Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases

Molecularhydrogen:apreventiveandtherapeuticmedicalgasforvariousdiseases

Keywords: molecular hydrogen, selective anti-oxidation, gaseous signal modulator, preventive and therapeutic applications

This paper summarizes the paper:《Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases》,author:Li Ge1, Ming Yang2, Na-Na Yang3, Xin-Xin Yin2 and Wen-Gang Song4

ABSTRACT

Sincethe2007discoverythatmolecularhydrogen(H2)hasselectiveantioxidantproperties,multiplestudieshaveshownthatH2hasbeneficialeffectsindiverseanimalmodelsandhumandisease.ThisreviewdiscussesH2biologicaleffectsandpotentialmechanismsofactioninvariousdiseases,includingmetabolicsyndrome,organinjury,andcancer;describeseffectiveH2deliveryapproaches;andsummarizesrecentprogresstowardH2applicationsinhumanmedicine.WealsodiscussremainingquestionsinH2therapy,andconcludewithanappealforagreaterroleforH2inthepreventionandtreatmentofhumanailmentsthatarecurrentlymajorglobalhealthburdens.Thisreviewmakesacaseforsupportinghydrogenmedicineinhumandiseasepreventionandtherapy.

 

INTRODUCTION

Oxidativestressinthecellresultsfromtherobustoxidizingpotentialofexcessreactiveoxygenspecies(ROS).Acuteoxidativestressmayresultfromvariousconditions,suchasvigorousexercise,inflammation,ischemiaandreperfusion(I/R)injury,surgicalbleeding,andtissuetransplantation.Chronic/persistentoxidativestressiscloselyrelatedtothepathogenesisofmanylifestylerelateddiseases,aging,andcancer.However,manyclinicallytestedantioxidantsexhibithightoxicitylevelsthatlimittheirusagetoanarrowrangeoftherapeuticdosages,andresultinineffectivepreventionofoxidativestress-relateddiseases.Thus,identifyingeffectiveantioxidantswithlittle-to-nosideeffectsisveryimportantforthetreatmentofmultiplediseases.

H2 is a flammable,colorless,odorlessgasthatcanactasareducingagentundercertaincircumstances.It was previously considered physiologically inertinmammalian cells,and was not though ttoreact with actives ubstrates inbiologicalsystems.  Recently,H2hasemergedasanovelmedicalgaswithpotentiallybroadapplications.Dole,etal.firstreportedthetherapeuticeffectsofH2in1975inaskinsquamouscarcinomamousemodel[10].Thereafter,inhalinghighpressureH2wasdemonstratedasatreatmentforliverparasiteinfection-inducedhepatitis[11].In2007,OhsawaandcolleaguesdiscoveredthatH2hasantioxidantpropertiesthatprotectthebrainagainstI/Rinjuryandstrokebyselectivelyneutralizinghydroxylradicals(•OH)andperoxynitrite(ONOO-)[1].

To date, H2 preventive and therapeutic effects have been observed in various organs, including the brain, heart, pancreas, lung, and liver. H2 mediates oxidative stress and may exhibit anti-inflammatory and anti-apoptotic effects [12–14]. H2 not only provides a safe and effective disease treatment mechanism, but also prompts researchers to re-visit the significance and benefits of medicinal gas in the human body. This review summarizes recent progress toward potential preventive and therapeutic applications of H2 and addresses possible underlying molecular mechanisms.

POTENTIAL MECHANISMS OF H2 AS A THERAPEUTIC AGENT

 

The exact molecular mechanisms of the effectsof low-dose H2 remain unclear. H2 can modulate signaltransduction across multiple pathways, but its primary molecular targets have not been determined. Examining critical overlapping signaling molecules would help mapcrosstalk among critical pathways. To fully explain the biological functions of H2, its molecular mechanisms
of action must be clarified. Potential mechanisms are proposed and summarized in Figure 1.

Selective anti-oxidation

The role of H2 as an antioxidant has garnered the most attention among many proposed biological activities.H2 is a specific scavenger of •OH and ONOO-, which are very strong oxidants that react indiscriminately with nucleic acids, lipids, and proteins, resulting in DNA fragmentation, lipid peroxidation, and protein inactivation. Fortunately, H2 does not appear to react with other ROS that have normal physiological functions in vivo [1].

H2 administration decreases expression of various oxidative stress markers, such as myeloperoxidase,malondialdehyde, 8-hydroxy-desoxyguanosine8-OHdG,8-iso-prostaglandin F2a, and thiobarbituric acid reactive substances in all human diseases and rodent models [15–19]. Recent reports also revealed that H2-selective anti-oxidation mitigates certain pathological processes
in plants and retains freshness in fruits [20–23]. In 2016,researchers proposed that H2 could decrease ROS content in Ganoderma lucidum depending on the presence of endogenous glutathione peroxidase [24].

Anti-inflammation

A 2001 study found that breathing high-pressure H2 could cure parasite-induced liver inflammation, and was the first demonstration of the anti-inflammatory
properties of H2 [11]. H2 has exhibited anti-inflammatory activities in various injury models. Typically, H2 inhibits oxidative stress-induced inflammatory tissue injury via downregulation of pro-inflammatory and inflammatory cytokines, such as interleukin (IL)-1β, IL-6, tumor necrosis factor-α(TNF-α) [25, 26], intercellular cell adhesion molecule-1 [27], high-mobility group box1(HMGB-1) [27], nuclear factor kappa B (NF-κB) [28], and prostaglandin E2[29]. H2 improved survival rate and reduced organ damage inseptic mice by downregulating early and late pro-inflammatory cytokines in serum and tissues, suggesting the potential use of H2 as a therapeutic agent   for   conditions   associated  with  inflammation- related sepsis/multiple organ dysfunction syndrome [30]. Additionally, H2 released from intestinal bacteria has been suggested to suppress inflammation [31].

 

Anti-apoptosis

H2      exerts   anti-apoptotic   effects   by   up-   or downregulating apoptosis-related factors. For example, H2 inhibits expression of the pro-apoptotic factors, B-cell lymphoma-2-associated X-protein [32], caspase-3 [33], caspase-8  [32],  and  caspase-12  [34],  and  upregulates the   anti-apoptotic   factors,   B-cell   lymphoma-2   and B-cell lymphoma-extra large [32, 35]. H2 further inhibits apoptosis by regulating signal transduction within and between specific pathways. Hong, et al. first confirmed in 2014 that the H2-triggered neuroprotective effect is at least partially associated with anti-apoptotic protein kinase B pathway (also known as the Akt/glycogen synthase kinase 3β(GSK3β) pathway)activation in neurons [35].

Gene expression alterations

H2   administration  induces  expression  of diverse genes, including NF-κB  [36], c-Jun N-terminal kinase (JNK) [37, 38], proliferation cell nuclear antigen [39], vascular endothelial growth factor (VEGF)  [40], glial fibrillary acidic protein (GFAP)  [41, 42], and creatine kinase [43]. Some of these molecules may be secondarily regulated by H2, and some may be direct H2 targets. In the normal rat liver, H2 was found to have little effect on the expression of individual genes, but gene ontology analysis demonstrated upregulation of oxidoreduction-related genes [44].The anti-inflammatory and anti-apoptotic properties of H2 could be realized by modulating expression ofpro- inflammatory and inflammatory cytokines, and apoptosis- related factors.

H2 as a gaseous signal modulator

Oxidative    stress    impacts    multiple

 

signaling

pathways,  including  the  extracellular  signal-regulated protein  kinase   (ERK)1/2,  NF-κB,  JNK,   andnuclear factor-erythroid 2p45-related factor 2 (Nrf2) pathways. Along with selectively scavenging •OH, H2 may alleviate oxidative   stress-induced   injury   by   targeting   these pathways [45–47]. Additional studies confirmed that H2 could exert anti-inflammatory effects by regulating Toll- like receptor 4 (TLR4) signaling [48], and anti-apoptotic effects through Ras-ERK1/2-MEK1/2 and Akt pathway inactivation  [49]. H2  may also protect against allergic reactions by directly modulating FcεRI-related signaling, rather than through radical-scavenging activity [50].

