摘要：
（目的）
氢被认为有防止体内氧化的作用，但在体内，氢气是由肠道菌群产生并通过呼气排出体外。因此，我们研究了呼气中的氢浓度（下称呼气氢浓度）的日内变化与饮食和泌尿系统疾病之间的关系。
（对象和方法）
受试者为健康志愿者（男性40例，女性45例，30～83岁）和60岁以上前列腺肥大症40例、女性膀胱过度活动症30例。3名志愿者在进食前后测量呼气氢浓度，调查了1名志愿者的呼气氢浓度的日内变化。我们分析了对志愿者和泌尿外科门诊患者的呼气氢浓度与年龄和泌尿系统疾病之间的关系。并对1例呼气氢浓度指标高和1例呼气氢浓度指标低的受试者在每天的同一时刻测量呼气氢浓度，连续超过10天，研究其波动范围。
（结果）
在进食自来水、氢水和食物后，呼气氢浓度都一过性上升了。在日常生活中，排便后呼气氢浓度减少，用餐后增加，因肠气积聚后的胀气而增加。呼气氢浓度值最高的女性达到11.2～.6ppm，而最低的女性仅有0.4～2.3ppm。志愿者女性中，与年龄成正比地，呼气氢浓度明显更高。60岁以上的健康志愿者与前列腺肥大症、膀胱过度活动症和便秘患者的呼气氢浓度没有差异。
（结论）
呼气氢浓度随着进食和衰老而增加，与前列腺肥大症、膀胱过度活动症或便秘无关。呼气氢浓度因人而异，可能是肠道菌群的差异所致。
（日本泌尿系统协会会刊（1）：11～17，）
关键词：呼气氢浓度，泌尿系统疾病，氢水
绪言
近年来，有报道称活性氧氧化会促进疾病和衰老，建议改善膳食结构或服用补剂的抗氧化剂。此外，由于活性氧的有害物质（羟基自由基）能被氢中和，氢气摄入被认为可有效防止体内氧化，氢水、氢补剂和氢气生成器已上市。有报告指动物实验表明，向阻塞性膀胱模型大鼠1)给予氢水效果良好，也有临床上对间质性膀胱炎患者给予氢水的报告2)。另一方面，对于氢水和氢补剂的效果仍存在疑问。年3月3日，消费者厅针对销售含氢的“氢水”和“氢补剂”的公司，以在无合理依据的情况下做广告宣传以及产品中未检出氢等为由，颁布措施命令，要求企业必须采取措施避免再犯，并呼吁消费者引起注意3)4)。因此，之前一直火热的氢水，在公众心目中留下了“无效”、“只是普通水而已”等很大的负面印象。
另一方面，在体内，氢气由大肠中的菌群产生并在呼气时被排出体外5)6)。因此，如果知道呼气氢浓度与经口摄入的饮食之间的关系及其与疾病的关系，则可能对预防医学作出贡献。因此，针对健康志愿者和泌尿科门诊患者，我们调查了经口摄入饮食的差异所造成的呼气氢浓度差异和日内变化、泌尿系统疾病和大肠疾病状态下的呼气氢浓度差异，并研究了能升高呼气氢浓度水平的饮食和呼气氢浓度与疾病之间的关系。
研究对象和方法
医院医院的工作人员及其家属中，特别是没有疾病的健康的成年男女志愿者（男性40名：30～81岁，女性45名：30～83岁），医院的泌尿外科门诊患者，作为此次实验的对象。这次的实验对象仅限于症例数较多的60岁以上的男性前列腺肥大症40例（60～90岁）和同样60岁以上很多的女性膀胱过度活动症（60～86岁）。前列腺肥大症是首次就诊时经腹超声检查前列腺体积在30ml以上、国际前列腺症状评分（IPSS）总分高于8分的中度以上的病例7）。膀胱过度活动症是指首次就诊时膀胱过度活动症症状评分的尿急度评分2分以上、总分为6分以上的中度以上病例7）。此两种疾病均为正接受药物治疗的复诊病人，距首次就诊时间超过3个月，且IPSS-QOL评分为“基本满意”以上或“说不清”者，无“稍有不满”以下者。本临床试验，医院受试医院伦理委员会批准（批准号-13）后实施。在门诊候诊室张贴了伦理委员会批准的说明文件，并出示给受试者本人并对测试内容进行了口头说明。在获得知情同意的受试者中，我们询问了他们的性别、年龄、原有疾病、有无便秘以及既往病史等基本信息。呼气氢浓度使用氢气测量仪（HYDlyzermBA-31，TaiyoCo.，Ltd.）并向设置在进气口的一次性圆柱形圆筒中轻吹一口气来测量。
