但缺能对细胞和组织显示出调节作用。这些想法是创建创新治疗技术的基础，其前景仍在继续研究和扩展。

最近，具有独特特性的氢气医疗作用在医学气体领域独占风头。氢气没有颜色或气味，由最轻的化学元素氢组成，氢气无处不在，并且由于其大小和最小分子量，可以穿透任何生物屏障。过去的许多补充剂和抗氧化剂需要特定的转运蛋白才能进入细胞并实现其作用，而氢气不需要蛋白通道协助，因为氢气分子量/尺寸较小（图1）。氢气的高生物利用度满足任何药理学试剂具有生物效应的第一要求。然而，还需要额外的性质来解释这种气体的生物调节的广度，从而解释这种气体的治疗效果。

氢气医学生物学研究正处于快速发展阶段，目前已经有近2000篇学术论文，其中临床研究论文150篇，这些研究对氢气医学问题进行了全面探讨，研究重点是对心脏、中枢神经系统、辐射损伤防护等领域。也有相当数量研究评估了氢气在肿瘤疾病中的可能性和辅助治疗价值。对再生医学具有根本意义的效应主要来自间接细胞效应。最近有学者撰写了相关综述，对氢气和再生医学，特别是氢气对干细胞的效应，进行了全面总结。

1671年由罗伯特·波义耳首次通过实验制备获得氢气，1766年由亨利·卡文迪什确定为独立的化学元素。19世纪末，英国医学先驱Thomas Beddos和化学家戴维首次完成了将氢气用于治疗结核病患者的医疗尝试。1969年左右，人体内来自肠道细菌产生内源性氢气才被了解。

氢气用于深海潜水是最早直接用途之一，例如，Lanphier（1972）使用Hydroliox（氢气，氦气和氧气的混合物）用于潜水试验。氢气是一种惰性气体，在潜水中使用是代替氮气，作用是克服氮气的麻醉作用和呼吸阻力大的问题。氦气也具有同样的作用，但氢气比氦气更容易获取是其更多优势。许多人认为氢气能预防减压病，其实这是一种误解，预防减压病依靠缓慢的安全减压程序，依靠气体成分并不是治疗减压病的主要策略。

1975年，美国学者Dole等发现，8个大气压（氢气浓度为97.5%）能治疗小鼠鳞状皮肤癌。这是第一项关于氢气治疗疾病的研究报道。此后有少量关于氢气医学应用的研究，但没有形成规模。2007年，Ohsawa等人报道了2%氢气吸入通过抑制氧化应激治疗脑缺血再灌注损伤的论文，由于2%氢气解决了氢气安全使用的限制，使氢气医学效应迅速引起同行的关注，此后大量相关论文发表的热度持续高涨，直到今天这一趋势仍未见消退迹象。2020年，中国已经批准一家公司的产品进入临床应用，基于广泛的实验和临床研究，结果提示吸入66.6%氢气和33%氧气混合气可显著降低新型冠状病毒感染中肺功能恶化的速度，以及各种急慢性疾病中肺气肿和肺组织炎症反应的发展，氢气疗法被纳入中国COVID-19患者管理方案（中国国家卫生健康委员会发布的COVID-7肺炎诊断和治疗临床指南（第7和8版）。这些都是氢气医学临床应用被政府认可的最大高度，也代表氢气医学效应研究的标准性成就。

经过多年的研究和发展，将氢气引入体内的路线已经有非常多类型。

需要强调的是，使用这些方法不仅要考虑特定疾病的解剖部位，例如治疗皮肤病，使用氢水沐浴的方法能让皮肤获得最快速最大氢气浓度或剂量，显然也应该是首选方法。其次，也应该考虑药代动力学方面的因素，这会是影响氢气药理活性的原因。历史上，最早使用氢气治疗疾病的研究是采用高压舱。Dole等1975年使用高压舱治疗小鼠皮肤癌获得巨大成功，但是这种高压氢气技术复杂，也充满很大的使用风险，除了少数后续研究，并没有被更多研究和应用中被采纳。

