氫氣與腦部健康研究
氫氣與腦部健康研究
從腦缺血、腦出血到心臟驟停後腦損傷，探索分子氫與神經保護的科學研究
大腦是人體對缺氧及血流中斷最敏感的器官之一。
當腦部血流突然受到阻礙，氧氣及能量供應下降，神經細胞可能在短時間內受到損傷。而當血流重新恢復時，亦可能出現一連串複雜的缺血再灌流損傷（Ischemia-Reperfusion Injury）。
這個過程涉及：
氧化應激｜炎症反應｜粒線體功能障礙｜血腦屏障受損｜神經細胞死亡
另一方面，腦出血後亦會出現腦水腫、炎症及繼發性神經損傷。
分子氫（Molecular Hydrogen, H₂）與腦部健康的研究，正是從這些細胞及分子機制開始。
01｜腦缺血：分子氫神經保護研究的重要起點
2007年，日本醫科大學研究團隊在 Nature Medicine 發表了一項後來對分子氫研究影響深遠的實驗。研究利用大腦中動脈阻塞（Middle Cerebral Artery Occlusion, MCAO）動物模型模擬腦缺血。結果發現，吸入低濃度分子氫後，實驗動物的腦梗塞範圍減少。
研究團隊當時提出，分子氫可能透過減少與強氧化性活性氧相關的細胞損傷，降低缺血再灌流所造成的腦部傷害。這篇研究後來成為現代分子氫研究的重要基礎之一。
但這是一項動物研究。
它的重要性在於提出分子氫可能具有**神經保護（Neuroprotection）**潛力，而不能直接解讀為氫氣已被證實可以治療人類中風。
參考研究
Ohsawa I, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine. 2007.
02｜腦出血：氫氣與繼發性腦損傷
中風主要可分為兩大類：
缺血性中風（Ischemic Stroke）
由腦血管阻塞引起，是較常見的類型。
出血性中風（Hemorrhagic Stroke）
由腦血管破裂及出血引起。
兩者的病理機制並不相同，因此氫氣研究的結果亦不能直接互相套用。
腦出血後，血液進入腦組織，可進一步引發：
腦水腫
血腦屏障受損
氧化應激
炎症反應
神經細胞損傷
因此，研究人員亦開始探索分子氫能否影響腦出血後的繼發性腦損傷。
圖｜動物腦出血模型中的腦水腫變化
實驗中，腦出血後腦組織含水量增加，而接受氫氣處理的實驗組腦水腫程度較低。
圖｜動物腦出血模型中的神經細胞損傷
組織染色比較正常、腦出血及腦出血＋氫氣組。研究觀察到氫氣處理組的神經細胞損傷較少。
相關動物研究亦曾發現，氫氣吸入與較低的血腦屏障破壞及腦水腫相關，並提出肥大細胞活化等炎症機制可能參與其中。
另一類出血性中風——**蛛網膜下腔出血（Subarachnoid Hemorrhage, SAH）**的動物研究，亦曾觀察到氫氣與早期腦水腫、血腦屏障破壞及神經細胞凋亡下降相關。
但目前這方面的證據主要來自動物研究。
因此，這些結果提示分子氫可能影響腦出血後的繼發性腦損傷，不能據此認為氫氣已被證實可以治療人類腦出血。
03｜從動物研究走向人類腦缺血研究
在早期動物研究之後，日本研究人員開始把氫氣吸入帶入急性腦缺血患者的研究。
2012年，一項研究讓急性腦缺血患者吸入 3–4% H₂，並監測血液中的氫濃度及多項生理參數。
研究發現，吸入氫氣後血液中的氫濃度迅速上升，研究期間的主要生理參數未出現明顯不良變化。
這項早期研究的主要意義並不是證明療效，而是探索：
急性腦缺血患者吸入低濃度氫氣的可行性及初步安全性。
04｜50名急性腦梗塞患者的隨機臨床研究
2017年，一項隨機對照臨床研究進一步探索氫氣吸入在**急性腦梗塞（Acute Cerebral Infarction）**患者中的應用。
研究納入50名輕至中度急性腦梗塞患者：
25人｜常規治療＋3%氫氣吸入
25人｜常規治療
氫氣組每天吸入兩次，每次1小時，持續7天。
研究利用：
NIHSS｜神經功能評分
Barthel Index｜日常活動能力
MRI｜腦部影像
追蹤患者的變化。
研究報告顯示，氫氣組在部分MRI影像指標，以及NIHSS和Barthel Index等臨床評估方面出現值得進一步研究的結果。
這比早期動物研究再進一步，因為研究對象是真正的急性腦梗塞患者。