调查饮食和日常生活对呼气氢浓度的影响
为了调查3名志愿者餐后3小时以后，经口摄入ml自来水、ml铝制容器包装的市售氢水（高浓度纳米氢水仙寿之水NEO，健康科学）、胶囊型氢补剂（SuisopureGold，含携氢珊瑚钙加工食品、Acche)、ml发酵食品原味酸奶、1袋纳豆和50g韩国泡菜对呼气氢浓度的影响，测量了他们摄入前和5分钟内摄入后每隔10分钟直至1～2小时结束时的呼气氢浓度。此外，为了观察日常生活时呼气氢浓度的经时变化，在可能的范围内历时3天频繁测量其呼气氢浓度。
呼气氢浓度与泌尿系统疾病的关系
所有志愿者和泌尿外科门诊患者的呼气氢浓度的测量，为了尽量避免饮食的影响，都在饮食完1.5小时以后的10～12点或14～16点之间进行。并且，调查了他们的性别、年龄、有无泌尿系统疾病和便秘和呼气氢浓度之间的关系。
呼气氢浓度的波动范围的研究
对志愿者中呼气氢浓度特别高的1例、特别低的1例和平均值的1例，共3例，另选定日期并在几乎相同时间（15:00）测量了呼气氢浓度10次以上，以调查呼气氢浓度波动范围。
统计处理
数值以平均值±标准偏差进行表示，使用t检定法，p0.05视为显著。
结果
饮食内容对呼气氢浓度的影响
无论是饮用水还是食物，摄取10分钟后呼气氢浓度均有所上升，1～1.5小时后呈下降趋势，但也有变化不明显的情况（图1）。自来水和氢水的摄入量均多达mL，但既有观察到呼气氢浓度相对陡峭上升的例子，也有几乎没有变化的例子。服用氢补充剂的时候，也有1例出现了相对陡峭的上升，但另2例（3次）几乎没有变化。食物中的酸奶、纳豆、泡菜等发酵食品在摄入后，呼气氢浓度虽然有所上升，但变化不大。
日常生活中呼气氢浓度的日内变化
3天的呼气氢浓度出现了很大变化。早上排便后下降，随食物摄入而呈上升趋势（图2）。此外，当气体滞留在肠道内形成腹胀状态（胀气）下肠道蠕动增强时，呼气氢浓度显著上升。因此，考虑为呼气氢浓度与胃肠蠕动有联动关系。
志愿者的呼气氢浓度
来看无疾病的40名男性志愿者（59±14岁）和45名女性志愿者（55±15）的年龄与呼气氢浓度的关系发现，男性呼气氢浓度有着随着年龄而增长的趋势（p=0.）（图3）。另方面，在女性中，呼气氢浓度随着年龄而呈显著上升（p=0.）。对男女性进行比较发现，60岁以下（20名男性：3.7±2.0ppm，25名女性：3.7±1.1ppm）男性和女性之间没有差异，但60岁以上（20名男性：6.2±6.6ppm，20名女性：11.5±13.9ppm）对比，则女性呼气氢浓度往往高于男性（p=0.）。
呼气氢浓度的个体差异和波动幅度的研究
