氫氣與呼吸系統研究
氫氣與呼吸系統研究
從 COPD、氣道炎症到呼吸道感染，探索氫氣吸入的人體與基礎研究
肺部每天直接接觸外界環境，也是氧化應激、炎症反應、免疫系統與細胞能量代謝高度互動的器官。慢性阻塞性肺病（COPD）、哮喘及呼吸道感染的成因並不相同，但氧化還原失衡、過度炎症及細胞代謝改變，都可能參與不同呼吸系統疾病的發展。
近年，分子氫（Molecular Hydrogen, H₂）亦逐漸成為呼吸系統研究的一個方向。
研究人員正在探索氫氣吸入是否可能影響：
氧化還原平衡｜炎症訊號｜粒線體功能｜細胞能量代謝｜呼吸症狀
目前部分研究已進入人體臨床試驗，但不同疾病的證據成熟程度仍有很大差異。
01｜慢性阻塞性肺病 COPD
氫氧吸入與 COPD 急性惡化
慢性阻塞性肺病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD）是一種以持續氣流受限及慢性呼吸道症狀為特徵的肺部疾病。
患者常見：
呼吸困難｜慢性咳嗽｜痰液增加｜活動耐力下降
當COPD出現急性惡化（Acute Exacerbation of COPD, AECOPD），患者的呼吸困難、咳嗽及痰量可能突然增加，部分患者更需要住院治療。
氧化應激及慢性炎症均參與COPD的病理過程，因此研究人員亦開始探索分子氫在這方面的作用。
108名患者的多中心隨機雙盲臨床試驗
2021年，Respiratory Research 發表了一項前瞻性、多中心、隨機、雙盲對照臨床試驗。
研究在10個醫療中心納入108名COPD急性惡化患者，隨機接受：
① 氧氣吸入
或
② 氫氣／氧氣混合氣體吸入
研究的主要評估指標是 BCSS（Breathlessness, Cough and Sputum Scale），即呼吸困難、咳嗽及痰液症狀評分。
7天後，氫氧組的呼吸症狀改善幅度較大
氫氧組的BCSS平均改變為 −5.3分，氧氣組為 −2.4分，研究達到預設的優效標準。
這項研究的重要性，在於它並非單一個案或動物實驗，而是一項涉及108名患者、10個醫療中心的隨機雙盲人體臨床試驗。
症狀改善，不等於逆轉COPD
這項研究亦有一個很重要的訊息：
氫氧組的部分呼吸症狀改善較明顯，並不代表COPD本身被逆轉。
因此，更準確的理解是：
這項人體研究顯示，氫氧混合氣體在COPD急性惡化期間可能有助改善部分呼吸症狀，但不能據此認為氫氣可以修復已受損的肺組織或取代COPD的標準治療。
02｜哮喘與過敏性氣道炎症
哮喘是一種異質性的慢性氣道疾病，涉及氣道炎症、氣道高反應性及可變的氣流受限。
在氫氣與哮喘的研究中，有一個特別值得注意的方向：
細胞的能量代謝是否也參與氣道炎症？
2020年 Scientific Reports 發表了一項研究，同時分析哮喘患者的免疫細胞及過敏性氣道炎症小鼠模型。
哮喘患者的細胞出現能量代謝轉變
研究人員分析哮喘患者的周邊血單核細胞（PBMCs），發現與健康對照相比，哮喘患者的細胞呈現：
乳酸產生增加
糖酵解活性增加
ATP產生下降
粒線體氧化磷酸化活性下降
這提示細胞的主要能量代謝出現由：
粒線體氧化磷酸化
Oxidative Phosphorylation, OXPHOS
轉向：
有氧糖酵解
Aerobic Glycolysis
的現象。
這種**能量代謝重編程（Metabolic Reprogramming）**亦是近年免疫學研究的重要領域，因為免疫細胞的代謝狀態與炎症反應密切相關。
氫分子能否影響這種代謝轉變？
研究人員進一步利用過敏性氣道炎症小鼠模型進行實驗。
氫處理後，研究觀察到原本由氧化磷酸化轉向糖酵解的能量代謝改變受到調節，同時伴隨：
ATP及乳酸代謝改善
粒線體呼吸鏈相關功能改善
氣道炎症細胞減少
氣道高反應性下降
研究亦發現 HIF-1α、PGC-1α及Sirtuins 等與能量代謝調控相關的路徑出現變化。
這提出了一個很有意思的可能機制：
分子氫的作用可能不只是傳統所說的「抗氧化」，亦可能涉及粒線體、細胞能量代謝及炎症之間的調節。
但這並不是「氫氣已證實治療哮喘」
這一點需要特別區分。
這項研究的人體部分證明的是哮喘患者的免疫細胞存在能量代謝改變。
而氫處理後改善氣道炎症及代謝重編程的主要實驗證據，則來自過敏性氣道炎症小鼠模型。
因此，目前不能單憑這項研究認為氫氣吸入已被證實可以治療人類哮喘。
03｜COVID-19：疫情期間累積的氫氣吸入研究
COVID-19疫情期間，由於部分患者會出現肺部炎症、呼吸困難及低氧等問題，研究人員曾探索氫氣／氧氣混合氣體吸入作為標準治療以外的輔助性介入。
這亦意外地為氫氣吸入留下了一批呼吸系統人體研究資料。
從炎症反應到呼吸症狀
COVID-19感染後，部分患者會出現明顯的炎症及免疫反應，涉及 IL-6、TNF-α、IL-1β 等促炎性細胞因子。
由於過往基礎研究提示分子氫可能影響氧化還原及炎症相關訊號，因此研究人員提出：
氫氧吸入能否在標準治療以外，幫助改善患者的呼吸狀況？