不過，研究規模只有50人，而且患者主要屬於輕至中度腦梗塞。
因此，比較適當的結論是：
氫氣吸入在急性腦梗塞中的神經保護潛力值得進一步研究，但目前證據不足以證明它可以取代標準中風治療。
05｜心臟驟停後，為甚麼需要保護大腦？
分子氫與腦部研究的另一個重要方向，是：
心臟驟停後腦損傷
當心臟停止有效泵血，大腦的血流及氧氣供應亦會急劇下降。
即使經過心肺復甦成功恢復自主循環，腦部並不代表立即回復正常。
重新恢復的血流可能伴隨缺血再灌流損傷，涉及氧化應激、炎症反應、粒線體功能障礙及細胞死亡等多重機制。
因此，心臟驟停後的治療除了恢復心跳之外：
如何減少腦部缺血再灌流損傷及保存神經功能，同樣是重要的醫療目標。
這亦成為日本研究分子氫的重要臨床方向之一。
06｜HYBRID II：日本15家醫院的隨機雙盲臨床試驗
2023年發表的 HYBRID II Trial，是目前這個研究領域非常值得注意的一項人體臨床試驗。
這是一項：
多中心｜前瞻性｜隨機分組｜雙盲｜安慰劑對照
的臨床研究。
研究在日本15家醫療機構進行，研究對象為院外心臟驟停、恢復自主循環後仍然昏迷的患者。
患者被隨機分配接受：
2% H₂＋氧氣
或
對照氣體
持續18小時。
研究原定招募360人，但受到COVID-19疫情等因素影響而提前終止，最終納入73名患者。因此，研究的統計能力受到限制。
結果怎樣？
研究的主要終點是90天後具有良好神經功能結果，即 Cerebral Performance Category（CPC）1或2。
氫氣組良好神經功能結果的比例較高，但是：
主要終點並沒有達到統計學顯著差異。
另一方面，90天存活等部分次要結果則出現值得注意的差異。
因此，這項研究不能解讀成「證明氫氣可以防止心臟驟停後腦損傷」。
比較準確的理解是：
HYBRID II提供了一個重要的臨床訊號，提示心臟驟停後早期吸入低濃度氫氣可能具有神經保護潛力，但由於研究提前終止及樣本量不足，仍需要更大型臨床試驗確認。
日本厚生勞動省與氫氣研究
過去一些文章曾把日本相關研究描述為：
「氫氣治療中風已獲日本厚生勞動省認可」
這個說法並不準確。
日本曾在官方臨床研究制度下研究氫氣吸入與院外心臟驟停後症候群，後來亦發展成HYBRID II等多中心臨床研究。
但這並不等同於日本厚生勞動省已批准氫氣作為一般腦中風的標準治療。
今天更準確的說法是：
日本研究團隊多年來持續進行氫氣吸入與心臟驟停後腦缺血損傷的臨床研究，並已完成多中心隨機雙盲試驗。
07｜氫氣與血小板：另一個值得研究的機制
血小板活化及凝集與血栓形成密切相關，因此研究人員亦曾探索分子氫是否可能影響血小板功能。
2012年，日本防衛醫科大學研究團隊從健康人士取得血液樣本，在體外加入含有分子氫的溶液，再誘導血小板活化及凝集。
研究觀察到：
氫處理與膠原蛋白誘導的血小板凝集下降相關。
研究人員亦利用動物模型比較氫氣吸入及富氫鹽水，得到進一步的實驗結果。
不過，這項研究的人體部分只是少量健康人士血液的離體實驗（ex vivo），並不是讓患者吸入氫氣後觀察血栓或中風發生率。
因此，它可以幫助我們探索分子氫的可能機制，但：
目前不能據此認為氫氣具有臨床抗凝血作用，亦不能以氫氣取代阿司匹林、氯吡格雷或其他醫生處方的抗血小板／抗凝血治療。
J-STAGE｜Hydrogen May Inhibit Collagen-Induced Platelet Aggregation
從這些研究，我們知道了甚麼？
氫氣與腦部健康的研究，已經經歷了一條很有意思的發展路徑：
動物腦缺血研究
↓
腦出血與神經損傷動物研究
↓
急性腦缺血患者安全性研究
↓
急性腦梗塞隨機臨床研究
↓
心臟驟停後腦缺血多中心隨機雙盲試驗
這表示分子氫在神經保護方面的研究，已經由基礎科學逐步走向人體臨床。
但同時，目前的人體證據仍不足以把氫氣吸入列為腦中風或心臟驟停後腦損傷的標準治療。
真正值得繼續研究的，是分子氫能否透過：
氧化還原調節 × 炎症 × 粒線體 × 血腦屏障 × 缺血再灌流損傷
影響神經細胞在急性損傷環境中的存活及恢復。
Dr. Lam 的觀點