由于呼气氢浓度似乎受到饮食和排便的影响，我们对65岁以下志愿者中呼气氢浓度最高的1例和最低的1例，平均值的1例，在另一天的15:00左右分别测量了10次以上的呼气氢浓度（图4）。结果，呼气氢浓度最高的那例（43岁女性），据说她常常因肠管气体滞留而胀气，其呼气氢浓度为11.2～.6ppm。另一方面，呼气氢浓度最低那位（43岁女性）为0.4～2.3ppm。在这个最低的病例中，家族史有大肠癌（父亲）和多发性大肠息肉（母亲），她本人和妹妹也有大肠息肉，并且曾做过大肠息肉切除手术。而平均值水平的那例（63岁男性）中测量结果为0.9～76.9ppm，当出现肠胃胀气感觉时该值很高。因此，呼气氢浓度低的那例总是偏低，而呼气氢浓度高的那例，其呼气氢浓度的波动范围则很大。此外，胀气时呼气氢浓度有升高。
呼气氢浓度和泌尿系统疾病的关系
在健康志愿者中，随着年龄的增长，呼气氢浓度有升高趋势或显着升高，因此，在调查泌尿系统疾病与呼气氢浓度之间的关系时，将可比较的志愿者年龄设定为60岁以上。对60岁以上的前列腺肥大症40例（74±8岁）的呼气氢浓度（5.3±7.3ppm）和60岁以上的健康志愿者20（71±6岁）的呼气氢浓度（6.2±6.6ppm）进行比较发现，两组之间的年龄和呼气氢浓度没有差异（图5）。在40例前列腺肥大症中，同时也有膀胱过度活动症的有16例（73±9岁，3.6±4.1ppm），将其与没有膀胱过度活动症的前列腺肥大症24例（75±7岁，6.4±8.8ppm）进行比较，组间呼气氢浓度没有差异。此外，在有膀胱过度活动症和没有膀胱过度活动症的前列腺肥大症这两组中，60岁以上男性志愿者的呼气氢浓度也无差异。
对60岁以上女性膀胱过度活动症30例（73±8岁）的呼气氢浓度（11.1±17.1ppm）和60岁以上健康志愿者20例（70±8岁）的呼气氢浓度（11.5±13.9ppm）进行比较，两组之间在年龄和呼气氢浓度上均没有差异（图6）。
膀胱过度活动症女性患者中有11例需要每天或经常服药治疗便秘的。根据有无便秘症来比较呼气氢浓度时，有便秘的11例（74±8岁，13.1±18.5ppm）和无便秘的19例（73±8岁，10.0±16.6ppm）在年龄和呼气氢浓度上不存在组间差异。
考察
根据这项研究，无论饮食有何差异，经口摄入后，呼气氢浓度都有升高的趋势，但上升的时间最长也只是在1.5小时左右。另外，排便后呼气氢浓度下降，在肠气积聚的腹胀状态下呼气氢浓度较高。随着年龄的增长，呼气氢浓度在男性中有升高趋势，而在女性中则是显著增高。在男性中，无论有无前列腺肥大症和膀胱过度活动症，呼气氢浓度都没有变化。即使在女性中，膀胱过度活动症中呼气氢浓度也没有变化。有或没有便秘时呼气氢浓度没有差异。因此，认为呼气氢浓度的升高与肠道蠕动的亢进、肠气充盈和衰老有关。
呼出的气体中有许多气体成分。除去氧气、二氧化碳等大气中含量多的气体成分后所剩下的微量气体成分，考虑是体内的代谢产物。在这些微量气体中，呼出的氢气不是人体新陈代谢的结果，而是肠内细菌发酵的产物6)。在小肠中未被消化吸收的未消化碳水化合物（膳食纤维、难消化性碳水化合物）约占摄入体内的碳水化合物的20%，当这些未消化的碳水化合物到达大肠时，被肠道细菌发酵而产生出短链脂肪酸、二氧化碳、氢气、甲烷等物质6)。二氧化碳、氢气、甲烷等气体成分大部分从肛门排出，但也有一部分立即被吸收，在短时间内从肺部排出。其中，氢气的特点是它不会在其他部位产生，大肠是唯一的产生场所。因此，呼气氢浓度的上升意味着非消化性食物已经到达大肠。此外，由于肠道细菌的大肠杆菌存在高产氢能力和低产氢能力的这两个菌种5），所以呼气氢浓度可能会因拥有哪种肠道细菌而出现差异。饮水后也观察到呼气氢浓度的上升，这可能是因为饮水引起胃肠蠕动，小肠中的非消化性食物去到了大肠，或食物因大肠蠕动被搅拌，促进了产氢细菌的发酵。此外，排便后呼气氢浓度降低的原因，考虑是非消化性食物与产氢细菌一起从粪便形式被排泄了出去所致。