氢气吸入是医疗健康应用中最常用的方式，一般包括吸入各种浓度的含氢气混合气，另外饮用氢气水和注射氢气饱和生理盐水也是常用的使用方法（图2）。这些方法分别有自己的特色，也有各自优点和不足。甚至不同使用方法的效应机制也有不同特点。氢气的生物学效应研究结果大多数来自使用氢气生理盐水和饮用氢水，但近年来氢气吸入的研究比例逐渐增加，尤其是临床应用研究中更明显。对于动物和人类来说，氢气吸入是一种非常简单便捷的方法，也是Ohsawa等2007年奠基性研究论文中采用的方法。氢气吸入的主要优点是可以通过调整氢气吸入时间和浓度实现对剂量的准确控制。值得重视的是，一定浓度范围内氢气和氧气混合时存在燃烧和爆炸风险，空气中氢气可燃烧浓度为4%-74%。虽然使用高氢气浓度的混合气入（66.7%的氢气和33%氧气）已经被建议用于治疗COVID-19患者和COPD急性发作。也有用于重度支气管哮喘的临床报道。从药理学角度考虑，使用相对高浓度氢气更容易快速获得更高剂量的氢气摄入，更容易产生可能的效果。但是，在没有非常严格的剂量效应关系研究和分析的情况下，为获得更高治疗效应承担更大使用风险本身是一种自相矛盾的态度。

考虑到氢气理化特性和极小体积，氢气吸入能扩散进入全身，氢气非常容易通过肺泡壁扩散，进入血液并被运输到全身器官组织。2021年Cole等实验研究表明，连续吸入2.4%氢气72小时不会引起生理参数的任何变化，更多研究报道了这种浓度氢气吸入对各种器官和组织病理产生治疗作用。

更方便的临床使用方式是饮用氢水，这种方法完全能消除氢气发生燃烧的风险，且氢水具有更大的便携性。不过这种方式也存在自身缺点，就是氢气在水中的溶解度比较小，需要比较大的饮用量才能保证获得足够的氢气摄取量。常温常压下氢气饱和溶解度为0.78mM（1.57mg/L）。另外一个问题是氢水内氢气比较容易泄漏。为克服这一问题，需要有气密性比较好的包装，或者使用现场新制备的氢水。氢水饮用后，消化道吸收经过门静脉反回到右心和肺动脉，正常呼吸时大部分（>90%）会释放到体外。这也表明氢水饮用吸收后大部分经过血液循环为途径进行运输和扩散。同样的原因导致饮用氢水后氢气在身体内不同组织的分布不同。尤其是进入大脑等依赖大循环进行血液灌注的器官。了解这些信息对于理解氢气使用方式的临床应用具有很重要参考价值。

第三种主要摄取氢气的方式是注射氢气饱和盐水。这种方法的优点是能非常精度地计算氢气剂量，也可以实现比较精准地定向注射。例如通过导管对特点组织进行注射。当然也有缺点，如深部注射会带来感染的风险，且需要经验丰富的医务人员实施。一般来说，氢气生理盐水注射是通过静脉或腹腔注射。该综述作者认为，氢水注射的临床应用潜力尚未得到充分开发，这方面可以参考静脉臭氧治疗的丰富经验。

其他氢气使用方法。许多氢气医学文献综述都对氢气使用方法进行了总结。特别要强调的是，在皮肤和美容领域，氢水沐浴的价值非常突出。有学者报道氢水沐浴治疗银屑病和特异性皮炎。类似的还包括氢气饱和盐水滴眼液来治疗眼虹膜缺血性病变。利用肠道细菌代谢产生氢气的特点，通过口服乳果糖和变性淀粉等方式增加肠道内细菌产生氢气，研究发现这种方法能对多种疾病可以产生治疗效果。需要强调的是，肠道内细菌代谢产生多种产物，除了氢气还包括甲烷乙酸等，这些成分的生物医学效应也不应忽视。不能忽视的氢气使用方法还包括血液透析液体中溶解氢气，皮肤局部湿敷氢水治疗，器官体外保存液中加入氢气，以及各种局部冲洗的方法。

