单关节炎是指机体由于多种原因而导致的某一关节疼痛的疾病。引起单关节炎的疾病非常多，比如感染性关节炎、痛风性关节炎、风湿性关节炎等等。类风湿性关节炎所致的疼痛是一种慢性炎性疼痛，其发病与自身免疫调节功能失调及氧化应激平衡异常密切相关【1】。目前我国有1亿关节炎患者，严重者会缩短寿命10年~15年。

 

氢氧气在人体内能发挥抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗过敏的作用，研究发现氢氧混合吸入对组织器官缺血再灌注、动脉粥样硬化、糖尿病及肿瘤等疾病有着显著的治疗效果。【2-5】
然而，关于氢氧对类风湿性关节炎所致的慢性炎性疼痛治疗作用的研究很少……
目前类风湿性关节炎的治疗过多地注重于免疫调节而忽略了对体内氧化应激平衡异常的干预，大量免疫调节药物的应用导致了一系列问题，如心血管并发症的发生率升高等 【6】

为此，浙江大学医学院附属第一医院麻醉科联合上海中医药大学附属曙光医院麻醉科、海军军医大学（第二军医大学）长海医院麻醉学部、上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院麻醉科共同完成了一项氢氧改善关节炎的实验，探究氢氧吸入抗氧化在保护关节炎方面的潜在作用。
此实验采用完全弗氏佐剂（complete Freund’s adjuvant，CFA）制备大鼠单关节炎模型，具体内容主要使用氢氧雾化机经呼吸道给予氢氧混合气体（浓度为：66.6%氢气+33.3%氧气），以观察氢氧对单关节炎的保护作用并初步探索其作用机制，这篇文章已正式发表在《第二军医大学学报》上。

01模型建立与分组

实验随机分为 5 组：

单关节组

单关节炎＋氢氧 0～14 d 组

单关节炎＋氢氧 0～3 d 组

单关节炎＋氢氧 4～14 d 组

假手术＋氢氧 0～14 d组

每组 8 只大鼠。于左侧踝关节腔注射完全弗氏佐剂（CFA）建立单关节炎模型。

 

过程

①单关节炎模型用七氟烷深度麻醉后，用碘酒、乙醇消毒左后肢皮肤

 

②将其握于手中，绷紧踝关节局部皮肤，用 4 号无菌针头刺入关节间隙，当有落空感时停止进针，向踝关节腔内注射 CFA 50 μL，4～8 h 后观察关节局部有无炎症反应

 

③应用相同方法向假手术组左侧踝关节腔注射等量生理盐水。模型组大鼠关节出现红肿、跛行表明建模成功。于致炎后 1、3、5、7、10、14 d 时进行行为学检测。

 

 

氢氧吸入

用带有密封圈的进气接头及呼吸管路连接氢氧雾化机、浓度检测仪和动物实验盒。打开氢氧气雾化机，待动物实验盒中的氢氧浓度达标时放入大鼠，计时 1.5 h后关闭氢氧气雾化机并检测大鼠机械痛阈的变化。

 

 

02实验数据检测与处理

 

机械刺激抬腿反应测定

paw with drawal threshold，PWT

利用不同强度的 von Frey纤毛压力作用于大鼠脚掌中心部位，引起大鼠缩爪反应，以引起缩爪反应的最小纤毛压力表示PWT（于第 0、1、3、5、7、10、14 天分别测定 5 组大鼠双侧后爪的 PWT）

氧化应激相关指标检测

用 BCA 法测上清液的总蛋白质含量。然后用大鼠 SOD、CAT、MDA 检测试剂盒分别检测脊髓组织中 SOD、CAT、MDA 的含量。

统计学处理

应用 SPSS 17.0 软件进行统计学分析，数据以 x±s 表示。行为学结果多组间比较采用随机区组设计的双因素方差分析，然后采用 LSD-t 检验分析不同组间的差异；任意两组间SOD、CAT、MDA 检测结果的比较采用独立样本 t检验。检验水准（α）为 0.05

03实验结果

1. 氢氧吸入可减轻单关节炎大鼠的机械痛敏
从造模后第 1 天开始，单关节炎＋氢氧0～14 d 组致炎侧后爪的机械痛敏反应较单纯单关节炎组致炎侧减轻，可维持至第 14 天，差异有统计学意义（P＜0.01），高于单关节炎＋氢氧 0～14 d 组健康小鼠的后爪，差异有统计学意义（P＜0.01）（见下图）

 

【单关节炎＋氢氧 0～3 d 组吸入 氢氧后致炎侧后爪的机械痛敏反应】优于【单关节炎＋氢氧4～14 d 组大鼠致炎侧与健侧后爪的机械痛敏反应】这说明，氢氧可以在较短时间缓解单关节炎实验组较高的痛感，当缓解到一定程度以后，氢氧的作用减弱。（见下图）

 

 

 

2. 氢氧吸入可减轻单关节炎大鼠的氧化应激

脊髓氧化应激检测结果显示，氢氧吸入可减轻单关节炎大鼠的氧化应激。造模后第 10 天，单关节炎组致炎侧脊髓组织中SOD 和 CAT 水平较假手术＋氢氧 0～14 d 组降低（P＜0.05），MDA 水平升高（P＜0.05）；而单关节炎＋氢氧 0～14 d 组大鼠致炎侧脊髓组织中的 SOD和 CAT 水平相比单关节炎组回升（P＜0.05），MDA水平降低（P＜0.05）。

