分子狀氫的抗氧化與細胞保護作用總覽 3 篇論文獲 Medical Gas Research 刊登|MiZ・慶應

前言

MiZ株式會社(神奈川縣鎌倉市)與慶應義塾大學的研究團隊，共發表了 3 篇關於分子狀氫(H2)抗氧化與細胞保護作用的總覽論文，並已獲國際同行評審期刊《Medical Gas Research》接受刊登(in press)。這 3 篇總覽論文以氫選擇性地將細胞毒性極高的氫氧自由基(•OH)轉化為水分子(H2O)的共同機制為核心，統整了環境輻射造成的細胞損傷、粒線體氧化還原生物學，以及 •OH 在癌症發生、增殖與轉移中的作用。本新聞稿將在論文正式公開前，介紹各總覽論文的概要，並重申推動安全氫氣吸入的必要性，作為將研究成果推向社會的基礎。

本研究摘要

・論文 1:提出了一種新觀點，認為氫氣可抑制環境輻射(宇宙射線、自然輻射)所產生的 •OH 所造成的氧化損傷。

・論文 2:將氫氣定位為「智慧型抗氧化劑」,在生理條件下不產生還原作用，僅選擇性清除 •OH,同時維持粒線體功能與正常的氧化還原訊號傳遞。

・論文 3:提出一項新假設，認為透過清除 •OH,可抑制腫瘤內氫氧自由基熱點(hydroxyl radical hotspots)造成的癌細胞逃逸。

・這 3 篇總覽論文以「•OH 的選擇性清除」這一共同機制，統整了環境輻射、粒線體氧化壓力、癌症發生增殖轉移等不同領域的議題。

・將裝置輸出濃度維持在吸入環境實證值 10體積% 以下的低濃度氫氣吸入，不伴隨爆炸風險，是應用研究社會化的前提。

背景:氫氧自由基(•OH)與分子狀氫

氫氧自由基(•OH)是活性氧種類中氧化力最強的一種，會無差別地損傷 DNA、脂質、蛋白質，並與老化、神經退化性疾病、致癌、缺血再灌流損傷等有關。人體內並不存在直接清除 •OH 的內源性酵素。另一方面，分子狀氫(H2)容易穿透細胞膜和粒線體膜，並在細胞深處與 •OH 反應轉化為水(H2O),具有選擇性抗氧化作用。此外，在生理條件下，其不易擾亂正常氧化還原訊號和電子傳遞鏈的特性也已被指出。

另一方面,MiZ株式會社於 2015 年根據對現有氫氣吸入相關文獻的審查，以及考量吸入環境的實證性研究，發表了在日常環境下，氫氣濃度超過 10體積% 將產生爆炸風險。此 10體積% 並非理想條件下的爆炸下限，而是以吸入環境為前提的實證值(Ichikawa et al., 2026)。

術語定義

還原壓力(Reductive Stress)

由於過量攝取抗氧化劑等原因，導致細胞內 NAD(P)H/GSH 比值過度偏向還原側，擾亂粒線體電子傳遞鏈和氧化還原訊號傳遞的狀態。與氧化壓力相對的概念。

氫氧自由基熱點

腫瘤內部因 Fenton 反應等局部 •OH 濃度升高的區域。以 Ueda et al. (Nat Cell Biol 2025) 的過氧化氫熱點模型為基礎,Ichikawa et al. (2026 in press) 提出癌細胞從該區域逃逸可能是轉移機制的其中一個原因。

氫氣吸入器

利用電解水產生氫氣(H2),並透過呼吸器導入體內的設備。裝置輸出濃度的選擇是決定安全性的設計變數。MiZ株式會社提倡採用將裝置輸出濃度維持在吸入環境實證值 10體積% 以下的設計(Ichikawa et al., 2026)。

吸入環境實證值(10體積%)

