K's Lab

水素

水素ガスは、細胞を酸化ストレスから守る現象が報告され (Ohsawa NMED 2017)、病気の治療から健康の維持、運動に至る多くの分野での効果と安全性が検証されてきた。特に、我々は、水素ガスの効果を検証した二重盲検無作為化比較試験で、心筋梗塞に対する虚血の解除の数時間後から水素ガスの吸入投与を開始しても、長期の心機能低下を抑制したことを報告した1。さらには、集中治療室に入室後からの水素ガス吸入で、心肺停止患者の90日後の脳機能を有意に改善した2。これらの結果から、水素ガスは、IR数時間後からの投与であっても、臓器障害の進行を抑制し、社会への復帰率を改善していることが示唆される。
これまでに、マウスなどの小動物を用いた研究で、水素ガスによるコロナ感染後のサイトカインストームの抑制効果3、脳梗塞の症状改善効果4、自律神経活動を抑制することによる血圧降下作用5、出血性ショックモデルの生存率向上効果6を報告してきた。また、豚などの大型動物を用いて、投与した水素ガスの薬力学的検証を進めてきた。水素水飲用7、水素ガス吸入8,9、水素風呂10ともに、数分以内に血中に水素ガスが存在すること、60分間程度は残存することが明らかになっている。水素ガスは、ヒドロキシラジカルを消去するだけではなく、連鎖的脂質過酸化反応を抑制することが報告されたが（Iuchi K. Can J Physiol Pharmacol. 2019）、水素ガスが生体内でどのようにして活性をもつかは不明である。そこで、我々は、水素ガスが有機触媒の元で活性を得ると仮説をたて、具体的にはヘムの酸化を抑制する（ヘムの還元状態を維持する）ことで、酸化力の強いヘムを介した脂質の連鎖的過酸化反応とそれに続く細胞死（フェロトーシス）を抑制し、各臓器の組織障害に抵抗性を示すことを、細胞、マウスおよびヒト（臨床研究）で検証を進めている。
また、これらの取組を慶應義塾大学が一体となって進めるために、水素ガス治療開発センターを設立し、多くの専門家とともに一体となって研究を進めている。

主な研究

水素ガス吸入による酸化脂質への影響に関する研究（令和5年7月13日～）UMIN000051588
水素水飲用による運動時の抗疲労効果とそのメカニズム解明（令和5年4月19日～）UMIN000050872

関連論文

1.Katsumata Y, Sano F, Abe T, Tamura T, Fujisawa T, Shiraishi Y, Kohsaka S, Ueda I, Homma K, Suzuki M, Okuda S, Maekawa Y, Kobayashi E, Hori S, Sasaki J, Fukuda K, Sano M. The Effects of Hydrogen Gas Inhalation on Adverse Left Ventricular Remodeling After Percutaneous Coronary Intervention for ST-Elevated Myocardial Infarction　- First Pilot Study in Humans. Circ J. 2017 Jun 23;81(7):940-947. doi: 10.1253/circj.CJ-17-0105.
2.Tamura T, Suzuki M, Homma K, Sano M; HYBRID II Study Group. 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 Mar 17;58:101907. doi:10.1016/j.eclinm.2023.101907.
3.Shirakawa K, Kobayashi E, Ichihara G, Kitakata H, Katsumata Y, Sugai K, Hakamata Y, Sano M. H₂ Inhibits the Formation of Neutrophil Extracellular Traps. JACC Basic Transl Sci. 2022 Jan 12;7(2):146-161. doi:10.1016/j.jacbts.2021.11.005.
4.Hirano M, Sugai K, Fujisawa M, Kobayashi E, Katsumata Y, Hakamata Y, Sano M. Pharmacokinetics of hydrogen administered intraperitoneally as hydrogen-rich saline and its effect on ischemic neuronal cell death in the brain in gerbils. PLoS One. 2022 Dec 27;17(12):e0279410. doi: 10.1371/journal.pone.0279410.
5.Sugai K, Tamura T, Sano M, Uemura S, Fujisawa M, Katsumata Y, Endo J, Yoshizawa J, Homma K, Suzuki M, Kobayashi E, Sasaki J, Hakamata Y. Daily inhalation of hydrogen gas has a blood pressure-lowering effect in a rat model of hypertension. Sci Rep. 2020 Nov 26;10(1):20173. doi:10.1038/s41598-020-77349-8.
6.Tamura T, Sano M, Matsuoka T, Yoshizawa J, Yamamoto R, Katsumata Y, Endo J, Homma K, Kajimura M, Suzuki M, Kobayashi E, Sasaki J. Hydrogen Gas Inhalation Attenuates Endothelial Glycocalyx Damage and Stabilizes Hemodynamics in a Rat Hemorrhagic Shock Model. Shock. 2020 Sep;54(3):377-385. doi:10.1097/SHK.0000000000001459.
7.Ichihara G, Katsumata Y, Moriyama H, Kitakata H, Hirai A, Momoi M, Ko S, Shinya Y, Kinouchi K, Kobayashi E, Sano M. Pharmacokinetics of hydrogen after ingesting a hydrogen-rich solution: A study in pigs. Heliyon. 2021 Nov 11;7(11):e08359. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e08359.
8.Sano M, Ichihara G, Katsumata Y, Hiraide T, Hirai A, Momoi M, Tamura T, Ohata S, Kobayashi E. Pharmacokinetics of a single inhalation of hydrogen gas in pigs. PLoS One. 2020 Jun 19;15(6):e0234626. doi: 10.1371/journal.pone.0234626.
9.Sano M, Shirakawa K, Katsumata Y, Ichihara G, Kobayashi E. Low-Flow Nasal Cannula Hydrogen Therapy. J Clin Med Res. 2020 Oct;12(10):674-680. doi:10.14740/jocmr4323.
10.Iwai S, Kobayashi S, Kobayashi E, Sugai K, Hakamata Y, Shirakawa K, Katsumata Y, Sano M, Direct evidence of hydrogen absorption from the skin – a pig study, Arch Med Sci Civil Dis 2023;8(1):9-17, DOI: https://doi.org/10.5114/amscd.2023.129194
11.Sano M, Suzuki M, Homma K, Hayashida K, Tamura T, Matsuoka T, Katsumata Y, Onuki S, Sasaki J. Promising novel therapy with hydrogen gas for emergency and critical care medicine. Ac

本研究に従事している関係者

慶應義塾大学スポーツ医学総合センター

勝俣良紀、菅井和久、岩澤佑治、市原元気

共同研究機関

慶應義塾大学、株式会社伊藤園、株式会社ドクターズ・マン