除了上述基本用氢气方法外，也有学者寻找替代工具实现氢气的摄入，如使用具有延迟释放氢气的纳米材料。这些纳米复合材料可以通过口服或注射等方式输入体内某些部位，根据疾病防治需要让这些材料释放出氢气。例如深圳大学何前军教授团队使用钯纳米晶体进行治疗癌症治疗的实验。不仅能在癌症组织局部释放氢气，也可以同时结合热疗，产生联合治疗效应。还有更多类似策略的纳米材料，实现抗炎症，促进组织修复和治疗组织缺血再灌注损伤等病理特征的疾病目的。用于释放氢气的元素有多种，如镁、铁、钙和硅等。

微纳米气泡是另外一种特殊的工具，纳米气泡在物理学上也属于新发现现象。有人使用微纳米气泡能给组织提供非常高的氢气输送效率，这种技术的一个突出优点是，与摄入传统的饱和氢水相比，水中溶解氢气量显著提高。生物医学研究发现，直接注射这种氢气纳米气泡，可以对大鼠缺血性心肌损伤产生理想治疗效果。（氢思语）或者这种纳米气泡技术结合临床上超声造影和超声破碎气泡技术，实现精准定向输送氢气的目的。

如前所述，不同的给药途径不仅在病变局部存在差异，在药代动力学上也存在差异。氢气吸入后，血液内氢气浓度迅速升高，在停止吸入3分钟，氢气浓度会迅速下降。吸入时动脉血中氢气分压总是超过静脉血，这可能表明气体扩散到组织中并被俘获。研究还发现，氢气吸入和氢水饮用血液中氢气浓度在同样时间（10-30分钟）内达到峰值。氢气在体内持续存留时间可以超过30分钟。还需要重视的是，饮用氢水可产生更明显的组织内信号分子表达效应，且吸入氢气能增强这种效应。通过静脉注射氢气生理盐水后，呼出气体中氢气能在1分钟内达到峰值。（这些都有相关文献支持，具体请参阅原文）。

总之，将氢气摄入体内的方法非常多，不仅在局部理化学参数不同，在分子和药代动力学方面也存在差异。

氢气摄取方法很多，这些方法都不同程度对身体产生有益作用，也是产生作用必需的条件。氢气医学研究以来，已经发现了多种生物学效应，其中比较重要的作用包括，抗氧化、抗凋亡、抗炎症、基因表达调节等，当然产生这些作用还涉及到各种效应分子（见图3）。

4.1. 抗氧化作用

2007年，氢气医学奠基性研究论文就提出氢气抗氧化作用，可中和血液和细胞内毒性自由基。（注：1975年美国学者的论文也是基于氢气类似作用。）氧化还原稳态是细胞维持正常功能的条件，细胞内氧化还原稳态是酶和非酶抗氧化系统和自由基之间形成的平衡作用。这类似于酸碱平衡但更为复杂。参与这一平衡的物质包括，含有氧原子的物质如羟基自由基、超氧阴离子、臭氧、单线态氧、过氧化氢等，含氮原子的如一氧化氮、亚硝基、过氧亚硝酸盐，含卤素如次氯酸盐，脂质如脂氧基自由基等活性分子。由于大部分都含有氧原子，且化学活性比较活泼，这些物质比较常用的称呼是活性氧。生理条件下，活性氧参与各种细胞过程，如信号传递过程，有一些甚至是非常重要的信号分子如一氧化氮和过氧化氢。细胞内大部分活性氧是在线粒体电子传递链中产生的，其生成部位主要在复合物1和复合物3。此外，细胞内NADPH-氧化酶、一氧化氮合成酶、黄嘌呤氧化酶、细胞色素p450、醛脱氢酶、血红蛋白等都参与活性氧生成。简单说，细胞内氧化还原反应过程都具有产生活性氧的潜力。

各种性质的不利因素，物理，化学，生物等，对全身或局部能产生伤害效应，这些伤害都会伴随着活性氧产生。活性氧氧化剂过量，超过通过酶催化或还原剂中和的阈值，会导致细胞内氧化张力过大，产生所谓氧化应激，氧化应激到一定程度可以造成氧化应激损伤。氧化应激损伤是一种非常普遍的病理生理过程，几乎是所有疾病的共同病理基础之一。因此缓解氧化应激是许多疾病的治疗策略。

