氢气在炎症性肠病中的研究进展2026

氢气在炎症性肠病中的研究进展2026炎症性肠病（inflammatoryboweldisease，IBD）是一种慢性且反复发作的肠道炎症性疾病，主要包括克罗恩病（Crohn'sdisease，CD）、溃疡性结肠炎（ulcerativecolitis，UC）和未分类炎症性肠病（inflammatoryboweldisease-unclassified，IBD-U）［1-2］。流行病学资料显示近三十年来全球IBD的发病率增加了22.78%［3］；我国IBD的发病率从1.45/10万上升至3.62/10万，总体上升幅度为149.66%［4］。IBD发病机制复杂，是遗传、环境、上皮屏障、免疫和肠道菌群等多种因素相互作用的结果，迄今为止尚无根治的方法［1］。研究表明生物制剂等药物虽能有效缓解病情［5］，但价格昂贵且治疗成本较高。因此，需要优化现有治疗方案并开发高效低耗的新型治疗方式。氢气作为一种新型气体信号分子，可通过吸入、饮用或注射富氢水（hydrogen-richwater，HRW）的方式进入机体发挥抗炎、抗氧化、调节肠道菌群等作用［6-7］。氢气还可以通过影响肠道菌群结构及其代谢谱修复免疫稳态，这为氢气通过多靶点干预IBD提供了理论依据［8-9］。目前临床上关于IBD活动度的评估方面仍缺乏便捷、经济的评估方式。已有临床研究表明肠道内氢气浓度的变化与IBD疾病活动度相关，氢气可能是IBD的一种新型无创生物标志物。本文总结氢气在IBD中的作用机制，并探讨其在IBD活动度评估中的应用潜力，为未来氢气应用于IBD诊治的相关研究提供参考。1

氢气的性质氢气作为自然界最小的气体分子，在常温常压下具有无色、无味、无毒、无臭及化学性质稳定等特性。值得注意的是，氢气作为一种非极性分子，能够迅速穿透生物膜和血脑屏障，高效分布于多种组织和器官中，基于该特性，有许多学者将氢气称为“奇迹”分子。早期，氢气因其化学性质稳定性被视为惰性气体，对其在生物体内的作用的研究一直未受到重视。1975年，Dole团队发表的研究发现，在8个大气压条件下，将患有鳞状细胞癌的小鼠暴露于含有97.5%氢气与2.5%氧气混合气体的环境中干预两周后，小鼠皮肤肿瘤的体积显著减小［10］。该研究首次证实氢气具有抗肿瘤效应，但因氢气易燃易爆的特性，这项研究并未引起人们的关注。2007年Ohsawa团队发表的突破性研究揭示了低浓度的氢气可以选择性地清除羟基自由基和过氧亚硝基阴离子，发挥抗氧化特性［11］。随后，关于氢气的医学研究逐渐增多。目前研究表明，氢气代谢在肠道炎症期间发挥重要作用［12-13］。机制上，氢气除了选择性清除强氧化性自由基，还可以通过抑制核因子-κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）信号通路、激活Keap1/Nrf2信号通路，发挥抗炎抗氧化作用［14-15］。氢气作为人体内碳水化合物发酵的最终代谢产物，其在肠道内的产生和消耗是一个动态平衡的过程。宏基因组学研究表明人类肠道微生物组中高达70%的肠道菌株都携带氢化酶基因，提示氢气可能是反映肠道微生态平衡的核心产物［16］。2