Since H2 may influence multiple signaling pathways to exert broad effects, crosstalk between these pathways likely influences H2  therapeutic outcomes. The effects of H2  as a gaseous signal modulator in a therapeutic setting may involve a network of signaling molecules, and future research using various animal and cell models is needed to confirm the benefits of H2 in such settings.

H  DELIVERY MECHANISMS

 

Inhalation

Researchers   have   explored   several   convenient

and  effective  delivery  systems  for  H2  administration in vivo (Table 1). A simple method of administering H2 .therapeutically is by inhalation using a ventilator circuit, facemask,  or  nasal  cannula.  Patients  typically  inhale H2  through a facemask, whereas in animal models, H2 is  commonly  administered  through  a  ventilator  that provides  H2   electrolyzed  from water.  Inhaled H2   acts rapidly and may be used to treat acute oxidative stress [51]. An experiment in rats showed that inhalation of H2 mixed with nitrous oxide, O2, and N2 dose-dependently increased levels ofH2 dissolved in arterial blood to higher concentrations  than  in  venous  blood,  demonstrating that administered H2  was incorporated into tissues [1].

H   inhalation   caused  no   observable   adverse   effects

Figure 1: H2  biological effects and possible mechanisms of action. (A) H2  has selective anti-oxidative, anti-inflammatory and anti-apoptotic properties. Exogenous damage due to such factors as radiation induces excess cellular ROS production. H2  penetrates biomembranes and effectively reaches cell nuclei. H2  selectively scavenges •OH and ONOO- and thus prevents DNA damage. H2  also downregulates the expression of pro-inflammatory and inflammatory cytokines, such as IL-1β, IL-6, TNF-α, ICAM-1, and HMGB-1, and of pro-apoptotic factors, such as caspase-3, caspase-12, caspase-8 and Bax. H2  upregulates the expression of anti-apoptotic factors, such as Bcl-2 and Bcl-xL. (B) H2  modulates signal transduction within and between many pathways. ?¶The exact targets and molecular mechanisms of H2  are unknown. ?: Does cross-talk occur among various signaling pathways? If so, how is it triggered? Further studies should explore other signaling pathways that may take part in H2-related disease mitigation.

 Table 1: In vivo H2 delivery systems

Administration                 Preparation/delivery method                Characteristics
1.Rapid action, straightforward delivery, but unsafe.     2.Does not influence blood physiological parameters (temperature, blood pressure, pH, pO2).

3. Suitable to defense against acute oxidative stress.

4. Unpractical to dose continuously.

1. Convenient, easily administered, safe, efficient.

2.  Easily  evaporates  and  is  lost  in  the  stomach  or intestine.

3. Difficult to control H2  concentration administered.

 

Injection  of  hydrogen-   Intravenous injection [122]

rich saline(HS)

Intraperitoneal injection[25]

Intrathecal injection [68]

Intravitreal injection [201]

Direct incorporation          Bath [69]

Cold  storage  of transplanted  organs

[71]

Eye drops [72]

Spray on plants or immerse plants [22]

 

intestinal   Oral drugs  (e.g. acarbose, lactulose)   1. Low cost.

[88]                                                          2. Convenient.

Dietary(e.g. turmeric) [86]

and had no effects on blood pressure [1] or other blood parameters,  such  temperature,  pH,  and  pO2    [52].  H2 inhalation was safe and effective in patients with acute cerebral infarction [53]. Recent findings suggest that H2 treatment is neuroprotective in patients with cerebral I/R injury [54]. H2  also mitigates surgery-induced cognitive impairment  [55], decreases lung graft injury  [56] and radiation-induced skin injury in rats [57], and attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice [14].

Oral intake of hydrogen-rich water

While inhalation of H2 produces rapid effects, this delivery method may not be practical for daily preventive therapy. Due to safety concerns, H2 concentrations and dosages must be strictly controlled. Unlike gaseous H2, solubilized  H2    [H2-dissolved  water  or  hydrogen-rich water (HW)] is portable, safe, and easily administered [58]. H2  can be dissolved in water up to 0.8 mM (1.6 mg/L) under atmospheric pressure at room temperature without  changing  pH,  and  0.8  mM  HW  effectively improved obesity in mice model [59]. Additionally, H2 accumulation in the liver after oral HW administration

can be measured with a needle-type hydrogen electrode to determine whether consumption ofsmall amounts ofH2 over a short time period can efficiently improve various disease models. In vitro experiments demonstrated that carbohydrate polymers, including glycogen and starch, have an affinity for H2  [60], and some studies found that drinking HW produced beneficial effects in disease models, such as Parkinson’s disease [61], oral palatal wound [62], radiation-induced oxidative injuries [63], periodontal tissue aging [64], and depressive-like behavior [65].

Injection of hydrogen-rich saline

Although  administering  oral  HW  is  safe  and convenient,    controlling    the    concentration    of   H2 administered   can   be   difficult,   as   it   evaporates   in water  over  time  and  can  be  lost  before  absorption in   the   gastrointestinal   tract.   Thus,   hydrogen-rich saline  (HS)  injections  may  deliver  more  accurate  H2 doses  [66].  Experimental  evidence  suggests  that  HS could  be  successfully  administered  by  peritoneal  or intravenous  injection.  For  example,  HS  injection  had neuroprotective effects in a spinal cord injury rat model

[41]. HS treatment could also be used as an effective radioprotective  agent  through  free  radical  scavenging [67], and improved survival and neurological outcome after subarachnoid hemorrhage (SAH) [25]. Additionally, intrathecal injection of HS produced analgesic effects in neuropathic rats by reducing activation of spinal astrocytes and microglia [68].

Direct diffusion of hydrogen: baths, eye drops, and immersion

Because H2  can  easily penetrate the  skin  and be distributed via blood flow throughout the body, a warm HW bath can be used therapeutically in daily life. Warm HW  baths  may  minimize  UVA-induced  skin  damage [69]. A cold storage device equipped with a HW bath may be cytoprotective in various diseases and in organ transplantation. In 2011, Buchholz, et al. demonstrated that storage of intestinal grafts in a preservation solution containing high levels of H2 prevented graft damage after reperfusion [70]. In 2013, Noda, et al. found that H2 delivery to  cardiac  grafts  during  cold  preservation  efficiently ameliorated myocardial injury due to cold I/R. This new method for saturating organs with H2  during cold storage should be further developed for potential therapeutic and preventative use during transplantation [71].

H2 dissolved in saline has also been used to directly treat the ocular surface [72, 73]. Direct application of eye drops containing H2 ameliorated I/R injury ofthe retina in a rat model [72]. Antioxidant therapy via an H2-enriched irrigation solution has been suggested as a new potent corneal treatment to prevent blindness caused by alkali burn [73].

HW immersion has also drawn recent widespread attention  in  plant  physiology.  H2    was  preliminarily suggested  to  act  as  a  novel  bioregulator  involved  in phytohormone  signaling  [74],  root  development  [22, 75], delay of fruit senescence [23], and plant responses to various stressors, including paraquat [76], ultraviolet radiation  [77,  78],  drought  [79],  salinity  [80],  and cadmium [81], aluminum (Al) [21], and mercury exposure [20, 21].

Increased intestinal hydrogen

H2  is spontaneously produced in the body through fermentation  of undigested  carbohydrates  by  resident enterobacterial flora [82]. Escherichia coli can produce a considerable amount of H2 through the hydrogenase enzyme.   However,   few   groups   have   studied   the physiological  and  therapeutic  functions  of H2  derived from the gastrointestinal tract. H2 produced by bacterial fermentation in the gut shortens colonic transit, and this effect was more prominent in the proximal than the distal colon [83]. Kawai, et al. demonstrated that H2 released from   intestinally   colonized  bacteria   could   alleviate

concanavalin A-induced mouse hepatitis [31]. Endogenous H2  also mediated the suppression of colon inflammation induced by dextran sodium sulfate [84].

Recent work  suggests that  some oral drugs  and foods stimulate intestinal H2 production, and these findings may expand the role ofH2 in disease treatment. Acarbose, an  α-glucosidase  inhibitor,  increased  H2    production and neutralized oxidative  stress in the gastrointestinal tract. Thus,  Suzuki, et al. proposed that H2   produced by intestinal bacteria acts as a unique antioxidant and prevents  cardiovascular  events  [85].  Dietary  turmeric also induced H2  production by intestinal bacteria [86], and lactulose was shown to be an indirect antioxidant ameliorating inflammatory bowel disease [87, 88]. These examples illustrate that endogenous H2 production has important consequences in the human body.

PREVENTIVE    AND    THERAPEUTIC

APPLICATIONS OF H2

Safety  is  a  primary  concern  with  respect  to H2    transportation,  storage,  and  administration.  H2    is flammable only at temperatures greater than 527°C, and explodes by rapid chain reaction with oxygen in the H2 concentration range of 4–75% (vol/vol) [89, 90]. As H2 is not cytotoxic even at high concentrations, high-pressure H2   has been  safely used in deep-diving gas mixes to prevent decompression sickness and arterial gas thrombi [91–93]. Because inhaling  1–4% H2  has demonstrated great efficacy in medical applications, the use ofH2 at such low concentrations has been deemed feasible and safe [1, 94].

H2  has unique advantages in clinical applications. It  effectively  penetrates  biomembranes  to  reach  cell nuclei and mitochondria [90], and can easily penetrates the blood–brain barrier by gaseous diffusion, while most antioxidant  compounds  cannot.  Real-time  monitoring of H2 diffusion can be accomplished by measuring H2  concentrations  inside  various  tissues  using  electrodes [72, 94]. As of March 2017, the number of publications on  the  biologically  or  medically  beneficial  effects  of H2  had surpassed 450 (Figure 2). H2 administration has shown preventive and therapeutic effects in a wide range of disease models and human diseases (Supplementary Table 1). Thus, this review will summarize the results of recent experimental and clinical examinations of actual H2  applications.

Effects of hydrogen on central nervous system diseases

Because H2  can penetrate the blood–brain barrier by gaseous diffusion [1, 95], the therapeutic effects of H2  on central nervous system diseases have been studied extensively.  Ohsawa  and  colleagues reported  in  2007 that inhaled H2  reduced infarct size in a focal cerebral

I/R injury rat model [1]. Parkinson’s disease researchers found that oral HW, even at concentrations as low as 5%, alleviated symptoms in murine models by reducing oxidative  stress  [61,  96]. Further  study indicated that drinking HW and intermittent H2  exposure were more effective than continuous H2 exposure [97]. Yoritaka, et al. recently demonstrated that drinking HW reduced oxidative stress and improved patient symptoms in a Parkinson’s disease  clinical  trial  [98].  Moreover,  endogenous  H2 maybe closely related to the pathogenesis of Parkinson’s disease. Brenner, et al. found that environmental toxins deteriorated intrinsic melanin, and that melanin could split  the  water  molecule  into  hydrogen  and  oxygen, suggesting that a lack of endogenous H2 could accelerate Parkinson’s  disease  processes  [99].  H2  has  also  been studied as a potential treatment for Alzheimer’s disease, another neurodegenerative condition. Li, et al. reported that  HS  injection  improved  cognitive  and  memory functions in an Alzheimer’s-like rat model by preventing neuroinflammation and oxidative stress [100], likely due in part to H2-mediated suppression of abnormal IL-1β, JNK, and NF-κB activation [47].

In  addition  to  neurodegenerative  diseases,  H2 administration  also  appears  to  alleviate  other  brain diseases and injuries, such as hypoxia-ischemia (HI) brain injury [101], stress or age-related cognitive impairment [95, 102], traumatic brain injury [103], cerebral I/R injury [104–106], and SAH-induced early brain injury [25, 107] in  rodent  models.  However,  conflicting  observations have been made regarding the effects of H2  on rat brain damage.  Some  researchers  reported  beneficial  effects of H2  therapy in the neonatal HI rat model [66], while others considered H2  ineffective [108]. These opposing findings might be due to differing experimental conditions, such as different degrees of HI insult, age of pups, H2 concentration, and length of H2  exposure. A recent study showed that H2  administration without surgery did not

exert  neuroprotective  effects  or  improve  functional outcomes in rats after intracerebral hemorrhage  [109]. For spinal cord injury, H2 treatment improved locomotor behavior recovery in rats [110] and neurological recovery in   mice   with   experimentally-induced   autoimmune encephalomyelitis [111].

Effects of hydrogen on cardiovascular system diseases

Evidence suggests that H2 treatment protects against myocardial injury and development ofatherosclerosis and other vascular diseases. H2 inhalation limited myocardial infarction    extent    without    altering    hemodynamic parameters  in  a  rat  model  of myocardial  I/R  injury [94],  consistent  with  other  reports  that  HS  injection provided cardioprotection against I/R injury [112–115]. Myocardial cold I/R injury following heart transplantation is a major determinant of primary graft dysfunction and chronic rejection [116], and can promote the subsequent development  of  graft  coronary  artery  disease  [117].

Researchers  found  that  H   inhalation  ameliorated  rat

cardiac cold I/R injury  [118], and drinking HW daily may protect cardiac and aortic allograft recipients from inflammation-associated deterioration [119]. Noda, et al. recently established a novel method of preserving cardiac grafts using a HW bath  [71].  Soluble H2  delivered to excised cardiac grafts during cold preservation ameliorated cold I/R injury in grafts from syngeneic older donors and in allografts subjected to extended cold storage [71].

In addition to treating myocardial I/R injury, HS treatment  prevented   left  ventricular  hypertrophy   in spontaneously  hypertensive  rats  [120],  isoproterenol- induced rat myocardial infarction [113], and doxorubicin- induced  rat  myocardial  injury  [121],  and  improved survival and neurological outcomes after cardiac arrest/ resuscitation  in  rats  [122].  Drinking  HW  alleviated

Figure 2: Number of publications on H2 biological effects in various organ system diseases since 2007.

radiation-induced myocardial injury in mice  [123]. H2 inhalation also improved survival and functional outcomes in a post-cardiac arrest syndrome rat model  [124]. In 2008,  Ohsawa,  et  al.  found  that  oral  HW  prevented atherosclerosis   development   in   anapolipoprotein   E knockout  mouse  model  [125].  HS  administration  has been shown to prevent neointima formation after carotid balloon injury by suppressing ROS and the TNF-α/NF-κB pathway [126], as well as cerebral vasospasm occurrence after SAH by limiting vascular inflammation and oxidative stress in rats [127].

Effects of hydrogen on digestive system diseases

In 2001, Gharib, et al. discovered that breathing high-pressure H2was protective against parasite-induced liver injury [11]. Subsequent studies demonstrated HW therapeutic  effects  in  concanavalin A-induced  mouse hepatitis [31] and chronic hepatitis B in patients [128]. Liver  fibrosis  is  a  universal  consequence  of chronic liver diseases, and sustained hepatocyte injury initiates an  inflammatory  response.  H2-mediated   suppression of liver fibrogenesis in mice may be mediated mainly by  •OH  scavenging, which protects hepatocytes  from injury  [58].  In  a  cirrhotic  rat  model,  HS  combined with    N-acetylcysteine    alleviate    doxidative    stress and  angiogenesis  [40].  H2  inhalation  also  reportedly protects  against  hepatic  I/R  injury  [129].  Liu,  et  al. demonstrated that intraperitoneal injection of HS might be  a  widely  applicable  method  to  attenuate  hepatic I/R  injury  in  a  rat  model  [130].  Additionally,  many studies  have  demonstrated  protective  effects  of H2  in other liver diseases, such as radiation-induced damage in  liver  tumor  patients  [131],  acetaminophen-induced hepatotoxicity [132], obstructive jaundice-induced liver damage   [45,   133],  nonalcoholic   steatohepatitis  and hepatocarcinogenesis  [134], postoperative liver failure after major hepatectomy [135], liver regeneration after partial hepatectomy [39], and acute hepatic injury in acute necrotizing pancreatitis [136] in murine models. Recent work  confirmed that  HS  improved nonalcoholic  fatty liver disease by alleviating oxidative stress and activating peroxisome proliferatoractivated receptor α (PPARα) and PPARγ expression in rat hepatocytes [137].

Intestinal I/R injury occurs in a variety of clinical settings, such as surgical treatment for abdominal aortic aneurysm, small intestinal transplantation and mesenteric artery  occlusion.  Inflammation  and  oxidative  stress induced by intestinal I/R injury are the primary causes of surgical treatment [138, 139]. Injection of HS/hydrogen- rich solution reduced inflammation and oxidative stress in an I/R injury rat model, and was protective against intestinal contractile dysfunction and damage [140–142]. Poor preservation and I/R injury during small intestinal transplantation are still major causes of recipient morbidity and mortality. Buchholz, et al. demonstrated in 2008 that

H2  treatment  ameliorated  transplant-induced  intestinal injuries, including mucosal erosion and mucosal barrier breakdown,  in  a rat  small  intestinal transplant model [27]. Three years  later, the  same  group  demonstrated that intestinal grafts preloaded with H2 exhibited superior morphology and function in rodent intestinal transplants, ultimately facilitating recipient survival [70]. HS treatment also  alleviated  colonic  mucosal  damage   [143]  and postoperative ileus [144] in murine models.

H2 administration also has been shown to effectively treat stress-associated gastric mucosa damage [145] and aspirin-induced gastric lesions [146]. Xue, et al. found that drinking hydrogen-rich electrolyzed water suppressed the dose-response effect of aspirin-induced gastric injury in a rat model [147]. HS injection also reduced the severity of acute pancreatitis [13, 28] and I/R injury after pancreatic transplantation in rats [148].

Effects of hydrogen on metabolic syndrome

Metabolic syndrome refers to a common disorder characterized by a combination of obesity, dyslipidemia, hypertension,  and  insulin  resistance  [149].  Oxidative stress  has  been   implicated   in  metabolic   syndrome [150], and many studies have demonstrated protective effects  of  H2  in  metabolic  disorders  [19,  151–153]. In   some   specific   metabolic   syndrome   rat   models, colonic H2 generated from fructan appeared to mitigate inflammation-induced oxidative stress  [151]. HW also prevented glomerulosclerosis and ameliorated creatinine clearance [153]. Moreover, HS administration decreased plasma  low-density  lipoprotein  cholesterol  (LDL-C) levels  and  improved  high-density  lipoprotein  (HDL) function in hamsters fed a high fat diet [154]. For patients with potential metabolic  syndrome,  HW consumption downregulated oxidative stress indicators and enhanced superoxide dismutase (SOD) levels, thereby increasing endogenous antioxidant defense against O2–• [19]. HW consumption also decreased patient serum LDL-C levels and improved HDL function [152].

H2 treatment has shown positive effects on energy metabolism.  Kamimura,  et  al.  found  that  long-term HW consumption decreased body fat and weight, along with plasma glucose, insulin, and triglyceride levels, by stimulating energy metabolism [59]. This work found that H2 treatment increased expression of the hepatic hormone, fibroblast growth factor 21,which enhances fatty acid and glucose expenditure [59].

H2   treatment    also   mitigates   type-2    diabetes development by reducing oxidative stress and improving glucose metabolism [155]. Based on the observation that acarbose induces endogenous H2 production, Suzuki, et al. discovered that acarbose treatment increased exhaled H2 concentrations, reducing the risk of cardiovascular disease in patients with  impaired  glucose tolerance  or type-2 diabetes. These benefits can be attributed, at least in part,

to the ability of acarbose to neutralize oxidative stress by increasing H2 production in the gastrointestinal tract [85]. Amitani, et al. demonstrated that H2 could exert metabolic effects similar to those of insulin and may also be a novel therapeutic alternative to insulin in the treatment oftype 1 diabetes mellitus [156].

Effects of hydrogen on respiratory system diseases

H2    treatment  is  beneficial  in  treating  diverse respiratory system diseases. HS injection is protective against acute pulmonary I/R injury in rat [157] and rabbit [158] models via anti-oxidative, anti-inflammatory, and anti-apoptotic mechanisms. H2 inhalation also ameliorated lung transplant-induced I/R injury [32, 159]. Meng and colleagues recently demonstrated that inflation with CO or H2 protected against I/R injury in a rat lung transplantation model, and this effect was enhanced by combined CO and H2 treatment. H2  might exert protective effects through CO regulation, which could explain why the combination treatment exhibited greater protective effects. However, this study did not measure CO and H2  concentrations in recipient blood, and optimal CO and H2  concentrations must be further explored [160].

Recent studies have focused on H2 protection against sepsis-related lung injury. HS treatment inhibited sepsis- induced acute pulmonary injury in rats, possibly as a result ofHS anti-oxidative and anti-inflammatory activities [161]. H2   inhalation also protected against sepsis-related lung injury by reducing inflammatory cytokine HMGB1 levels in septic mice, and this was partially mediated through activation of hemeoxygenase  1(HO-1) and its upstream regulator, Nrf2 [162]. In 2016, Tao, et al. demonstrated that HS administration preserved levels of aquaporin  1 (AQP1) and AQP5, which eliminate extravascular lung water, to alleviate sepsis-related lung injury by inhibiting p38 mitogen-activated protein kinase and JNK activation [37]. These observations provide potential new therapeutic targets for sepsis-related lung injury.

Studies  have  also  shown  that  H2   improves  lung injuries induced by many other factors, such as hyperoxia [163, 164], lipopolysaccharides [14, 17], smoke inhalation [165], paraquat[166], monocrotaline [167], and extensive burns [168]. A 2013 study showed that HS pretreatment ameliorated  cigarette  smoking-induced  airway  mucus production and airway epithelium damage in rats [169]. Xiao, et al. found that HS reduced airway inflammation and remodeling in asthmatic mice via NF-κB inactivation [46].

Effects of hydrogen on urinary system diseases

Renal I/R injury, an important cause of acute kidney injury, is unavoidable during various clinical situations,

such as renal transplantation, partial nephrectomy, and treatment of suprarenal aortic aneurysms [170–172]. The mechanisms responsible for renal damage remain largely unknown, although ROS, inflammatory responses, and apoptosis are likely involved [173, 174]. Recent findings suggest that H2 protects against renal I/R injury, mainly due to H2 anti-inflammation and anti-apoptosis effects and selective reduction of cytotoxic ROS [175, 176].

Abe    and    colleagues    associated    I/R-induced acute  renal  injury  with  decreased  allograft  survival in patients with transplanted kidneys  [177]. Allograft pre-preservation    in    Hydrogen-rich    University    of Wisconsin(HRUW)  solution attenuated renal cold I/R injury caused by renal transplantation, and suppressed cytotoxic  ROS  generation,  renal  tubular  injury,  and interstitial fibrosis, leading to superior long-term renal graft outcomes [177]. Pre-preservation had no effect on interferon-γ, IL-6, and TNF-α expression. A 2010 study demonstrated that oral administration of HW attenuated local  production  of these  inflammatory  markers  in  a kidney  allotransplantation  setting  [178].  We  attribute differences  in  these  findings  to  diverse  H2  delivery systems and durations, and we suggest that long-term oral administration ofHW appeared to have better therapeutic effects than transient pre-preservation in HRUW. Recent work indicates that HS protects against acute renal injury after liver transplantation partly by reducing apoptosis, which was possibly involved in modulating p53-mediated autophagy [33].

Various  animal  models  have  been  established to  study the therapeutic  effects  of H2  on renal injury. Nakashima-Kamimura, et al. reported in 2009 that both H2  inhalation and oral HW alleviated cisplatin-induced nephrotoxicity without compromising anti-tumor activity [60]. More recent evidence indicated that H2 alleviates renal  injury  induced  by  many  factors,  such  as  ferric nitrilotriacetate-induced  nephrotoxicity  [179],  glucose and α, β-dicarbonyl compound-induced oxidative stress [180], unilateral ureteral obstruction [181], spontaneous hypertension [36], glycerol [43], septic shock [182], acute pancreatitis [183], and burns [184].

At present, few groups have published studies on the effects of H2 in the bladder. Matsumot, et al. found no obvious efficacy ofHW in patients with interstitial cystitis/ painful bladder syndrome, although supplementation with HW effectively relieved bladder pain in some cases [185]. Appropriately designed, large scale, prospective clinical studies will be required to confirm these findings.

Effects of hydrogen on reproductive system diseases

H2 has also been applied in reproductive system ailments, primarily testicular injury. The testis is highly sensitive to damage during therapeutic irradiation[186], and     radiotherapy     can     induce     azoospermia     or infertility[187].    In    2012,    Chuai    and    colleagues demonstrated that  HS  attenuated male  germ  cell  loss

 

and  protected  spermatogenesis  with  no  adverse  side effects in a radiation-induced mouse model [188, 189]. This represented the first in vivo evidence to suggest H2 radioprotection through •OH neutralization in irradiated tissue. HS was  also  shown to play  a radio-protective role  in  a  gamma  ray-induced  rat  testicular  damage model [190]. Thus, H2 therapy may effectively preserve fertility in males exposed to irradiation. Additionally, HS protects against I/R- and spinal cord hemisection-induced testicular injuries in rat models [191, 192]. Long-term HS treatment alleviated nicotine-induced testicular oxidative stress in a mouse model [193] and was protective against erectile dysfunction in a streptozotocin-induced diabetic rat model [194].

To  date,  only  two  articles  have  reported  the therapeutic effects of H2 in female reproductive diseases. In 2011, Yang, et al. suggested that HS acts protectively in a preeclampsia rat model via effective anti-oxidation [195]. HS also attenuated chemotherapyinduced ovarian injury in a female rat model by suppressing immoderate oxidative stress, which may regulate the Nrf2/antioxidant response element signaling pathway [196]. While these investigations provide  some  quantitative basis  for the possible use of H2  as a radio/chemotherapy-protectant, further  studies  are  necessary  to  determine  the  exact mechanisms of action.

Effects of hydrogen on sensory system and skin diseases

Retinal I/R injury exists in various eye diseases, including glaucoma and other ocular vascular disorders [197]. In 2010, Oharazawa, et al. found that administration of  H2-loaded  eye  drops  protected  the  retina  against acute I/R injury by scavenging •OH, which is a highly effective  neuroprotective  and  anti-oxidative  strategy [72]. Intraperitoneal injection of HS and inhaled high- dose H2were both found to confer neuroprotection against retinal I/R injury via anti-oxidative, anti-inflammatory, and anti-apoptotic pathways in rat models  [198,  199]. Unexpectedly,   HS   therapy   did   not   inhibit   retinal neovascularization   in   anoxygen-induced   retinopathy mouse model [200]. Additional experiments are needed to explore the pathological and biochemical mechanisms underlying these effects.

H2  mitigated  retinal  diseases  induced  by  other factors,  such  as  glutamate-induced  excitotoxic  injury [201], light-induced damage [16], optic nerve crush [202], and  N-methyl-N-nitrosourea  (MNU)-induced  retinitis pigmentosa  [203]in rodent models.  H2 may  also be  a new potent treatment for corneal injury caused by alkali burn [73], and has demonstrated protective effects in ear diseases. H2  facilitated the recovery of hair cell function and attenuated noise-induced temporary hearing loss by scavenging detrimental ROS formed in the inner ear in mouse and guinea pig models [204–208]. Another recent

study suggested that HS attenuates eosinophil activation in a guinea pig model of allergic rhinitis by reducing oxidative stress [209].

The skin is a biological defense barrier for the body, and skin injuries caused directly by radiation energy or indirectly by free radicals results in radiodermatitis in nearly 95% of patients receiving radiation therapy. H2 administration protected  against γ  or X-ray radiation- induced dermatitis [57, 210] and ultraviolet (UV)-induced skin injury[211] in murine models. In 2013, Shin, et al. also observed that the application of atomic hydrogen surrounded by water molecules (H(H2O)m) may prevent UV-induced human skin injury [212]. H2 administration has  also  shown  potential  therapeutic  effects  in  acute erythematous skin diseases [213], skin flap I/R injury in rats [214, 215], and psoriatic skin lesions [216]. A recent study found that autophagy played an important role in HS-attenuated post-herpeticneuralgia (PHN) in rats. Thus, HS may attenuate hyperalgesia and inhibit the release of cytokines TNF-α, IL-1β, IL-6 in rats with PHN by activating autophagy [217].

Effects of hydrogen on tissue dysfunctions

In  2011,  Hanaoka,  et  al.  demonstrated  that  H2 protected cultured chondrocytes against oxidative stress by  selectively reducing  ONOO-[218],  suggesting  that H2  could be used to prevent or treat joint diseases. H2 reduced disease activity in rheumatoid arthritis patients [219], alleviated microgravity-induced bone loss [220], suppressed   periodontitis   progression   by   decreasing gingival oxidative stress [209, 221–223], and prevented steroid-induced osteonecrosis in rabbits [224, 225].

H2    may    also    exert    therapeutic    effects    in hematological system diseases. Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation is a potentially curative therapy for  many  malignant  and  nonmalignant  hematologic diseases.   However,   acute   graft-versus-host   disease (aGVHD)  is  a  lethal  complication  of hematopoietic stem cell transplantation, which limits its application. HS  administration  protected  against  lethal  aGVHD in  a  major  histocompatibility  complex-incompatible mouse bone marrow transplantation model  [226] and increased survival rates in a lethal irradiation-induced mouse model [227]. Sepsis is the most common cause of death in intensive care units. Combination therapy with H2  and hyperoxia or HS treatment provides enhanced therapeutic  efficacy via both  anti-oxidative  and  anti- inflammatory mechanisms,  and might be  a  clinically feasible approach to treat sepsis [228–231]. Other studies indicated that H2  administration accelerated recovery in aplastic anemia mice [232], increased blood alkalinity in physically active men [233, 234], inhibited collagen- induced platelet aggregation in healthy humans and rats [235],  and  elevated  serum  anti-oxidative  function  in thoroughbred horses [236].

Additionally, drinking HW improved mitochondrial

and    inflammatory   myopathies    in   humans    [237], ameliorated Duchenne muscular dystrophy in mice [238], reduced glycerol-induced rhabdomyolysis in rats  [43], and alleviated muscle fatigue caused by acute exercise in athletes [239]. In 2013, Chen, et al. showed that HS attenuated fetal bovine serum-induced vascular smooth muscle cell proliferation and neointimal hyperplasia by inhibiting ROS production and inactivating Ras-ERK1/2- MEK1/2 andAkt signaling. Thus, HS may prevent human restenosis  [49]. HS administration was also  shown to ameliorate  skeletal  muscle  [240]  and  myocardial  I/R injury in rats [112, 241].

Effects of hydrogen on cancer

A growing number ofstudies have found that human tumor cells can produce more ROS than non-transformed cell  lines,  promoting  cancer  cell  proliferation,  DNA synthesis,  angiogenesis,  invasion,  and  distal metastasis [242–244]. In light of the powerful ability ofH2 to scavenge free  radicals,  H2    administration  is  being  increasingly studied as part of anti-cancer therapies in humans and other animals. Dole, et al. noted in 1975 that hyperbaric H2 therapy caused skin tumor regression in hairless albino mice  with  squamous  cell  carcinoma   [10].  Recently, platinum nanocolloid-supplemented HW was reported to exert more rapid antioxidant activities and preferentially inhibited human tongue carcinoma cell growth as compared with normal cells  [245]. Ionizing radiation can lead to carcinogenesis, and in 2011, Zhao and colleagues first reported that HS injection protected BALB/c mice against radiation-induced thymic lymphoma [246]. Other studies demonstrated  that  drinking  HW prevented progression of   nonalcoholic    steatohepatitis    and    accompanying hepatocarcinogenesis in mice by reducing hepatic oxidative stress, inflammation, and apoptosis [134], and protected against ferric nitrilotriacetate-induced nephrotoxicity and early tumor promotional events in rats [179].

H2  can also alleviate adverse effects induced by cancer radiotherapy  or  anti-tumor drugs. Kang,  et al. suggested that daily consumption of HW could mitigate radiotherapy-induced oxidative stress and improve quality of life after radiation exposure without compromising anti-tumor effects in patients with liver tumors  [131]. Similarly, H2  administration protected against cisplatin- induced  nephrotoxicity   [60,  247],  and  doxorubicin- induced cardiac and hepatic injury [121]. These findings suggest that H2 has potential as an anti-cancer therapeutic, and could be used to reduce radio/chemotherapeutic side effects in patients.

Hydrogen in current clinical healthcare

H2 is difficult to dissolve in water, and this initially limited its therapeutic applications. In 2009, Japan solved this technical problem and produced HW. In 2012, HW

sales in Japan online alone reached 20 billion yen. In the same year, researchers from 12 developed countries, including   the   United   States   and   Germany,   began developing H2   as a healthcare product, and the global

HW market reached $22 billion. H  industries continue to

 

 

 

 

FUTURE DIRECTIONS: PROBLEMS TO BE RESOLVED

Although   H2      has   promising   preventive   and therapeutic   applications   in   various   diseases,   many problems   remain   unresolved.   Roughly   40   g    of carbohydrate is thought to enter the normal human colon each day, so enormous (12,000 ml/day) quantities of H2  should be released into the colonic lumen [249–251]. The amount of intestinal H2 produced is much larger than that of H2 absorbed from water or gas, but only the effects of exogenously administered H2 have attracted the attention of the medical field at present. However, intestinal H2 also been shown to have beneficial effects in disease remission. In a mouse model, restitution of a hydrogenase-positive E. coli strain ameliorated concanavalin A-induced hepatitis [31],  although  drinking  HW was more  effective than restitution of hydrogenase-positive bacteria in this study. The fact that some exogenous oral drugs or foods stimulate intestinal  H2   production  supports  the  development  of combination therapies in animal models and clinical trials. We propose that intestinal H2 therapies could expand the

role ofH  in disease treatment.

No H2 dose-response effects have been observed thus far. Drinking HW reduced dopaminergic neuron loss in a mouse model of Parkinson’s disease. Notably, H2 concentrations as low as 0.08 ppm exhibited nearly the same effects as saturated HW (1.5 ppmH2) [96]. After HW is consumed, most H2 in the blood is undetectable within 30 min [178], likely due to expiration from the lungs. Thus, how a low amount of HW over a short exposure period can be effective remains unknown. However, Kamimura and colleagues found that H2 could accumulate in the liver with glycogen, which may partly explain this phenomenon [59]. In another example, as a 2% gas, the amount of H2 exposed to a 60-kg person for 24 h would be 104 or more times higher than that administered by drinking saturated HW. Nevertheless, HW is as effective as, and sometimes

 

more effective than, H2 [252]. Therefore, the amount of administered H2 seems to be independent ofthe magnitude of effects in many cases.

Additionally,   the   molecular   mechanisms   and primary molecular targets of exogenously administered low-dose H2  are still unclear. Although H2 regulates the expression of various genes and protein activation states, it remains to be determined whether such modulations are the cause or result of the physiological effects of H2 . Another important question is how H2  utilizes and effects crosstalk among anti-oxidative, anti-inflammatory, anti-apoptotic,  and  other  biochemical  pathways  [89]. Far fewer clinical trials examining H2 applications have been conducted compared with the many animal model experiments. Nevertheless,  promising  applications  for H2 treatment are expected to emerge for many human diseases, and personalized treatments for patients are a therapeutic goal. Thus, appropriately designed, large-scale, prospective clinical studies are warranted to optimize H2  dose, timing, and delivery methods.

CONCLUSIONS

H2 administration is a promising therapeutic option for the treatment of a variety of diseases. This article reviewed current medical research progress with respect to H2, including its unique properties, possible mechanisms of  action,  delivery  methods,  applications  in  animal models and clinical trials, and future applications in the field. Although important questions remain unanswered, H2-based  therapies  show  great  promise  as  novel  and innovative tools to prevent  and treat human  ailments that are currently major health burdens globally. A better understanding  of H2   pharmacokinetics  and  biological mechanisms of action will no doubt advance this important molecule in clinical applications.

ACKNOWLEDGMENTS

The   authors   thank   Professor   Hanming   Jiang (Taishan   Medical   University)   for   the   design   and modification of the manuscript’s figures, and the native English-speaking scientists ofOncotarget English Edit OT (english@oncotarget.com) for their syntax and grammar review and editing.

CONFLICTS OF INTEREST

The authors declare that they have no conflicts of interest.

GRANT SUPPORT

This  work  was  supported  by  grants  from  the National Natural  Science  Foundation  of China  [grant

number 81401246,  81600360,  81771711], the College Scientific Project of Shandong Province [grant number J16LK02],   the   National   Science   and   Technology Major Projects  [grant number 2014ZX09508003], and the  Science  and  Technology  Development  Project  of Shandong Province [grant number 2014GSF118044].

REFERENCES

OhsawaI,  Ishikawa  M,  Takahashi  K,  Watanabe  M, Nishimaki K, Yamagata K, Katsura K, Katayama Y, Asoh S, Ohta  S. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by

selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med. 2007; 13:688–94.

FinkelT, Holbrook NJ. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing. Nature. 2000; 408:239–47.

FerrariR, Ceconi C, Curello  S, Cargnoni A, Pasini E, Visioli  O.  The  occurrence  of  oxidative  stress  during reperfusion in experimental animals and men. Cardiovasc Drugs Ther. 1991; 5:277–87.

VaziriND, Rodriguez-Iturbe B. Mechanisms of disease: oxidative stress and inflammation in the pathogenesis of hypertension. Nat Clin Pract Nephrol. 2006; 2:582–93.

BagulPK, Banerjee SK. Insulin resistance, oxidative stress and cardiovascular complications: role of sirtuins. Curr Pharm Des. 2013; 19:5663–77.

ElAssar M, Angulo J, Rodriguez-Manas L. Oxidative stress and vascular inflammation in aging. Free Radic Biol Med. 2013; 65:380–401.

KimYW, Byzova TV. Oxidative stress in angiogenesis and vascular disease. Blood. 2014; 123:625–31.

ReuterS,  Gupta  SC,  Chaturvedi  MM,  Aggarwal  BB. Oxidative stress, inflammation, and cancer: how are they linked? Free Radic Biol Med. 2010; 49:1603–16.

SteinhublSR. Why have antioxidants failed in clinical trials? Am J Cardiol. 2008; 101:14D–9D.

DoleM, Wilson FR, Fife WP. Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment for cancer. Science. 1975; 190:152–4.

GharibB, Hanna S, Abdallahi OM, Lepidi H, Gardette B, De Reggi M. Anti-inflammatory properties of molecular hydrogen:    investigation    on    parasite-induced    liver inflammation. C R Acad Sci III. 2001; 324:719–24.

HouZ, Luo W, Sun X, Hao S, Zhang Y, Xu F, Wang Z, Liu

Hydrogen-richsaline protects against oxidative damage and cognitive deficits after mild traumatic brain injury. Brain Res Bull. 2012; 88:560–5.

ZhangDQ, Feng H, Chen WC. Effects of hydrogen-rich saline on taurocholate-induced acute pancreatitis in rat. Evid Based Complement Alternat Med. 2013; 2013:731932.

XieK, Yu Y, Huang Y, Zheng L, Li J, Chen H, Han H, Hou L, Gong G, Wang G. Molecular hydrogen ameliorates lipopolysaccharide-induced  acute  lung  injury  in  mice through reducing inflammation and apoptosis. Shock. 2012;

37:548–55.

 

OkamotoA, Kohama K, Aoyama-Ishikawa M, Yamashita H,   Fujisaki   N,   Yamada   T,   Yumoto   T,   Nosaka   N, Naito H, Tsukahara K, Iida A, Sato K, Kotani J, et al.

Intraperitoneally administered, hydrogen-rich physiologic solution   protects   against   postoperative   ileus   and   is associated with reduced nitric oxide production. Surgery.

2016.

QiLS, Yao L, Liu W, Duan WX, Wang B, Zhang L, Zhang ZM. Sirtuin Type 1 Mediates the Retinal Protective Effect ofHydrogen-Rich Saline Against Light-Induced Damage in Rats. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015; 56:8268–79.

MuramatsuY,  Ito  M,  Oshima  T,  Kojima  S,  Ohno  K. Hydrogen-rich   water   ameliorates   bronchopulmonary dysplasia (BPD) in newborn rats. Pediatr Pulmonol. 2016.

Fernandez-GajardoR, Matamala JM, Carrasco R, Gutierrez R, Melo R, Rodrigo R. Novel therapeutic strategies for traumatic brain injury: acute antioxidant reinforcement. CNS Drugs. 2014; 28:229–48.

NakaoA,  Toyoda Y,  Sharma  P,  Evans  M,  Guthrie N. Effectiveness ofhydrogen rich water on antioxidant status of subjects with potential metabolic syndrome-an open label pilot study. J Clin Biochem Nutr. 2010; 46:140–9.

CuiW, Fang P, Zhu K, Mao Y, Gao C, Xie Y, Wang J, Shen

Hydrogen-rich waterconfers plant tolerance to mercury toxicity in alfalfa seedlings. Ecotoxicol Environ Saf. 2014; 105:103–11.

ChenM, Cui W, Zhu K, Xie Y, Zhang C, Shen W. Hydrogen- rich water alleviates aluminum-induced inhibition of root elongation in alfalfa via decreasing nitric oxide production. J Hazard Mater. 2014; 267:40–7.

LinY, Zhang W, Qi F, Cui W, Xie Y, Shen W. Hydrogen-rich water regulates cucumber adventitious root development in a heme oxygenase-1/carbon monoxide-dependent manner. J Plant Physiol. 2014; 171:1–8.

HuH, Li P, Wang Y, Gu R. Hydrogen-rich water delays postharvest ripening  and  senescence of kiwifruit. Food Chem. 2014; 156:100–9.

RenA, Liu R, Miao ZG, Zhang X, Cao PF, Chen TX, Li CY,  Shi L, Jiang AL, Zhao MW. Hydrogen-rich water regulates effects of ROS balance on morphology, growth and secondary metabolism via glutathione peroxidase in Ganoderma lucidum. Environ Microbiol. 2016.

ShaoA, Wu H, Hong Y, Tu S, Sun X, Wu Q, Zhao Q, Zhang J, Sheng J. Hydrogen-Rich Saline Attenuated Subarachnoid Hemorrhage-Induced  Early  Brain  Injury  in  Rats  by Suppressing Inflammatory Response: Possible Involvement ofNF-kappaB Pathway and NLRP3 Inflammasome. Mol Neurobiol. 2016; 53:3462–76.

TianY, Guo S, Zhang Y, Xu Y, Zhao P, Zhao X. Effects of   Hydrogen-Rich    Saline   on   Hepatectomy-Induced Postoperative Cognitive Dysfunction in Old Mice. Mol Neurobiol. 2016.

BuchholzBM, Kaczorowski DJ, Sugimoto R, Yang R, Wang Y, Billiar TR, McCurry KR, Bauer AJ, Nakao A. Hydrogen

inhalation ameliorates oxidative stress in transplantation induced  intestinal  graft  injury. Am J Transplant. 2008;

8:2015–24.

ChenH, Sun YP, Li Y, Liu WW, Xiang HG, Fan LY, Sun Q, Xu XY, Cai JM, Ruan CP, Su N, Yan RL, Sun XJ, et al. Hydrogen-rich saline ameliorates the severity of l-arginine- induced acute pancreatitis in rats. Biochem Biophys Res Commun. 2010; 393:308–13.

KawasakiH, Guan J, Tamama K. Hydrogen gas treatment prolongs replicative lifespan of bone marrow multipotential stromal cells in vitro while preserving differentiation and paracrine potentials. Biochem Biophys Res Commun. 2010; 397:608–13.

XieK, Yu Y, Zhang Z, Liu W, Pei Y, Xiong L, Hou L, Wang

Hydrogengas improves survival rate and organ damage in  zymosan-induced  generalized  inflammation  model. Shock. 2010; 34:495–501.

KajiyaM,   Sato  K,   Silva  MJ,  Ouhara  K,  Do  PM, Shanmugam  KT,  Kawai  T.  Hydrogen  from  intestinal bacteria is protective for Concanavalin A-induced hepatitis. Biochem Biophys Res Commun. 2009; 386:316–21.

KawamuraT, Huang CS, Tochigi N, Lee S, Shigemura N, Billiar TR, Okumura M, Nakao A, Toyoda Y. Inhaled hydrogen gas therapy for prevention of lung transplant- induced ischemia/reperfusion injury in rats. Transplantation. 2010; 90:1344–51.

DuH, Sheng M, Wu L, Zhang Y, Shi D, Weng Y, Xu R, Yu

Hydrogen-RichSaline Attenuates Acute Kidney Injury After Liver Transplantation via Activating p53-Mediated Autophagy. Transplantation. 2016; 100:563–70.

CaiJ, Kang Z, Liu WW, Luo X, Qiang S, Zhang JH, Ohta S, Sun X, Xu W, Tao H, Li R. Hydrogen therapy reduces apoptosis in neonatal hypoxia-ischemia rat model. Neurosci Lett. 2008; 441:167–72.

HongY, Shao A, Wang J, Chen S, Wu H, McBride DW, Wu Q, Sun X, Zhang J. Neuroprotective effect of hydrogen- rich saline against neurologic damage and apoptosis in early brain injury following subarachnoid hemorrhage: possible role of the Akt/GSK3beta signaling pathway. PLoS One.

2014; 9:e96212.

XinHG,Zhang BB, Wu ZQ, Hang XF, Xu WS, Ni W, Zhang RQ, Miao XH. Consumption of hydrogen-rich water alleviates renal injury in spontaneous hypertensive rats. Mol Cell Biochem. 2014; 392:117–24.

TaoB, Liu L, Wang N, Wang W, Jiang J, Zhang J. Effects of hydrogen-rich saline on aquaporin 1, 5 in septic rat lungs. J Surg Res. 2016; 202:291–8.

ZhangG, Gao  S, Li X, Zhang L, Tan H, Xu L, Chen Y,  Geng Y, Lin Y, Aertker B,  Sun Y. Pharmacological postconditioning with lactic acid and hydrogen rich saline alleviates myocardial reperfusion injury in rats. Sci Rep. 2015; 5:9858.

YuJ, Zhang W, Zhang R, Ruan X, Ren P, Lu B. Lactulose accelerates liver regeneration in rats by inducing hydrogen. J Surg Res. 2015; 195:128–35.

 

LeePC, Yang YY, Huang CS, Hsieh SL, Lee KC, Hsieh YC, Lee TY, Lin HC. Concomitant inhibition ofoxidative stress and  angiogenesis  by  chronic  hydrogen-rich  saline  and N-acetylcysteine treatments improves systemic, splanchnic

and hepatic hemodynamics of cirrhotic rats. Hepatol Res. 2015; 45:578–88.

LiuFT, Xu SM, Xiang ZH, Li XN, Li J, Yuan HB, Sun XJ. Molecular hydrogen suppresses reactive astrogliosis related to oxidative injury during spinal cord injury in rats. CNS Neurosci Ther. 2014; 20:778–86.

WangT, Zhao L, Liu M, Xie F, Ma X, Zhao P, Liu Y, Li J, Wang M, Yang Z, Zhang Y. Oral intake of hydrogen-rich water ameliorated chlorpyrifos-induced neurotoxicity in rats. Toxicol Appl Pharmacol. 2014; 280:169–76.

GuH,  Yang  M,  Zhao  X,  Zhao  B,  Sun  X,  Gao  X. Pretreatment with hydrogen-rich saline reduces the damage caused  by  glycerol-induced  rhabdomyolysis  and  acute kidney injury in rats. J Surg Res. 2014; 188:243–9.

NakaiY, Sato B, Ushiama S, Okada S, Abe K, Arai S. Hepatic oxidoreduction-related genes are upregulated by administration of hydrogen-saturated drinking water. Biosci Biotechnol Biochem. 2011; 75:774–6.

LiuQ, Shen WF, Sun HY, Fan DF, Nakao A, Cai JM, Yan G, Zhou WP, Shen RX, Yang JM, Sun XJ. Hydrogen-rich saline protects against liver injury in rats with obstructive

jaundice. Liver Int. 2010; 30:958–68.

XiaoM, Zhu T, Wang T, Wen FQ. Hydrogen-rich saline reduces airway remodeling via inactivation ofNF-kappaB in a murine model ofasthma. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2013; 17:1033–43.

WangC, Li J, Liu Q, Yang R, Zhang JH, Cao YP, Sun XJ. Hydrogen-rich   saline   reduces   oxidative   stress   and inflammation by inhibit of JNK and NF-kappaB activation in a rat model of amyloid-beta-induced Alzheimer’s disease. Neurosci Lett. 2011; 491:127–32.

LiuGD, Zhang  H, Wang  L,  Han  Q, Zhou  SF,  Liu  P. Molecular hydrogen regulates the expression of miR-9, miR-21 and miR-199 in LPS-activated retinal microglia cells. Int J Ophthalmol. 2013; 6:280–5.

ChenY, Jiang J, Miao H, Chen X, Sun X, Li Y. Hydrogen- rich   saline   attenuates   vascular   smooth   muscle   cell proliferation  and  neointimal  hyperplasia  by  inhibiting reactive oxygen species production and inactivating the

Ras-ERK1/2-MEK1/2 and Akt pathways. Int J Mol Med. 2013; 31:597–606.

ItohT, Fujita Y, Ito M, Masuda A, Ohno K, Ichihara M, Kojima  T,  Nozawa  Y.  Molecular  hydrogen  suppresses FcepsilonRI-mediated  signal  transduction  and  prevents degranulation   of  mast   cells.   Biochem   Biophys   Res Commun. 2009; 389:651–6.

OhtaS. Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medical  gas:  initiation,  development  and  potential  of hydrogen medicine. Pharmacol Ther. 2014; 144:1–11.

OnoH,  Nishijima  Y, Adachi  N,  Sakamoto  M,  Kudo Y,  Kaneko  K, Nakao A,  Imaoka T. A basic  study  on molecular hydrogen  (H2)  inhalation  in  acute  cerebral ischemia patients  for  safety  check  with physiological

parameters and measurement of blood H2 level. Med Gas Res. 2012; 2:21.

OnoH, Nishijima Y, Ohta  S,  Sakamoto M, Kinone K,

Horikosi T, Tamaki M, Takeshita H, Futatuki T, Ohishi

HydrogenGas Inhalation Treatment in Acute Cerebral Infarction:  A  Randomized  Controlled  Clinical   Study on  Safety  and  Neuroprotection.  Journal  of  Stroke  & Cerebrovascular Diseases. 2017.

CuiJ, Chen X, Zhai X, Shi D, Zhang R, Zhi X, Li X, Gu Z, Cao L, Weng W. Inhalation of water electrolysis-derived hydrogen ameliorates cerebral ischemia-reperfusion injury in rats – A possible new hydrogen resource for clinical use. Neuroscience. 2016; 335:232.

XinY,  Liu  H,  Zhang  P,  Chang  L,  Xie  K.  Molecular hydrogen  inhalation  attenuates  postoperative  cognitive impairment in rats. Neuroreport. 2017.

ZhouH, Fu Z, Wei Y, Liu J, Cui X, Yang W, Ding W, Pan P, Li W. Hydrogen inhalation decreases lung graft injury in brain-dead donor rats. Journal of Heart & Lung Transplantation. 2013; 32:251–8.

WatanabeS,   Fujita   M,   Ishihara   M,   Tachibana   S, Yamamoto Y, Kaji T, Kawauchi T, Kanatani Y. Protective effect of inhalation of hydrogen gas on radiation-induced dermatitis  and  skin injury in rats. J Radiat Res. 2014; 55:1107–13.

KoyamaY, Taura K, Hatano E, Tanabe K, Yamamoto G, Nakamura K, Yamanaka K, Kitamura K, Narita M, Nagata H, Yanagida A, Iida T, Iwaisako K, et al. Effects of oral intake of hydrogen water on liver fibrogenesis in mice. Hepatol Res. 2014; 44:663–77.

KamimuraN, Nishimaki K, Ohsawa I, Ohta S. Molecular hydrogen  improves  obesity  and  diabetes  by  inducing hepatic FGF21 and stimulating energy metabolism in db/db mice. Obesity (Silver Spring). 2011; 19:1396–403.

Nakashima-KamimuraN, Mori T, Ohsawa I, Asoh S, Ohta

Molecularhydrogen alleviates nephrotoxicity induced by an anti-cancer drug cisplatin without compromising anti-tumor activity in mice. Cancer Chemother Pharmacol. 2009; 64:753–61.

FuY, Ito M, Fujita Y, Ichihara M, Masuda A, Suzuki Y, Maesawa S, Kajita Y, Hirayama M, Ohsawa I, Ohta S, Ohno   K.   Molecular   hydrogen   is   protective   against

6-hydroxydopamine-induced nigrostriatal degeneration in a rat model of Parkinson’s disease. Neurosci Lett. 2009;

453:81–5.

TamakiN,  Orihuela-Campos  RC,  Fukui  M,  Ito  HO. Hydrogen-Rich  Water  Intake  Accelerates  Oral  Palatal Wound Healing via Activation of the Nrf2/Antioxidant Defense Pathways in a Rat Model. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016:5679040.

 

QianL, Shen J, Chuai Y, Cai J. Hydrogen as a new class of radioprotective agent. Int J Biol Sci. 2013; 9:887–94.

TomofujiT, Kawabata Y, Kasuyama K, Endo Y, Yoneda T, Yamane M, Azuma T, Ekuni D, Morita M. Effects of hydrogen-rich water on aging periodontal tissues in rats. Sci Rep. 2014; 4:5534.

ZhangY, Su WJ, Chen Y, Wu TY, Gong H, Shen XL, Wang YX, Sun XJ, Jiang CL. Effects of hydrogen-rich water on depressive-like behavior in mice. Sci Rep. 2016; 6:23742.

CaiJ, Kang Z, Liu K, Liu W, Li R, Zhang JH, Luo X, Sun

Neuroprotectiveeffects of hydrogen saline in neonatal hypoxia-ischemia rat model. Brain Res. 2009; 1256:129–37.

ZhaoS, Yang Y, Liu W, Xuan Z, Wu S, Yu S, Mei K, Huang Y, Zhang P, Cai J, Ni J, Zhao Y. Protective effect ofhydrogen-rich saline against radiation-induced immune dysfunction. J Cell Mol Med. 2014; 18:938–46.

GeY, Wu F, Sun X, Xiang Z, Yang L, Huang S, Lu Z, Sun Y, Yu WF. Intrathecal infusion of hydrogen-rich normal saline attenuates neuropathic pain via inhibition of activation of spinal astrocytes and microglia in rats. PLoS One. 2014;

9:e97436.

KatoS,  Saitoh  Y,  Iwai  K,  Miwa  N.  Hydrogen-rich electrolyzed  warm  water  represses  wrinkle  formation against UVA ray together with type-I collagen production and oxidative-stress diminishment in fibroblasts and cell- injury prevention in keratinocytes. J Photochem Photobiol

2012;106:24–33.

BuchholzBM, Masutani K, Kawamura T, Peng X, Toyoda Y,  Billiar  TR,  Bauer AJ,  Nakao A.  Hydrogen-enriched preservation  protects  the  isogeneic  intestinal  graft  and amends  recipient  gastric  function  during  transplantation. Transplantation. 2011; 92:985–92.

NodaK, Shigemura N, Tanaka Y, Kawamura T, Hyun Lim S, Kokubo K, Billiar TR, Bermudez CA, Kobayashi H, Nakao A. A novel method of preserving cardiac grafts using a hydrogen-rich water bath. J Heart Lung Transplant. 2013; 32:241–50.

OharazawaH, Igarashi T, Yokota T, Fujii H, