氧化应激造成睡眠障碍，饮用富氢水或吸入氢气可改善睡眠

睡眠不足会带来许多危害，例如思考能力下降、警觉力与判断力削弱、免疫功能失调等等。导致失眠的因素很多，例如心理压力过大、学习和生活压力、不规律的作息等。2018年，美国哥伦比亚大学的一项研究，从分子层面揭示了失眠产生的原因。他们的研究指出，睡眠是对抗氧化应激的关键，睡眠不足会使人对氧化应激更敏感；同时，氧化应激也可能导致睡眠障碍及其相关病理改变。

氧化应激对睡眠的影响

睡眠受两种不同类型的机制调节，一个是控制睡眠时间的机制，比如昼夜节律系统（例如夏天随着白昼时间变长，我们早上会醒的更早）；另一个是控制睡眠持续时间的机制，也称为睡眠稳态机制（它保证生物获得足够的睡眠时间，以及睡眠质量，也就是睡的沉、睡的香）。

关于昼夜节律调节的分子机制已得到很好研究，但调节睡眠稳态的机制目前尚不清楚，普遍认为与神经元的调控作用有关。

研究发现，活性氧 (ROS) 在清醒状态下会在神经元中积累，而睡眠可以清除大脑中的ROS。ROS是新陈代谢中化学反应的副产品，如果过量，会引起破坏性的共价修饰，从而抑制蛋白质、脂质和DNA的功能，导致细胞死亡。因此，睡眠的核心功能，就是帮助清除脑中的ROS，所以睡眠也是大脑的抗氧化剂和保护机制。

研究人员以果蝇为研究对象，揭示了睡眠和氧化应激之间的关系

研究人员发现，睡眠时间过短，动物大脑中积累的ROS更高，这可以通过观察到短睡眠后，果蝇头部抗氧化和线粒体应激反应基因表达增加来证明，说明大脑中ROS水平确实增长了。而其他研究，也观察到睡眠剥夺的动物，ROS诱导的基因表达显著增加，也佐证了上述结果。睡眠不足长期累积会引起线粒体损伤，存在急性氧化应激的情况下，造成细胞死亡。

如上图所示，ROS水平过高，会造成抗氧化基因SOD1和SOD2在神经元中过度表达，使睡眠时间减少；过氧化氢酶在神经元过度表达也减少了睡眠时间；睡眠减少，又会造成ROS水平增加，形成恶性循环。

结合研究数据，研究人员最终认为睡眠是人体天然的抗氧化机制，保护身体、降低大脑ROS水平，同时增加机体对急性氧化应激的抵抗力。而神经元中的ROS水平，在机体调节睡眠和清醒状态的过程中发挥重要作用。所以，睡眠不足会引起大脑ROS水平增加，并降低对急性氧化应激的抵抗能力，造成大脑受损。

在对阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿氏病的研究中，也发现氧化应激导致的大脑损伤。由于氧化应激可通过蛋白质损伤，诱导蛋白质错误折叠和聚集，ROS在神经元中的积累，可能也是神经退行性疾病发病机制中一个促成因素。所以，睡眠对于神经退行性疾病的预防，也具有关键作用。

氢气提高睡眠质量的临床试验

大量的研究证实，氢气可以有效减少ROS。目前，摄入氢气的方式，主要包括饮用富含氢气的富氢水，或吸入氢气。

2014年和2017年，日本大阪市立大学进行了2次临床试验，检验富氢水对睡眠质量的影响。在2014年的双盲试验中，共有26位身体健康的普通民众参与。试验时间为4个礼拜，受试者分为2组，试验组早、晚各饮用水素浓0.8~1.2ppm的含氢水300cc，另一组则饮用包装一样的普通饮用水。

试验结束后，通过匹兹堡睡眠质量指数分析。结果试验组PSQI总分明显下降，意味着睡眠质量提升。

如上图所示，试验组（绿色）在4周后，睡眠质量改善；但同时期饮用一般水的对照组（灰色）则并没有明显的转变。

在2017年的试验中，研究对象扩大到20~69岁的更广泛人群中，试验组饮用碱性富氢水，对照组饮用纯净水，均为每天500毫升，连续饮用4周，然后进行血液检查、体能评估和问卷评估，调查对身体健康、睡眠的改善。

如上图所示，受试者试验前后睡眠变化情况，可以看出睡眠状态Bad的比例显著下降，而Good的比例显著增加，证明饮用碱性富氢水提高了睡眠质量。

我国一项针对晚期癌症患者的临床试验中，也证明吸入氢气可以提高患者的生活质量，特别在改善睡眠方面效果显著。

如上图所示，经过4周的治疗，患者疲劳、失眠症状得到显著改善。

研究结论

综上所述，睡眠是大脑的天然抗氧化剂和保护剂，而ROS在大脑的过度积累会引起失眠，造成大脑损伤。饮用富氢水、吸入氢气，在治疗睡眠障碍，提高患者睡眠质量，改善健康人睡眠质量、抗疲劳等方面，有着广阔的应用前景。

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参考资料

Hill V M, O’Connor R M, Sissoko G B, et al. A bidirectional relationship between sleep and oxidative stress in Drosophila[J]. PLoS biology, 2018, 16(7): e2005206.

Mizuno K, Sasaki A T, Ebisu K, et al. Hydrogen-rich water for improvements of mood, anxiety, and autonomic nerve function in daily life[J]. Medical gas research, 2017, 7(4): 247.

Chen J B, Kong X F, Lv Y Y, et al. “Real world survey” of hydrogen-controlled cancer: a follow-up report of 82 advanced cancer patients[J]. Medical Gas Research, 2019, 9(3): 115.