这里需要强调的是，氧化应激和许多疾病有关，是许多疾病的病理生理基础，但并不是唯一的病理生理基础，疾病发生是多种因素的复杂过程。因此，作为多种疾病的共同基础，缓解氧化损伤对许多疾病都具有潜在作用，但并不能完全解决疾病的问题。就是说，抗氧化有作用，但不一定能完全解决问题。

许多研究都这样假设，氢气可以直接中和自由基，从而产生缓解氧化损伤的作用。比较强调氢气能直接中和有毒的羟基自由基和过氧亚硝酸盐。这确实很重要，因为羟基自由基和过氧亚硝酸盐氧化活性非常强，对生物分子的氧化破坏作用最严重。正是因为这些活性氧的氧化活性最强，也能利用特定的荧光探针进行分析（图4）。

氢气是一种新型的抗氧化剂，因为它选择性地中和羟基自由基和过氧亚硝酸盐，但不会影响过氧化氢、超氧阴离子和一氧化氮等具有生理活性的活性氧，因此氢气不会破坏细胞内信号传导功能，这是氢气独特效应的基础，也可能是氢气生物安全性的理论基础。另外由于氢气扩散能力强，中和自由基的作用可发生在细胞内，也能发生在细胞外。

随着研究的深入，人们对氢气抗氧化作用有了更多认识。研究发现，氢气能激活细胞自身抗氧化系统。2001年，Gharib等发现氢气吸入能提高超氧化物歧化酶的催化性能。这种效应可能是通过Nrf2转录实现的。Nrf2能直接增加多种抗氧化酶如SOD，血红素加氧酶等基因转录，是细胞自身抗氧化系统的管家转录因子。氢气对抗氧化酶的刺激作用还包括过氧化氢酶和髓过氧化物酶等。氢气促进细胞抗氧化系统也可能有更多模式，例如氢气促进ASK1和p38-MAPK。刺激这些级联反应导致NADPH氧化酶活性的抑制，从而降低自由基生成速率。

关于氢气促进细胞抗氧化能力的效应，需要注意两个问题。一是这种效应表面是和氢气直接抗氧化效应存在冲突，因为细胞自身抗氧化主要是氧化应激信号激活，而氢气减少氧化应激，怎么可以促进自身抗氧化。二是氢气选择性抗氧化本身包括不影响具有信号作用的活性氧，在氧化应激条件下，氢气使用后，能在减少损伤的情况下保留氧化应激信号，因此这种所谓细胞抗氧化活性本身就是选择性抗氧化效应的间接效应。

4.2. 抗炎作用

氢气的抗炎症作用，主要从炎症因子水平，已经有大量研究证据支持这一效应。其实炎症和氧化应激存在密切关系，炎症反应时，细胞通过呼吸爆发产生活性氧，活性氧增加是炎症细胞作为杀灭病原体的武器，这类似于炎症细胞自身制造消毒剂的效应，因此炎症必然有氧化过度的发生。而氧化应激本身能导致细胞分子发生损伤和变性，生物分子损伤也是诱导炎症反应的重要信号。如此看，炎症和氧化就是一种具有潜在正反馈的生物反应。那么氢气能抑制氧化应激则有利于打破这一正反馈过程，不仅能减少氧化损伤，也能抑制炎症反应。关于氢气对炎症的抑制作用，证据主要在炎症因子的抑制，也有大量研究是关于炎症反应信号调控的效应证据，例如氢气能影响ASK1和p38 MAPK依赖性调节途径，NF-kB、p53基因、缺氧诱导因子-1α、基质金属蛋白酶等炎症重要信号通路也会受到氢气的影响。氢气对炎症的抑制作用机制也可能和某些抑制炎症因子和转录因子被激活有关，例如IL-10和Nrf2都有利于控制炎症反应，也可能会通过促进抗炎症细胞如巨噬细胞M2的转化。

4.3. 抗细胞凋亡作用

人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，已成为生物学、医学研究的一个热点。人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡（apoptosis）。细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式，而细胞凋亡则是逐渐被认识的一种细胞死亡方式。细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。凋亡是多基因严格控制的过程。这些基因在种属之间非常保守，如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等，随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了相当的认识，但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。