氢气在IBD中的作用机制2.1

氢气对炎症反应的调节IBD病理进展中肠黏膜遭受严重损伤，主要是因为肠黏膜中过度激活的免疫反应导致大量白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-12等促炎因子释放，引发持续性炎症和组织损伤［17］。研究表明在硫酸葡聚糖钠盐（dextransulfatesodium，DSS）诱导的小鼠结肠炎模型中，HRW干预后，可以抑制肠黏膜中过度激活的炎性反应，从而修复受损的肠黏膜［18］。此外，HRW干预还可以显著缓解2，4，6-三硝基苯磺酸（2，4，6-trinitro-benzenesulfonicacid，TNBS）诱导的大鼠结肠炎的腹痛症状［19］。动物实验中，HRW干预DSS诱导的结肠炎与柳氮磺吡啶单用的疗效一致，且HRW与柳氮磺吡啶两药联用可以产生协同增效作用［20］。免疫通路的异常激活是柳氮磺吡啶作为治疗IBD与类风湿性关节炎的共有常规治疗药物的理论依据［21］。目前有关HRW的临床研究表明饮用或注射HRW对类风湿性关节炎患者具有明显的治疗效果：在降低疾病活动度和炎性因子水平的同时，其在临床使用中的安全性也得到了验证［22］。Nrf2、NF-κB和血红素氧合酶1（hemeoxygenase-1，HO-1）等信号通路的异常被认为在IBD发病机制中具有重要作用［23］。HRW可通过激活Nrf2信号通路和抑制NF-κB信号通路来改善脂多糖诱导的大鼠慢性肠道炎症［24］。HO-1的表达受多种转录因子的调控，Nrf2作为HO-1关键转录因子能够促进其转录［25］。研究表明在DSS诱导的小鼠结肠炎中，HRW干预可以促进HO-1的表达，从而修复受损的肠黏膜屏障［26］。此外，巨噬细胞在IBD的免疫反应中发挥着重要的作用，IBD中促炎巨噬细胞的过度激活会导致肠黏膜损伤［27］；而HRW通过调节巨噬细胞的极化状态，促使巨噬细胞从促炎型向抗炎型重编程以及减少肠道促炎型巨噬细胞的浸润，显著减轻炎症反应［28-29］。总之，目前研究表明HRW可以通过调节IBD中关键信号通路、免疫细胞及相关免疫因子缓解IBD。氢气对IBD中炎症反应的调节是一种多靶点干预，然而氢气对肠道特定免疫细胞的调控机制尚未阐明，未来需要进一步研究。2.2

氢气的抗氧化作用氧化应激在IBD的病理进展中发挥关键作用，活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）的过度产生可以导致肠黏膜损伤和相关炎症信号通路的激活［30］。结肠炎小鼠模型的炎症损伤严重程度与ROS密切相关，过度产生的ROS可以加剧免疫细胞在IBD中的炎症反应，并进一步造成组织损伤［31］。氢气作为一种新型抗氧化剂可能是治疗IBD的一种潜在新方法，补充氢气可以显著降低ROS的水平，缓解肠道炎症［19，32］。通过HRW干预，可显著降低ROS、丙二醛（malondialdehyde，MDA）及髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）的水平，同时提高抗氧化剂超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的含量以抑制肠道中的氧化应激反应［26，33］。此外，临床研究表明，饮用HRW可以减少代谢综合征患者体内的氧化应激水平［34］。但氢气在水中的溶解度较低，且患者每天的饮水量有限，限制了HRW的应用和疗效。因此，研究人员设计了靶向肠道的氢释放微胶囊，实现了靶向肠道、高剂量和可持续的氢气递送，并通过动物实验验证了其疗效。其结果显示微胶囊通过释放氢气可以增强肠道细胞的能量代谢，促进黏膜恢复，其疗效与5-氨基水杨酸制剂相当［35］。值得关注的是，除了直接外源性补充氢气分子，调控肠道菌群代谢同样能显著提升内源性氢气水平，这一发现为现有临床药物的疗效提供了新视角。例如阿卡波糖作为一种α-葡萄糖苷酶抑制剂，临床上用于控制餐后葡萄糖水平，但最新研究提示阿卡波糖可能通过抑制碳水化合物吸收，促进肠道微生物发酵，从而显著增加肠道中氢气的生成，抑制IBD中的氧化应激反应［36］。乳果糖作为一种由果糖和半乳糖形成的二糖也表现出类似的治疗潜力，由于人体缺乏特异性水解酶，乳果糖在结肠内经菌群发酵后可持续释放氢气。因此，乳果糖可能作为一种间接抗氧化剂，增加内源性氢气产生，以减少氧化应激，并改善IBD的症状［37］。2.3