這是一個值得研究的假設，但並不代表氫氣可以直接消滅SARS-CoV-2病毒。
COVID-19人體臨床研究
2020年的多中心臨床研究曾探索氫氧混合氣體吸入對COVID-19患者呼吸困難及疾病嚴重程度的影響。其後亦出現進一步的隨機研究。
一項針對 Omicron SARS-CoV-2感染者的多中心隨機對照研究納入64名患者，32人接受氫氧吸入，另外32人接受氧氣吸入。
研究觀察到氫氧組在病毒轉陰時間、IL-6、淋巴細胞及肺部病灶改善等部分指標呈現值得進一步研究的結果。
不過，研究規模仍然較小，因此這些結果應視為探索性臨床證據，而不是氫氣已被確立為COVID-19的標準治療。
氫氣可以預防 COVID-19 嗎？
目前沒有足夠臨床證據證明吸入氫氣可以預防COVID-19感染。
這一點值得特別說明。
我在2021年疫情期間曾撰寫有關氫氣與COVID-19的文章。當時全球對這種疾病的認識仍在快速發展，分子氫與COVID-19的研究亦處於非常早期階段。
隨著後來更多研究資料累積，今天應該更清楚地區分：
感染前的疾病預防
與
感染後作為輔助性介入的研究
目前的人體證據主要集中在感染後的輔助性應用，並不足以證明日常吸入氫氣能夠預防COVID-19。同樣，目前亦沒有足夠臨床證據證明吸入氫氣可以預防COVID-19疫苗的不良反應。
為甚麼COVID-19研究今天仍然值得保留？
因為它們的科學價值已經不只是COVID-19本身。
疫情期間的臨床需要促使研究人員直接在人類身上探索氫氧混合氣體，為我們增加了有關：
氫氣吸入
↓
呼吸系統
↓
炎症及免疫反應
↓
人體臨床結果
的研究資料。
因此，COVID-19研究今天更適合作為氫氣與呼吸系統研究歷史的一部分，而不是宣傳氫氣預防COVID-19。
從COPD、哮喘到COVID-19，我們知道了甚麼？
目前的研究顯示，不同呼吸系統領域的證據程度並不相同。COPD已有較具規模的隨機、雙盲人體臨床試驗，顯示氫氧混合氣體可能改善急性惡化期間的部分呼吸症狀。哮喘及過敏性氣道炎症的研究則揭示了一個很有意思的細胞機制——炎症可能伴隨由粒線體氧化磷酸化轉向糖酵解的能量代謝重編程，而氫對這一過程的調節目前主要得到動物模型支持。
COVID-19則累積了一些直接使用氫氧吸入的人體資料，包括隨機對照研究，但目前仍屬探索性證據。
把這些研究放在一起，我認為最值得關注的已經不再只是：
「氫是不是抗氧化劑？」
而是：
氫分子是否可以透過氧化還原、炎症、粒線體與細胞能量代謝之間的相互作用，影響呼吸系統的細胞環境？
這是一個比「清除自由基」更完整、也更值得未來研究的方向。
Dr. Lam 的觀點
呼吸系統的氫氣研究讓我們看到，分子氫可能不只是單純的「抗氧化」。
從COPD患者的呼吸症狀，到過敏性氣道炎症中的粒線體及能量代謝，再到COVID-19期間累積的人體吸入研究，科學正在逐步揭示氧化還原、炎症、免疫與細胞代謝之間更複雜的關係。
但同樣重要的是區分「有研究潛力」與「已證實治療有效」。目前不同呼吸系統疾病的證據成熟程度仍有很大差異，氫氣吸入不能取代疾病本身的標準治療。
—— 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
Zheng ZG, Sun WZ, Hu JY, et al.
Hydrogen/oxygen therapy for the treatment of an acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease: results of a multicenter, randomized, double-blind, parallel-group controlled trial.
Respiratory Research. 2021;22:149.
Niu Y, Nie Q, Dong L, et al.
Hydrogen Attenuates Allergic Inflammation by Reversing Energy Metabolic Pathway Switch.
Scientific Reports. 2020;10:1962.
Hydrogen/oxygen therapy and Omicron SARS-CoV-2 infection.
Multicenter randomized controlled trial. 2023.
科學及醫療資訊說明
本頁旨在介紹分子氫及氫氣吸入相關科學研究，不構成任何疾病的診斷、預防或治療建議。不同研究使用的氫氣濃度、氫氧比例、設備、使用時間及患者群體並不相同，因此研究結果不能直接套用至其他氫氣設備或使用方式。氫氣吸入不應取代COPD、哮喘、COVID-19或其他呼吸系統疾病所需要的標準醫療。
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