本文根據慶應大學成果發布編譯整理而成
慶應義塾大學醫學部内科學（循環系統）教室的佐野元昭副教授、醫學部的小林英司特任教授及醫學部急救醫學教室的多村知剛助教組成的研究團隊，通過與日本獸醫師生命科學大學獸醫師保健看護學科的袴田陽二教授等人開展聯合研究證明，每天吸氫1小時具有降低高血壓模型大鼠血壓的效果。
該研究團隊證明的吸氫的降壓效果被認為基於以下機制：通過作用於決定交感神經活動的大腦（注1）來抑制交感神經的過度活躍。
根據此次研究的成果，在日常生活中定期吸氫有望成為抑制交感神經活性增強、穩定血壓，從而預防和治療腦卒中及心血管疾病的方法。另外，中國還報告過通過吸氫治療新冠病毒感染症（COVID-19）引起的重症肺炎案例（注2：中國武漢的吸氫成果）。研究團隊今後還打算驗證氫氣的這些其他效果。
研究背景與概要
在日本，腦卒中和心血管疾病每年會造成33萬人死亡，是威脅生命的疾病。其中，高血壓是心血管疾病最主要的危險因素，可以說，控制高血壓是控制心血管疾病的第一步。
據推測，日本大約有4,300萬高血壓患者，也就是說，約三分之一的日本人都有高血壓。但這些高血壓患者只有約一半進行了治療，而血壓控制在140/90mmHg以下的高血壓患者還不到整體的30%。因此，可以說高血壓對策已經成為一項緊迫的社會課題。
另一方面，此前就有報告表明，向體內導入氫氣能有效改善高血壓。東北大學醫學部的中山昌明教授等人通過與日本TRIM公司開展聯合研究，開發出了採用氫水（通過電解水製造）的新透析系統。據報告，與以往的標準透析治療相比，利用該透析系統透析後，高血壓得到改善，死亡人數和心腦血管疾病的發病風險顯著降低。
高血壓的原因被認為出在腎臟。動物實驗證明，向腎臟施加壓力後，資訊會通過傳入神經傳遞給大腦，增強大腦的交感神經輸出，從而導致全身的交感神經過度活躍。另外，動物實驗還表明，交感神經的過度活躍在高血壓的發病和持續、目標器官傷害，以及最終發展成心血管疾病方面發揮著重要作用。
作為針對人類的難治性高血壓的治療方法，研究團隊根據這些動物實驗的結果，嘗試了抑制中樞神經介導的交感神經過度活躍的去腎交感神經術和頸動脈竇刺激術，二者均發揮了降壓效果。研究團隊根據這些結果，設想了氫在與高血壓的發病和發展有關的器官間網路的某處起作用，從而發揮降壓效果的可能性。
此前報告的基礎研究和臨床研究結果表明，氫可以緩解身心在壓力下產生的過度反應和功能障礙。不過，並沒有充分解析過通過吸氫或者飲用高濃度氫水等方法攝入的氫在體內的動態。
研究團隊最近開發出了採用豬的新實驗系統，可以詳細評估每次吸入氫時的吸收、分佈、代謝和排洩過程。對在頸動脈、門靜脈和肝上下大靜脈插入並固定了導管的豬進行雙側開胸，使肺部塌陷後，利用儲氫合金罐以100％的氫氣將肺部擴張到最大吸氣水平，並保持該狀態約30秒，然後吸入空氣，分別等候0、3、10、30和60分鐘後，通過3根血管内導管採血，利用氣相層析儀測量了氫氣的濃度。結果顯示，每次剛吸入後的血中濃度最高，3個部位中頸動脈的濃度最高，半衰期約為90秒。門靜脈和肝上下大靜脈的最高血中濃度分別為頸動脈的40％和14％。以上結果表明，吸入的氫氣並沒有單純擴散，而是通過血流被運送到全身，通過頸動脈輸送到大腦的氫氣量可能很大。
眾所周知，氫具有抗氧化和抗炎作用。先行研究表明，大腦的氧化壓力和發炎會增強大腦的交感神經輸出，過度激活全身的交感神經。根據單次吸入後的體內動態結果，研究團隊認為，應該可以通過吸入這種方式將氫有效輸送到大腦，抑制大腦的交感神經輸出，從而降低血壓。
