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3.3. 富氢水
近年来，关于富氢水的研究表明其作为有效的氚剂具有潜力。氢被认为是已知轻的气体。自从大泽等人(30) 发现氢气可以通过选择性羟基自由基来发挥抗氧化和抗凋亡作用，并显著改善动物脑缺血再灌注（I/R）损伤以来，其潜力受到了广泛关注。许多临床和实验研究一致证明，氧化应激是各种疾病的普遍病理机制。氢气选择性地细胞内活性氧（ROS）自由基，因此在多种疾病中扮演抗氧化剂的角色，并逐渐在临床环境中找到应用。富氢溶液是通过在0.4 mPa的压力下将氢气溶解在生理盐水或PBS中制备的，从而使得氢气达到0.6 mmol/L的饱和浓度甚至超过过饱和水平。还有人提出，宇航员吸入氢气或饮用富氢水可能有助于减轻太空旅行中辐射引起的氧化损伤风险。这一迹象表明，氢气可能既是预防性又是性的空间飞行。(31)
3.3.1. 富氢水在疾病和潜在抗辐射性中的应用
目前认为，氢气的选择性抗氧化能力主要归因于其与活性氧物种直接反应，能够针对性地羟基自由基和亚硝酸阴离子(ONOO–)。因此，这一过程有效地减轻了这些自由基引起的DNA核酸断裂、脂质过氧化和蛋白质失活。氢气可以增加细胞内抗氧化酶，如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶(SOD)和血红素加氧酶-1，从而对细胞起到保护作用。氢气可以通过抑制凋亡蛋白Caspase-3的表达来发挥抗凋亡作用。它还通过下调诸如IL-1β、IL-6、CC基序配体和TNF-α等因子表现出特性，从而缓解炎症并减轻氧化应激引起的炎症组织损伤。越来越多的证据表明，氢气可以调节多种信号传导途径，并有可能成为继NO、CO和H2S气体之后的第四种气体信号分子。
作为一种安全有效的性气体，氢气具有以下几个优点：首先，它进入体内后展现出极佳的分散性。由于其低分子量，它能迅速扩散到整个生物体，并容易穿透细胞膜以进入线粒体和细胞核等细胞器。其次，氢气在体内选择性地羟基自由基和亚硝酸阴离子，同时保留O2•和H2O2等对巨噬细胞和中性粒细胞执行吞噬作用和消灭至关重要的活性氧物种。第三，氢气的安全性和性使其成为一种可靠的物质。人类结肠每天能够产生12升氢气，其中大部分通过呼吸从体内排出。后，氢气与•OH和ONOO–反应生成水。在潜水医学领域的广泛研究表明，长时间吸入高压氢气对人体健康没有显著的不良影响。基于在疾病中的各种优势，氢气的能力已在缺血再灌注损伤、炎症、、代谢性疾病、神经退行性疾病、肿瘤、过敏性疾病、听力损伤、器官移植反应、阻塞性黄疸、动脉粥样硬化等方面得到了证实。辐射导致体内水分发生辐射分解，产生大量的•OH自由基。这启动了蛋白质、脂质和核酸的过氧化反应。此外，随后形成的次级自由基触发了一系列连锁效应，损害脆弱的组织和细胞。因此，及时自由基是减轻辐射引起的伤害的关键措施。
在细胞水平上的研究已经证实了富氢水的辐射防护效果。钱等人（51）表明，在照射前用特定浓度的富氢水预处理培养基可以显著提高人类淋巴细胞AHH-1的存活率，减少细胞凋亡，并降低细胞内乳酸脱氢酶（LDH）的渗出。利用分子探针和荧光显微镜共焦技术，观察到富氢水在辐射暴露后有效减轻了细胞内的•OH水平。动物研究表明，富氢水可以缓解辐射引起的多器官系统损伤，包括肠道、造血和生殖系统、肺、神经系统和皮肤。已经观察到HRW对辐射引起的认知功能障碍具有保护作用，主要是通过参与抗氧化和反应。HRW通过调节BDNF-TrkB信号通路在保护新生神经元方面发挥关键作用。其浓度的抗氧化和作用显著加快了皮肤放射损伤的愈合过程。临床研究已经证明，HRW在提高接受放疗的肝癌患者的生活质量和抗氧化活性方面显示出显著潜力。康等人（56）通过将镁棒与水反应生成弱碱性富氢水，并在49名接受放疗的肝癌患者中进行了安慰剂对照研究。经过6周的放疗，HRW组的生活质量与安慰剂组相比显著改善。该组血清过氧化物显著减少，抗氧化活性相应增加。然而，肿瘤对辐射的敏感性、肝功能和血常规检查似乎未受影响。
作为新兴的研究领域，性氢气在辐射防护效果及其机制方面的还很少。尽管人类大肠产生大量氢气，但关于内源性氢气的研究仍然很少。此外，直接吸入氢气或摄入富氢水的安全性尚未确定。
3.3.2. 富氢水对促进氚中毒排泄和的效果
在氚暴露的初期阶段，早期促进排泄和实施有效的抗氧化至关重要。鉴于氚和氢的物理性质相似，人们推测高浓度的氢可能与氚竞争并在暴露后促进交换。大泽等人（30）发现，氢分子选择性地中和羟基自由基（•OH）和过氧亚硝酸阴离子（ONOO–），由于其抗氧化和抗凋亡特性，使其成为医疗气体研究的前沿。然而，有限的研究调查了氢分子对内部辐射损伤的影响，例如氚引起的效应。因此，李等人研究了HRW对氚中毒小鼠的排泄促进效果及其机制。（57）HRW已被用作辐射防护剂，以保护人类淋巴细胞AHH-1细胞和小鼠免受氚暴露。研究表明，口服HRW可以提高HTO内暴露小鼠的氚排泄，减少血液中的放射性残留，并有效降低组织中的有机氚（OBT）。氢气处理显示出能够保护培养的淋巴细胞和小鼠免受氧化和凋亡的能力，从而对抗β辐射引起的基因毒性。