细胞凋亡可以简单理解为细胞自杀。我们把握细胞凋亡重点从两个方面，一是肿瘤往往是某些类型的细胞凋亡不足，导致细胞数量过程而形成肿瘤。而组织损伤如中风则是细胞凋亡过度，导致正常组织功能细胞数量不足，导致组织器官功能下降。因此从有利于组织器官的角度看，对肿瘤这类增殖性疾病，促进凋亡发生是治疗肿瘤的策略，而对损伤类疾病，抑制凋亡发生则对身体有利。

目前的研究发现，凋亡增加不利的损伤类疾病，经过氢气治疗能减少凋亡的发生。而在肿瘤和增殖性疾病，氢气治疗则能促进凋亡发生。一些分子层面的改变也都支持氢气产生这些效应。

4.4. 焦亡的调节

细胞焦亡（Pyroptosis）又称细胞炎性坏死，是一种程序性细胞死亡，表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂，导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。细胞焦亡是机体一种重要的天然免疫反应，在抗击感染中发挥重要作用。细胞焦亡是由gasdermin介导的细胞程序性坏死。细胞焦亡是相对比较新发现的细胞死亡方式，与细胞凋亡的根本不同之处在于它会引起炎症反应。炎症是由称为炎性小体的特殊结构中的模式识别受体激活引起。一般认为细胞焦亡具有保护性，但对这一过程的过度刺激有助于病理的发展或进展。导致焦亡诱导的因素包括活性氧、Casapase-1和炎症小体。

氢气具有抗炎和抗氧化作用，这使氢气具有阻断细胞焦亡的这些促进因素，有利于预防焦亡过度激活。氢气可减少自由基也有利于抑制细胞焦亡导致的炎症反应，对于保护细胞焦亡相关的组织病理学损伤有潜在作用。

4.5. 自噬的调节

关于自噬的研究是最近刚刚获得诺贝尔奖的研究领域。自噬的含义自己吃自己，是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器并使其包被进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程，借此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。

自噬在机体的生理和病理过程中都能见到，其所起的作用是正面还是负面的尚未完全阐明，对肿瘤的研究尤其如此，值得关注。总体看，自噬是好，但有时是坏的，具体细节并没有完全确认。氢气和自噬的关系也存在两种类型影响。一是氢气能刺激特定的核苷酸携带结构域，抑制巨噬细胞中的NLRP3并限制炎症反应，这样的作用是刺激自噬实现自我保护效应。

另一方面，在某些病理条件下，自噬具有受损或过度的特征。例如在LPS引起的脓毒症过程中，氢气抑制过度自噬有利于对病理组织的保护作用。在脑损伤过程，氢气通过抑制神经元自噬，对脑损伤产生保护作用。

从氢气的效应看，似乎氢气只有利于身体，这并不符合一般规则，氢气本身不应该从人的标准出发产生作用。为什么会出现这种相互矛盾的效应，可能性比较大的是氢气发挥作用并不是在这些细胞死亡过程，而是在更高层面的效应上发挥作用，或者是在更高维度上发挥作用。

氢气对各种细胞死亡的效应中，唯独缺少的是铁死亡，虽然有学者提出了假说，但我认为对这一死亡方式的重视不足。铁死亡存在典型的氧化损伤过程，且铁死亡过程，铁离子介导的芬顿反应产生羟基自由基导致脂质过氧化是其病理过程中重要环节。氢气医学最重要的机制假说恰好就是选择性中和羟基自由基。因此，理论上氢气是一种铁死亡特定抑制剂，而且是不同于其他信号分子，针对铁死亡效应分子产生作用。不过现在关于氢气和铁死亡的研究证据比较缺乏，是比较遗憾的。

4.6. 氢气的其他细胞效应

氢气通过各种方法进入血液和细胞，和生物分子直接发生相互作用。目前看来，氢气选择性中和有毒自由基，启动内源性抗氧化系统，促进细胞氧化还原平衡稳态，是氢气一切效应的基石。此外还应考虑氢气对凝血因子和表面受体结构等方面更多的潜在调节作用。

除了上述效应外，氢气在各种器官和组织中的其他作用还有很多，如：

1.器官保护作用；

2.减少缺血再灌注损伤；

3.抑制全身炎症反应；

4.抗肿瘤作用；

5.抗衰老作用；

6.提高对各种应激源的抵抗力；

7.提高运动耐力。

有证据表明，氢气对脂质、蛋白质和碳水化合物等各种物质代谢过程具有调节作用，也许氢气能通过分子水平、细胞水平、全身系统效应等各层次的综合效应，实现对各种细胞状态的保护调节作用，也包括对干细胞的这些效应。

如前所述，生物多功能活性决定了氢气对干细胞这种未分化细胞产生影响的潜力和条件，氢气对干细胞的在体外和体内作用都有研究证据，且发现对干细胞分化所有阶段都能产生作用（图6）。

在对再生障碍性贫血模型进行的研究中，显示使用氢气可影响间充质干细胞，因为它有助于集落形成单位数量的增加。氢气具有正向调节各种癌细胞中线粒体的状态和功能活性。氢气作用是通过激活负责合成电子传递链复合物I组分的基因来实现的。第二个因素是氢气能增加线粒体数量和质量，增加超氧自由基水平和线粒体膜电位。这些效应能增加细胞增殖，至少在某些类型中是这样的效应。

应特别注意氢气能影响mtUPR，这说明氢气能参与线粒体在不利环境条件下的细胞存活的维持。这种效应可能与刺激热休克蛋白产生有关。氢气对mtUPR的刺激作用表现为eIF2a磷酸化水平改变，这种级联反应提供了蛋白质折叠过程的激活。HSP60的诱导促进了这种反应，导致胶原蛋白合成的增加，这对于细胞生长和细胞间物质的形成都是必需的。氢气可增加细胞增殖的另一个因素是其激活神经胶质原纤维酸性蛋白，神经胶质原纤维酸性蛋白是胶质母细胞瘤细胞分化的标志物。

确保新兴细胞增殖、分化和生长过程激活的一个重要方面是干细胞微环境的发展。这是通过集落形成因子数量增加以及各种细胞因子的调节作用来促进的。使用氢气诱导CCL-2的活化，导致促炎细胞因子（TNFα，IL-6，IFN-y）水平降低。决定这些细胞因子浓度降低的第二种机制是抑制NF-kB。另一种由氢气调节的是血红素加氧酶-1。这种酶作为一种重要的细胞内强抗氧化剂，促进刺激抗炎细胞因子IL-10的合成和细胞表面分化标志物的形成。尽管一些研究使用了各种类型的癌细胞，但整体结果表明，氢气可为干细胞的加速增殖、分化和生长提供条件。

氢气的这些作用和性质对于再生医学非常重要，因为再生医学的主要任务是开发最节省的技术来刺激组织再生过程。如图 7 所示，氢气分子、细胞和组织效应的组合表明其多方面促再生活性。特别是氢气能减少自由基氧化损伤是其根本价值。缓解伤口或其他组织缺损组织中不可避免地发生的明显氧化应激是细胞再生的关键。通过抗炎作用以及细胞间物质成分（特别是胶原蛋白）的形成，也为恢复组织的细胞组成创造了有利条件。细胞缺陷的直接替代是由于间充质干细胞的活化，以及在氢分子影响下发生的对干细胞增殖和分化的刺激而发生的。该过程还通过一组促再生细胞因子和细胞迁移到确定的生态位来诱导和调节，这通过激活细胞粘附分子的表达来促进。一般来说，氢气对间充质干细胞的状态和组织再生过程应被认为是有利的。

综上所述，氢分子是最轻、最普遍的医用气体，具有广泛的生物活性，主要特点是具有抗氧化、抗炎、抗凋亡作用。它还参与调节许多基因的表达，保护各种生物大分子免受氧化损伤，刺激能量产生（ATP）和其他作用。同时，尽管关于氢分子的生物医学应用的研究和出版物数量急剧增加，但氢气作为促再生剂（对组织再生的促进作用物质）的使用问题尚未得到充分探讨。由于它引起的分子反应范围广，使用这种分子有许多优点。因此，在这一领域进行有针对性的研究可以开辟再生医学的新视野，并创造加速组织修复的创新技术。

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