氢气是分子量最小的气体，可以通过气体扩散的方式进人血脑屏障,因此在神经系统方面功效不错。2007年，Ohsawa发现吸入氢气可显著减小局灶脑缺血大鼠模型的血栓体积。此后,各国学者相继发现氢气可治神经性疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病等。
山东第一医科大学研究团队发现,氢气对新生儿的缺氧缺血性脑病具有保护作用。研究者针对40名出生两天后患有缺氧缺血性脑病的新生儿给予富氢水治疗。临床结果显示,每天口服富氢水，连续服用10天后清中特异性烯醇化酶、IL-6以及TNF-a有不同程度降低，表明氢气对新生儿的缺氧缺血性脑病具有保护作用。动物模型中，我国学者发现注射富氢生理盐水对大鼠全脑缺血再灌注(I/R)具有神经保护作用。氢气在免疫系统中也具有重要的作用，如富氢生理盐水可以上调调节性T细胞(Treg)数量以及下调 miR-21、miR-210和NF-B的表达。再灌注24小时和96小时后大鼠脑部海马区 miR-21、miR-210表达均显著增加，而Treg数量在每个时间点均有所下降;相反,采用富氢生理盐水处理后miR-21、miR-210表达在各个时间点均显著下降，同时Treg数量有不同程度增加。因此，富氢生理盐水处理的大鼠脑复苏机制可能与Treg数量上调相关。
氢气作为一种新的高效抗氧化剂，对脑卒中、脑缺血/再灌注损伤、新生儿缺血缺氧性脑病、蛛网膜下腔出血、脑创伤、神经退行性变、CO中毒性脑病等神经系统疾病具有保护作用。然而也有一些矛盾的结果显示，氢气对急性脑缺血的大鼠治疗效果不佳，这可能与大鼠的年龄、疾病模型的阶段、氢气的浓度以及氢的暴露时间有关系。对于这样一个对神经系统多种疾病具有普遍治疗效果的气体，其使用时间、浓度、次数可能会成为今后研究的重点。
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