研究團隊首先通過與大陽日酸公司的聯合研究，構築了使大鼠飼養箱裏的氣體濃度保持均勻的系統（圖1）。然後在該箱子裏飼養「5/6腎切除慢性腎衰模型大鼠」，讓其每天吸氫1小時確認，抑制了交感神經活動的過度增強，血壓下降。
圖1：吸氫裝置開發概略
a） 在飼養箱内9個位置設置氣體偵檢器。在箱子兩側合計開10個孔，提高箱内各區域的氣體濃度的均勻度。
b） 除氣口附近的氧濃度下降較快。
c） 通過在箱子兩側開10個孔，箱内9個位置的氧氣濃度全部均勻降低。
d） 所有區域的氫氣濃度均勻升高，2分鐘後箱内的空氣完全被注入的含氫氣體混合物置換。
研究成果
每天將「5/6腎切除慢性腎衰模型大鼠」放入充滿含氫氣體混合物（氫氣1.3％+氧氣21％+氮氣77.7％）或不含氫氣體混合物（氧氣21％+氮氣79％）的飼養箱内1小時，4周後確認，與吸入不含氫氣體混合物的大鼠相比，吸入含氫氣體混合物的大鼠高血壓得到顯著改善。
接下來，在無感覺缺失和無約束狀態下24小時記錄血壓及心率變化發現，通過每天吸氫1小時，夜行性大鼠不僅是在安靜休息的白天，在活動比較活躍、血壓容易升高的夜間，高血壓也得到改善。對自律神經的活動進行評估證明，與「5/6腎切除慢性腎衰模型大鼠」的血壓和心率下降一致，自律神經功能障礙（交感神經過度活躍和副交感神經過動低迷）也通過吸氫得到改善（圖2）。
圖2：氫的降壓效果與自律神經功能障礙改善之間的關係
利用混合效果模型分析「5/6腎切除慢性腎衰模型大鼠」氫氣組（紅色）和對照組（黑色）的個體在夜間1:30～2:30（自發活動暗期）的經時變化數據（*P<0.05）。
a）平均血壓。吸入期間，與對照組相比，氫氣組的血壓明顯下降。
b）平均心率。吸入期間，與對照組相比，氫氣組的心率明顯下降。
c）交感神經活動的評估指標。觀測到氫氣組的交感神經活動明顯減少。
d）副交感神經活動的評估指標。觀測到氫氣組的副交感神經活動明顯增強。Pre為腎切除前的記錄。氫氣組（N＝3），對照組（N＝3）。
高血壓的治療目標是抑制對各個器官的傷害，預防腦卒中和心血管疾病。交感神經系統過度活躍不僅會引起高血壓，還會直接加速器官傷害。此次的成果表明，吸氫的降壓效果基於以下機制：被有效輸送到大腦的氫氣能抑制交感神經系統的過度活躍（圖3）。吸氫有望幫助預防和治療腦卒中及心血管疾病。
圖3：關於氫氣發揮降壓效果所設想的機制
【用語解說】
（注1）決定交感神經活動的大腦：
高血壓模型大鼠保持高血壓值的原因被認為是交感神經的活躍。實驗證明，決定交感神經活動的是大腦，其中負責交感神經輸出的部位是位於腦幹的延腦頭端腹外側區。
（注2）中國武漢的吸氫成果：
據報告，中國武漢自2月份氫氧氣霧化機作為醫療器械緊急通過審批，並被用於治療COVID-19重症患者，並取得了治療效果。中國2020年3月推出的新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）http://dl.med.or.jp/dl-med/kansen/novel_corona/covid19plan_v7.pdf 中也提出將氫氧混合吸入作為治療選擇之一。
論文資訊
題目：Daily inhalation of hydrogen gas has a blood pressure-lowering effect in arat model of hypertension
期刊：Scientific Reports（線上版）
DOI：10.1038/s41598-020-77349-85．
日文發布
編譯：JST客觀日本編輯部