氢气还通过选择性减少有细胞毒性的氧自由基来清除活性氧，起到治疗性抗氧化剂的作用8)-10)。已有报道在使用大鼠的动物实验中，氢水对尿道部分梗阻引起的膀胱梗阻模型有用1)。该报告显示，膀胱梗阻模型大鼠的膀胱在低氧状态下排尿间隔短，一次排尿量少，残余尿量大，但在梗阻膀胱手术前一周起到术后4周期间内，给用了氢水（氢浓度0.7nM）的大鼠，观察到这些症状均有改善。此外，在膀胱梗阻模型中观察到，尿液和膀胱壁中的氧化应激标志物和神经生长因子增加了，膀胱平滑肌条的收缩反应性下降了，而报告1）显示，给用氢水的膀胱梗阻大鼠身上的这些指标有所改善。除泌尿系统疾病外，还有几份报告指出，在动物实验级别8)-10)中，给用氢气对中枢神经系统、心脏病和呼吸系统疾病模型相关的症状和发现发挥了改善作用。在临床实践中也有报道11)-13)，对糖尿病和代谢综合征使用氢水，观察到改善了症状和发现。在泌尿系统疾病领域，正在进行一项使用安慰剂的双盲研究，以研究氢水对间质性膀胱炎患者的影响2）。报告显示，无论是每次服用ml氢水（纯水，pH6.7，氢气1.2ppm），每天3次，持续8周，还是服用等量安慰剂（纯水），膀胱疼痛的程度均有显著减轻，虽然氢水对减轻膀胱疼痛更有效，但两组之间没有显著差异。这一结果，尤其是作为安慰剂的纯水的实验结果，与本次服用自来水后的呼气氢浓度的上升是想通的，有可能是因为喝水诱导肠道蠕动后，食物被运送到大肠，再经过产氢大肠杆菌的分解而产生了氢气。
就抗氧化活性而言呼气氢浓度高是好事，但肠道气体中除氢气外还有甲烷气体和硫化氢等有害气体，它们被怀疑与大肠癌的发病有关14)15)，因此，肠气太多并不一定是好事。
呼气氢浓度随着年龄的增长而升高，这是因为便秘与呼气氢浓度的升高虽然没有直接关系，但胃肠功能随着年龄的增长而下降，可能未消化状态下到达大肠的食物量增加了，或者患者虽然没有感觉到便秘但未消化的食物存在于大肠中的时间更长了。关于便秘，据报道16)，4至5天排便一次的严重便秘患者的呼气氢浓度要高于每天排便的人。因此，呼气氢浓度随年龄增长而升高似乎肇因于消化道功能随年龄增长而减退。
此次研究发现，呼气氢浓度随着饮食和衰老而升高，与是否患有前列腺肥大症、膀胱过度活动症和便秘无关。但本次作为实验对象的前列腺肥大和膀胱过度活动症患者均为已在接受治疗的复诊患者，并未对这些疾病的治疗药物、治疗效果、并发症、并发症治疗药物及补剂的摄入情况等的影响进行研究。但是，呼气氢浓度存在很大的个体差异，可能这是每个人的肠道菌群差异造成的差异对呼气氢浓度影响很大。呼气氢浓度高的话，其他有害气体成分也可能增加，呼气氢浓度的升高并不总是好事。此外，本次研究中在呼气氢浓度低的病例中发现了大肠疾病家族史，我们期待今后对这种关系作进一步调查。鉴于氢气给药在动物实验中显示具有治疗作用，因此在呼气氢浓度较低的病例中，摄取氢气和氢水也可能是有意义的。
致谢：我们要感谢九州工业大学大学院生命体工学研究科环境共生工学讲座副教授前田宪成先生，感谢他在本研究开始时为我们提供了很多意见。
文献
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