 

 

（图例：三幅柱状图中，左一均为假手术+氢氧0~14d组；左二均为单关节炎组；左三均为单关节炎+氢氧0~14d组；左四均为单关节炎+氢氧0~3d组；左五均为单关节炎+氢氧4~14d组）

 

本研究结果表明，在单关节炎发生早期给予高浓度氢氧混合吸入可以减轻体内氧化应激，减少关节组织破坏，从而阻止机械痛敏的形成。

 

04 结论

 

活性氧在类风湿性关节炎的发病过程中起着重要作用，其作用机制与放大核因子 κB（nuclear factorκB，NF-κB）依赖的炎症级联放大反应有关。

发生类风湿性关节炎时，体内会产生过量活性氧，这些活性氧可以通过上调 NF-κB 活性打破活性氧的氧化还原平衡，然后上调NF-κB 可诱导白细胞介素 1 和肿瘤坏死因子 α 等炎性因子的转录，随后体内增多的炎性因子又可以再次募集中性粒细胞、巨噬细胞等从而产生更多的活性氧，而这些增多的活性氧又可进入上述循环进一步加重体内的氧化应激。

治疗类风湿性关节炎的新方法必须注重减少患者体内及关节中的活性氧。

活性氧是带有氧的自由基，是化学活性比较高的原子基团或分子。而分子氢（氢气）被证明是羟基自由基的选择性清除剂。活性氧在病理过程中，具有强活性的活性氧可能参与损伤过程，成为病理因子。在这种情况下，细胞内过量活性氧超过了控制活性氧的抗氧化系统的处理能力，失去控制的活性氧对其他功能分子进行随机攻击，产生分子层面氧化损伤，这种损伤达到一定程度会导致细胞功能紊乱甚至细胞死亡，导致组织和器官功能紊乱。

氢气具有中和强毒性活性氧如羟基自由基和亚硝基阴离子的作用。这一能力决定了氢氧混合吸入不仅能降低氧化损伤发生的根本，减少部分强毒性活性氧带来的危害，且能保持正常活性氧的功能，不和具有生理功能的活性氧发生反应。

 

氢氧在人体内能发挥抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗过敏的作用 【7】

 

医学观点认为，氢氧能够治疗关节炎，目前已有许多学术论文和人体实验表明，氢氧没有任何毒副作用，2012年一项临床研究报道，20名关节炎患者连续4周摄入，可明显缓解关节炎症状。

多项研究表明，氢氧可以说是对抗多种单关节炎的有力武器，更是多年被病痛折磨的高龄患者的一大救星：氢氧吸入没有传统治疗方式的繁琐，治疗体验感也相对较舒适，治疗时间自由、过程与治疗环境适配度高。摆脱就诊难、周期长，能够做到在日常生活中接受治疗！

氢气加上氧气的混合应用，堪称辅助治疗手段上的一大佳创！氢氧混合气因为氧气分压超过空气，和空气混合吸入人体不会造成低氧，所以不需要考虑低氧因素，能允许更高剂量的氢气摄入。


因此，参与以上实验的主要医疗仪器——潓美氢氧雾化机（3000ml/min，66.6%氢气+33.3%氧气）对于预防与减轻单关节炎危害的功效不容小觑！

 

以上实验数据与文献报告皆发布于《氢气对单关节炎大鼠的保护作用》论著，为上海市科学技术委员会自然科学基金研究项目。

 

 

参考资料：

【1】 ISHIBASHI T. Molecular hydrogen: new antioxidant and anti-inflammatory therapy for rheumatoid arthritis andrelated diseases[J]. Curr Pharm Des, 2013, 19: 6375-6381.

【2】 OHSAWA I, ISHIKAWA M, TAKAHASHI K,WATANABE M, NISHIMAKI K, YAMAGATA K, et al.Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals[J]. Nat Med, 2007,13: 688-694.

【3】 OHSAWA I, NISHIMAKI K, YAMAGATA K,ISHIKAWA M, OHTA S. Consumption of hydrogen water prevents atherosclerosis in apolipoprotein E knockout mice[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2008,377: 1195-1198.

【4】 KAJIYAMA S, HASEGAWA G, ASANO M, HOSODAH, FUKUI M, NAKAMURA N, et al. Supplementation of hydrogen-rich water improves lipid and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes or impaired glucose tolerance[J]. Nutr Res, 2008, 28: 137-143.

【5】 张瑶,姜婧,周海玥,蒋芮,李雅婷,宋立华. 富氢水对结直肠癌荷瘤小鼠肿瘤的生长抑制作用及其机制[J]. 第二军医大学学报,2016,37:1082-1087.ZHANG Y, JIANG J, ZHOU H Y, JIANG R, LI Y T,SONG L H. Inhibitory effects of hydrogen-rich water against tumor growth in tumor-bearing mice with colorectal cancer and the molecular mechanisms[J]. Acad J Sec Mil Med Univ, 2016, 37: 1082-1087.

【6】MCINNES I B, SCHETT G. The pathogenesis of rheumatoid arthritis[J]. N Engl J Med, 2011, 365: 2205-2219.

【7】 MATEI N, CAMARA R, ZHANG J H. Emerging mechanisms and novel applications of hydrogen gas therapy[J]. Med Gas Res, 2018, 8: 98-102.