氫氣吸入環境中的爆炸風險實證閾值(超過 10體積%)。此數值由 MiZ 株式會社於 2015 年根據現有文獻審查及考量吸入環境的實證研究發表，並納入了裝置出口、呼氣路徑、人體、裝置設計等吸入特有的條件(Ichikawa et al., 2026)。

古典爆炸下限(LFL)4體積%

Coward & Jones (1952) 在 U.S. Bureau of Mines Bulletin 503 報告的數值。在 1 大氣壓、室溫的密閉垂直管內，預先混合氫氣與空氣，並在靜止狀態下點燃，測得連續向上火焰傳播的最低濃度，為理論最小值。主要適用於容器、管道、礦井等密閉系統情境。

LFL 4% 與實證值 10% 的關係

氫氣吸入環境屬於開放系統，在常壓下透過電解水產生的氫氣連續釋放到大氣中，並與室內空氣持續擴散、稀釋，以流動氣體的狀態供應至吸入路徑。這與以容器、管道內預混合靜止氣體為前提的古典 LFL 測量條件，在空間條件、混合狀態、流動狀態三方面存在根本差異。兩者是測量對象的物理條件不同的指標，因此以實證值 10體積% 作為氫氣吸入裝置安全評估的基準是合理的。

3 篇總覽論文的主要發現

論文 1:環境輻射損傷與細胞恆常性

論文 1「Hydrogen: A Potential Guardian Against Environmental Radiation Damage」提出了一種新觀點，認為日常接觸的宇宙射線和自然輻射會在體內產生 •OH,並透過累積 DNA 和粒線體損傷，可能與老化和難治性疾病有關。論文探討了氫氣擴散至細胞內，選擇性清除 •OH,抑制輻射引起的氧化損傷，從而維持細胞恆常性、保障太空人健康、預防腦神經疾病的可能性(圖 1)。這篇總覽論文從上游抑制細胞損傷累積的角度，而非清除老化細胞(senolytics)的角度進行探討。

圖 1 氫氣透過清除我們日常接觸的環境輻射所產生的氫氧自由基，可能維持細胞的恆常性。

論文 2:作為智慧型抗氧化劑的氫氣

論文 2「Smart Antioxidant Molecular Hydrogen: A New Paradigm for Mitigating Oxidative Stress in Mitochondrial Redox Biology」是一篇從粒線體氧化還原生物學角度重新審視氧化壓力對策的總覽論文。傳統抗氧化劑因過量攝取，可能擾亂電子傳遞鏈和氧化還原平衡，導致「還原壓力」。另一方面，氫氣在生理條件下不產生還原作用，並選擇性清除 •OH,同時維持正常的氧化還原訊號傳遞，因此被定位為「智慧型抗氧化劑」(圖 2)。這篇論文為氧化壓力相關疾病提供了新的抗氧化策略。

圖 2 過量補充維生素可能導致擾亂電子傳遞鏈的「還原壓力」。另一方面，氫氣不擾亂電子傳遞鏈，選擇性地將氫氧自由基轉化為水，保護細胞免受氧化壓力。

論文 3:癌症發生、增殖、轉移抑制的新假設

論文 3「Molecular Hydrogen as a Selective Hydroxyl Radical Scavenger」提出了一項新假設，認為氫氣的 •OH 選擇性清除作用，能夠統一解釋癌症的發生、增殖和轉移。以 Ueda et al.(Nat Cell Biol 2025)提出的腫瘤內過氧化氫熱點導致癌細胞逃逸模型為起點，該論文將逃逸的驅動因素視為 •OH,並提出氫氣透過將其轉化為水，可能抑制轉移(圖 3)。此外，論文還提出了透過抑制 DNA 損傷來抑制致癌，以及透過抑制 •OH 依賴性的增殖訊號來抑制腫瘤增殖的假設。

圖 3 在腫瘤內的過氧化氫熱點，會因 Fenton 反應產生氫氧自由基。本論文將轉移視為對氧化壓力的「逃避反應」,並提出氫氣選擇性清除氫氧自由基，緩解腫瘤內壓力，可能抑制轉移的假設。