分子氫與腦部健康，是我認為很值得繼續關注的研究方向之一。
大腦缺血後的損傷，並不只發生在血流中斷的一刻。當血流重新恢復，氧化應激、炎症、粒線體功能障礙及細胞死亡仍可能持續發生。
從2007年的動物研究，到急性腦梗塞患者研究，再到日本15家醫療機構參與的HYBRID II臨床試驗，我們可以看到這個研究方向逐步由基礎科學走向人體臨床。
但「具有神經保護潛力」與「已證實可以治療中風」是兩件不同的事。對急性中風而言，及時接受標準急救及醫療處理仍然最重要。
—— Dr. Queenie Lam 林麗君博士
免疫學博士・日本銘煌 CIT Clinic 科學主任
精選研究文獻
Ohsawa I, et al.
Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals.
Nature Medicine. 2007.
Zhan Y, et al.
Hydrogen gas ameliorates oxidative stress in early brain injury after subarachnoid hemorrhage in rats.
Critical Care Medicine. 2012;40:1291–1296.
Manaenko A, et al.
Hydrogen inhalation ameliorated mast cell-mediated brain injury after intracerebral hemorrhage in mice.
Critical Care Medicine. 2013;41:1266–1275.
Ono H, et al.
A basic study on molecular hydrogen (H₂) inhalation in acute cerebral ischemia patients for safety check with physiological parameters and measurement of blood H₂ level.
Medical Gas Research. 2012.
Ono H, et al.
Hydrogen Gas Inhalation Treatment in Acute Cerebral Infarction: A Randomized Controlled Clinical Study on Safety and Neuroprotection.
Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases. 2017.
Takeuchi S, et al.
Hydrogen May Inhibit Collagen-Induced Platelet Aggregation: An ex vivo and in vivo Study.
Internal Medicine. 2012.
Tamura T, et al.
Efficacy of inhaled hydrogen on neurological outcome following brain ischaemia during post-cardiac arrest care (HYBRID II): a multi-centre, randomised, double-blind, placebo-controlled trial.
eClinicalMedicine. 2023.
科學及醫療資訊說明
本頁旨在介紹分子氫與腦部健康相關的科學研究，不構成任何疾病的預防、診斷或治療建議。
急性腦中風及心臟驟停均屬醫療急症。 出現懷疑中風症狀應立即求醫。氫氣吸入不能取代溶栓、血管內取栓、心肺復甦、重症監護或其他標準治療。
不同研究採用的氫氣濃度、設備、治療時間及研究對象並不相同，因此研究結果亦不能直接套用至其他氫氣設備或日常使用方式。
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