氢气与肠道菌群的相互作用肠道菌群失衡与IBD发生发展密切相关［38］。超过70%的肠道微生物基因组编码氢代谢相关酶系统，其中厚壁菌门和拟杆菌门作为主要产氢菌群，通过发酵碳水化合物产生内源性氢气［16］。氢气作为反映肠道微生态平衡的核心产物，可以通过调节肠道菌群结构，恢复肠道菌群的生态平衡。在DSS诱导的结肠炎模型中，补充外源性氢气可以调节肠道菌群结构，抑制粪肠球菌、产气荚膜梭菌和脆弱拟杆菌等条件致病菌的增殖，同时调节肠道内厚壁菌门和拟杆菌门等优势菌的丰度，并显著抑制机会性致病菌大肠杆菌的增殖［18，39］。菌群结构的改变则进一步影响其代谢功能。氢气作为氢营养菌的能量底物，肠道内氢气浓度的动态波动可以通过影响菌群的代谢活性，显著增加短链脂肪酸（short-chainfattyacids，SCFA）的合成［40-41］。SCFA作为肠道菌群的主要代谢物，在维持肠道稳态和修复IBD中的肠道损伤方面发挥着重要作用［42］。研究表明，补充外源性氢气可以特异性地增加产生SCFA的细菌丰度，促进SCFA的产生，同时还可以上调紧密连接蛋白的表达以修复受损的肠黏膜屏障［32，39］。在DSS诱导的结肠炎模型中，氢气通过增强丁酸菌的代谢活性，使丁酸合成增加，合成的丁酸可以通过激活细胞内过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisomeproliferator-activatedreceptorgamma，PPARγ）信号通路，下调上皮细胞中诱导型一氧化氮合酶的表达，从而发挥其潜在的抗炎作用［39］。氢气-肠道菌群-SCFA轴的发现可能为开发针对肠道菌群失调的新型治疗策略提供重要的理论基础。益生菌常用于IBD的辅助治疗，但存在低生物利用度和治疗效果欠佳等问题，针对此问题，有研究者通过将仿生矿化集胞藻PCC6803（Sp）与枯草芽孢杆菌（BS）结合形成的蓝藻-益生菌共生体（ASp@BS），通过营造厌氧环境，激活蓝藻的氢化酶，持续产生氢气清除ROS而缓解肠道黏膜的炎性反应；炎症水平的降低又可以反过来提升益生菌活力，有效促进肠屏障修复［43］。该研究通过合成功能菌群实现了氢气的稳定释放，从而能够靶向调节肠道菌群失衡，发挥抗炎、抗氧化作用，为IBD治疗提供新思路。3

氢气-IBD的新型标志物肠道气体作为肠道微生物代谢活动的产物，其变化可以反应肠道微生物群结构和功能的改变。近年研究表明，呼气检测（breathtesting，BT）作为一种非侵入性诊断工具，在评估肠道状况尤其是炎症状况方面显示出很大的应用潜力。早期研究表明，通过分析呼出气体中的成分可以区分IBD患者与健康人群，如IBD患者呼出气成分中戊烷水平显著高于健康人群，这提示肠道气体可能是识别该疾病的新型生物标志物［44-45］。利用DSS诱导的小鼠模型分析肠道气体与肠道菌群及炎症标志物的相关性，结果表明氢气水平与肠道炎症严重程度呈负相关，而与抗炎菌科坦纳菌科的丰度呈正相关；这一发现不仅证实了氢气可以作为评估肠道炎症严重程度的客观指标，而且也可以间接反映肠道菌群结构的改变［46］。该研究通过动物模型首次证实了氢气浓度的改变与IBD病情严重程度的相关性，为IBD的早期识别、动态监测提供了新的研究方向。此外，葡萄糖呼气试验（glucosebreathtest，GBT）在IBD的临床评估中也逐渐受到关注，该技术通过检测氢气水平变化，可有效反映IBD的胃肠道功能状态［47-48］。基于以上发现，氢气可能是IBD的新型标志物。实时监测IBD患者呼出氢气浓度的动态改变可能在临床评估疾病进展及治疗应答方面具有较好的应用前景。4

总结与展望综上所述，氢气在IBD的病程中发挥重要作用。补充氢气不仅有利于肠道菌群稳态的恢复，还可以有效促进肠黏膜屏障的修复。与传统疗法相比，氢气展现出治疗便捷性、生物安全性和经济性等独特的临床优势。靶向氢气释放疗法在动物模型中已显示出与一线药物5-氨基水杨酸相当的抗炎效果。未来在现有治疗药物基础上通过整合氢气纳米递送系统，实现炎症部位的精准靶向，协同增效，将有望为IBD患者提供更全面有效的治疗。然而，目前氢疗