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腸道菌群和氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)的關(guān)系存在相互作用，腸道菌群代謝產(chǎn)生氫氣，氫氣也會影響腸道菌群。一各方面是，腸道菌群對氫氣的代謝非?；钴S，可以給整個人體宿主提供氫氣的來源，實驗發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)這種來自腸道的氫氣可產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，人體健康也可能和腸道菌群氫氣代謝存在密切關(guān)系。另一個方面是，外源性氫氣補充也可能會影響腸道菌群，因為腸道菌群對宿主健康影響廣泛，這也可能是氫氣發(fā)揮廣泛生物學(xué)效應(yīng)的重要原因。
許多報告表明，產(chǎn)氫細菌在腸道中有一些生理作用。例如，2009年哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院就有報道稱產(chǎn)氫細菌可以抑制小鼠肝炎的發(fā)展，抗生素清除產(chǎn)氫細菌后，這種作用消失了(Kajiya et al. 2009)。乳果糖是僅由腸道細菌消化和吸收的糖，人體口服乳果糖可以增加腸道細菌產(chǎn)生氫氣。一項研究報道稱，給大鼠口服乳果糖能使動物體內(nèi)產(chǎn)生大量氫氣，這種氫氣可以保護大腦缺血再灌注損傷(Zhai et al. 2013)。據(jù)報道，帕金森氏病患者的腸道中幾乎沒有產(chǎn)氫細菌，即使給患者服用乳果糖，其呼吸氣中氫氣也沒有健康人多。帕金森病患者中，腸道細菌不能產(chǎn)生足夠數(shù)量氫氣抑制疾病進展(Ito et al. 2012;Scheperjans et al. 2015; Hasegawa et al.，2015)。也有研究報道發(fā)現(xiàn)，百歲老人體內(nèi)產(chǎn)生的氫氣是普通人的三倍，其子女也超過一般人水平，雖然這不能證明腸道菌產(chǎn)氫氣能力和長壽的必然聯(lián)系，但關(guān)于氫氣生物學(xué)效應(yīng)的大量證據(jù)仍然讓人非常期待氫氣和長壽存在關(guān)系。
最近一項研究發(fā)現(xiàn)，氫氣對膿毒癥的影響體現(xiàn)腸道菌群產(chǎn)氫對損傷的抑制作用(Ikeda et al . 2018年)。細菌易位是指腸道細菌或有毒介質(zhì)從腸道逃逸到遠端器官，被認為是嚴(yán)重疾病，如創(chuàng)傷、燒傷、缺血再灌注損傷和膿毒癥等導(dǎo)致多器官功能障礙綜合征的根源。Ikeda等在盲腸結(jié)扎穿刺誘導(dǎo)小鼠膿毒癥實驗中，將動物分為假手術(shù)組、生理鹽水對照組和氫水治療組等三組。氫水治療組手術(shù)后7天口服15 mL/kg氫氣生理鹽水。結(jié)果發(fā)現(xiàn)氫水治療組成活率比生理鹽水對照組顯著提高30%（圖10）。特別突出的變化是，氫水治療組和對照組之間微生物組成顯著不同(圖10a)。盲腸結(jié)扎穿刺前兩組菌群的微生物組成基本一致，以Muribaculaceae為主；盲腸結(jié)扎穿刺后1天，對照組腸桿菌科暴增，氫水治療組并沒有出現(xiàn)這種改變。盲腸結(jié)扎穿刺后7天，對照組Lachnospiraceae相對豐度增加，氫水治療組沒有出現(xiàn)這種改變。圖10b所示的定量分析中，對照組腸桿菌科菌數(shù)在第1天增加了10萬倍，第7天基本恢復(fù)正常，氫水治療組始終未出現(xiàn)明顯改變。
這一點在細菌易位中得到了進一步體現(xiàn)。盲腸結(jié)扎穿刺后24小時從腸系膜淋巴結(jié)和血液中取樣本，厭氧培養(yǎng)24小時，計數(shù)菌落數(shù)量。圖11所示，對照組腸系膜淋巴結(jié)和血液中發(fā)生細菌易位在氫水治療組顯著減少。組織學(xué)觀察顯示，膿毒癥所致的腸高通透性是黏膜損傷的結(jié)果，氫水治療組腸高通透性得到改善。氫水治療組腸道氧化應(yīng)激水平也有所降低。腸桿菌科含有一些潛在致病菌，如大腸桿菌、克雷伯氏菌、變形桿菌和檸檬酸桿菌。事實上，有報道稱致病性大腸桿菌粘附可直接破壞屏障功能，允許細菌通過細胞內(nèi)途徑穿過粘膜。Ikeda等人的實驗表明，口服氫水可以抑制這種現(xiàn)象。
腸道菌群是近年來研究的熱點，研究發(fā)現(xiàn)它在人類健康的各個方面發(fā)揮著重要作用。其中，腸道菌群對免疫系統(tǒng)的影響尤為重要。腸道共生微生物群給免疫系統(tǒng)提供了一個補充的人體基因庫。微生物群的大小和組成在不同個體之間有很大不同，不同個體微生物群是不同的。通過移植一些改造的腸道細菌微生物能對一些疾病產(chǎn)生治療效果。
對免疫系統(tǒng)的重要意義是，作為一個整體微生物群可讓免疫系統(tǒng)對不斷入侵的病原體保持警惕。該系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞是某些疾病發(fā)生的原因。人們普遍認為，疾病往往是微生物組成平衡破壞引起，而并非特定細菌的有害作用。為了使微生物群免疫系統(tǒng)在人體中正常發(fā)揮作用，菌群與先天免疫系統(tǒng)協(xié)作必不可少。
氫氣對腸道微生物群的影響在這方面很有啟發(fā)意義。Ikeda等認為，氫氣對微生物群的顯著作用應(yīng)引起微生物群免疫活性的巨大變化，這可能是氫氣治療疾病的關(guān)鍵作用機制，能合理解釋氫氣效應(yīng)的廣泛性和預(yù)防作用。微生物組研究和氫氣醫(yī)學(xué)都是年輕的研究領(lǐng)域，涉及許多尚未闡明的問題和現(xiàn)象，它們之間聯(lián)系的重要性也是不言而喻的。
氫氣生理鹽水抑制腸道腸桿菌科過度生長。
(a)盲腸穿刺引起腸道菌群發(fā)生系列改變。 (b)盲腸穿刺引起腸道腸桿菌科改變非常顯著，其中第一天升高10萬倍(Ikeda et al. 2018)。
氫氣生理鹽水抑制小鼠腸系膜淋巴結(jié)（MLN）和血液細菌易位(Ikeda et al.2018)。