3.3.2.1. 富氢水促进HTO的排泄
给予H2O和HRW增加了尿HTO的排泄，与H2O组相比，HRW组观察到尿液放射性活性显著更高。这些发现表明，HRW有效地促进了小鼠体内HTO的排除，从而降低了血液放射活性水平并减少了体内残留的HTO。经过7天两种水处理后，观察到暴露于HTO的组织放射性活性显著降低。值得注意的是，HRW在减少器官结合氚方面显示出更大的潜力，表明其增强HTO排泄、小化体内残留放射活性的能力，并且比普通水更有效。
3.3.2.2. HRW有效缓解HTO引起的小鼠血常规变化
通过灌胃给予H2O和HRW显著增强了降低由HTO引起的外周血白细胞（WBC）和血小板（PLT）水平。重要的是，HRW比普通H2O显示出更强的效果。
3.3.2.3. HRW预防DNA氧化损伤并减少β射线引起的染色体损伤
与H2O组相比，彗星实验显示HRW处理组在减少由β辐射引起的DNA损伤水平方面表现出更显著的降低，表明HRW在保护细胞免受HTO引起的DNA氧化损伤方面表现出更好的效果。此外，HRW处理在减轻β辐射引起的染色体损伤方面比H2O显示出增强的效果。这些发现表明，HRW可能提供更强大的保护，防止HTO引起的染色体损伤。
3.3.3. 富氢水促进排泄和氚中毒的机制
3.3.3.1. HRW减少了HTO暴露引起的AHH-1中ROS产生的增加
已经提出HRW减轻HTO暴露对AHH-1细胞有害影响的可能性，主要归功于其抗氧化特性和细胞内ROS（包括HTO暴露产生的•OH）的能力。
3.3.3.2. HRW减少了HTO对AHH-1细胞的遗传毒性
彗星实验揭示了48小时HTO暴露后细胞尾部荧光强度的剂量增加，表明细胞尾部DNA逐渐积累。HRW在高剂量HTO（100μCi/mL）组中显著降低了细胞尾部DNA的百分比含量，表明其有潜力减轻HTO引起的细胞DNA辐射损伤。
3.3.3.3. HRW减少了HTO诱导的AHH-1凋亡
流式细胞术分析揭示了AHH-1细胞整体凋亡率在HTO暴露下的剂量增加，在100μCi/mL浓度时达到约20%。值得注意的是，用富氢介质处理显著减弱了HTO诱导的AHH-1细胞凋亡，凸显了HRW的有效细胞保护作用。
李等人（57）探讨了HRW作为关键的促排泄和保护剂对抗HTO暴露的影响和机制。结果显示，含有高浓度氢分子的HRW可以促进HTO的排除并减少残留放射活性，这可能归因于氢气交换EOT后的竞争效应。HRW还可以选择性中和•OH，从而减少DNA和染色体损伤，保护小鼠和细胞免受HTO引起的损伤，如图1所示。
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图1. HRW减弱氚暴露引起的辐射毒性的机制。实线箭头表示氚对细胞的损伤机制。虚线箭头表示HRW促进氚排泄和的机制。① HTO进入生物体并与有机分子结合形成OBT和EOT。② OBT、EOT和游离HTO发射的β粒子通过水辐射分解和生物分子氧化诱导细胞内ROS（如•OH和O2•–）增加。③ 过量的ROS导致DNA氧化损伤和产生8-OHdG。④ 自由基还会导致膜脂过氧化，破坏生物膜结构并产生MDA。⑤ 高浓度氢气的HRW与有机物中氚的结合位点竞争性结合，通过同位素交换促进自由或弱结合氚从细胞内扩散出来。⑥ HRW的抗氧化活性可以中和过量的自由基（•OH，O2•–）。⑦ ROS刺激下耗尽的细胞内源性抗氧化剂（GSH和SOD）也可以被HRW逆转，从而缓解氧化应激损伤。
结论
随着氚的使用和环境浓度的增加，增强其排泄和的兴趣日益增长。传统的加速氚排泄策略涉及高水摄入量与剂给药相结合，这可能将氚的有效半衰期缩短4至6天。然而，过量饮水、频繁排尿和剂应用可能导致流体和电解质损失、流体和电解质水平失衡，甚至肾脏损伤。传统制剂如排川片和茶黄精已证明具有更优的氚去除效率且毒性较低，使其成为紧急操作的更方便选择。然而，由于氚内污染病例数量有限，关于它们的临床效果和有毒副作用还需要进一步验证。另一方面，HRW作为一种简单、安全、的替代品，在各种疾病中显示出潜力，并且已被证明可以增强辐射抗性。实验已经证实了其在氚内污染模型中促进排泄和、提供抗氧化益处以及预防染色体畸变的能力。由于对氚排泄和的研究有限，尤其是在临床病例中，许多促进排泄方法和的有效性仍需进一步确认。与传统方法相比，新型解物的优势并不足够明显，潜在风险也尚未得到彻底评估和评价。在未来的研究中，应努力研究促进排泄的机制，并确认其有效性和副作用。还应探索多手段协同和其他新型解物促进排泄的效果。总之，本文全面概述了增强氚排泄的传统措施、制剂在增强氚排泄方面的，以及HRW对氚的和排泄效果。它进一步对比了各种方法和的优势和劣势，旨在为促进氚排泄的进步和完善提供有价值的视角。