貫穿 3 篇總覽論文的分子機制與安全氫氣吸入的轉變

轉向安全氫氣吸入——應用研究的前提

為了將 3 篇總覽論文所提出的氫氣抗氧化與細胞保護應用推向社會，必須避免氫氣吸入時的爆炸風險。使用裝置輸出濃度為 67~100體積% 的高濃度氫氣吸入器，已有多起爆炸事故報告，推測起火源為靜電，甚至有論文報告了因人體內氫氣爆炸導致的臉部複雜性骨折、肺損傷、大量出血、呼吸衰竭等案例。MiZ株式會社與慶應義塾大學等團隊於 2026 年 1 月發表了對此類事故進行學術驗證的論文(Ichikawa et al., 2026)。

高濃度氫氣吸入器事故案例(消費者廳數據)

消費者廳事故情報資料庫系統有多起報告，涉及使用裝置輸出濃度為 67~100體積% 的氫氣吸入器時發生的事故。事故不僅包括裝置本身的爆炸，還包括鼻腔、氣道、肺部等人體內部的氫氣爆炸:

・臉部複雜性骨折(2025年2月，美容院，事件編號 508163)https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/508163?kind=1&menu=nolink

・內臟組織破裂(2024年10月，自宅，事件編號 496203)https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/496203?kind=1&menu=nolink

・支氣管穿孔、大量出血(2024年9月，自宅，事件編號 496928)https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/496928?kind=1&menu=nolink

・臉部內骨折(2024年1月，自宅，事件編號 478324)https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/478324?kind=1&menu=nolink

・裝置蓋飛散導致耳鳴(2016年2月，事件編號 264488)https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/264488?kind=1&menu=nolink

・裝置破裂導致聽力下降(2015年1月，事件編號 248208)https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/accident/detail/248208?kind=1&menu=nolink

學術論文方面，海老名綜合醫院急救中心於 2024 年報告了一例乳癌患者，在合併熱療與氫氣吸入時，發生了以肺泡為中心的肺挫傷(吸入性燃燒性肺損傷)。

預設問答(Q&A)

Q1:氫氣吸入的安全濃度是多少?

A:吸入環境中的爆炸風險實證閾值為氫氣濃度超過 10體積%。這是 MiZ 株式會社於 2015 年發表的數值，將裝置輸出濃度維持在 10體積% 以下是確保安全性的指標(Ichikawa et al., 2026)。

Q2:選擇氫氣吸入器時應注意什麼?

A:首要確認的是裝置輸出濃度是否維持在吸入環境實證值 10體積% 以下。裝置輸出濃度達到 67~100體積% 的高濃度氫氣吸入器，在消費者廳數據庫中有多起包含人體內爆炸的重大事故報告(事件編號 508163, 496203, 496928, 478324 等),僅靠裝置周邊的通風、加濕、靜電對策無法防止事故。建議選擇採用「本質安全設計」,在裝置設計階段就將輸出濃度維持在爆炸下限以下的設備。

Q3:聽說氫氣的爆炸上限(UFL)是 75%。那麼 100% 純氫氣不超過 UFL 就安全嗎?

A:即使裝置輸出為 100% 純氫氣也不安全。裝置出口的 100% 氫氣會與外界空氣接觸，在出口界面會形成從 100% 到 0% 的濃度梯度，因此必然會存在通過爆炸範圍(10~75%)的層。在鼻腔、氣道、肺部，由於與呼氣、吸氣混合，會局部形成爆炸範圍的濃度，並在靜電或摩擦熱等微弱點火源下發生爆炸。UFL 75% 是針對密閉空間預混合靜止氣體的測量值，無法直接適用於裝置輸出 → 大氣擴散 → 吸入路徑等動態混合下的吸入環境(Kurokawa et al., 2015; Kurokawa et al., 2019; Ichikawa et al., 2023, 2026)。

Q4:古典爆炸下限(LFL)4% 與本研究的 10% 有何區別?

A:古典 LFL 4體積%(Coward & Jones, 1952)是在密閉垂直管內、預混合、靜止氣體、向上火焰傳播條件下的理論最小值，主要適用於容器、管道、礦井等密閉系統情境。而吸入環境實證值 10體積% 則是考量常壓、開放空間、連續稀釋、流動氣體作為吸入環境的實用閾值。兩者是測量對象的物理條件不同的指標，因此以實證值 10體積% 作為氫氣吸入裝置安全評估的基準是合理的。

Q5:加濕和通風能否防止高濃度氫氣吸入器的爆炸風險?

A:這些對策僅能輔助改善裝置周邊條件。一旦輸出的氫氣已到達人體內部，周邊對策無法消除爆炸風險。從根本上解決問題的辦法是採用將裝置輸出濃度維持在吸入環境實證值 10體積% 以下的設計。

討論與社會意義

這 3 篇總覽論文將氫氣的核心作用定位為「•OH 的選擇性清除」,並以單一分子機制統一闡述了環境輻射引起的細胞損傷(論文 1)、粒線體氧化壓力(論文 2)、以及腫瘤內氧化壓力環境導致的癌細胞逃逸(論文 3)。將氫氣定位為不會引起還原壓力的選擇性抗氧化策略，為氧化壓力相關疾病提供了新的假設框架。在應用研究的社會化過程中，將裝置輸出濃度維持在吸入環境實證值 10體積% 以下的低濃度氫氣吸入是必要的前提條件。

引用文獻、出處

本總覽 3 篇(Medical Gas Research, in press)

・Hydrogen: A Potential Guardian Against Environmental Radiation Damage.

・Smart Antioxidant Molecular Hydrogen: A New Paradigm for Mitigating Oxidative Stress in Mitochondrial Redox Biology.

・Molecular Hydrogen as a Selective Hydroxyl Radical Scavenger: A Missing Link in the Suppression of Cancer Initiation, Growth and Metastasis.

論文 3 引用

・Ueda Y, et al. (2025). Nature Cell Biology, 27(3): 530-543.

MiZ株式會社「低濃度氫氣安全性」相關同行評審論文(2015~2026・4篇)

- Kurokawa R, Seo T, Sato B, Hirano S, Sato F (2015). Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation. Medical Gas Research, 5: 13. DOI: 10.1186/s13618-015-0034-2. PMC: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4620630/

- Kurokawa R, Hirano S, Ichikawa Y, Matsuo G, Takefuji Y (2019). Preventing explosions of hydrogen gas inhalers. Medical Gas Research, 9(3): 160-162. DOI: 10.4103/2045-9912.266996. PMC: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6779006/

- Ichikawa Y, Hirano S, Sato B, Yamamoto H, Takefuji Y, Satoh F (2023). Guidelines for the selection of hydrogen gas inhalers based on hydrogen explosion accidents. Medical Gas Research, 13(2): 43-48. DOI: 10.4103/2045-9912.344972. PMC: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9555030/

- Ichikawa Y, Sato B, Takefuji Y, Satoh F (2026). Preventable in-body hydrogen explosions from high-concentration H2 inhalers in Japan—Switch to safe, low-concentration hydrogen therapy. International Journal of Risk and Safety in Medicine, 2026 Jan 5: 9246479251414573. DOI: 10.1177/09246479251414573. https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/09246479251414573

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參考連結|宣導活動說明

MiZ株式會社為協助一般消費者及醫療機構管理者做出安全選擇，正發放宣導資料《氫氣吸入器選購入門-整理觀念》。該資料以學術根據為基礎，說明高濃度氫氣吸入器的事故案例、安全濃度的依據，以及轉向低濃度氫氣吸入的必要性。

▼宣導發布頁面

氫氣吸入器的安全選購方法|高濃度氫氣吸入器的事故報告與預防對策(MiZ)

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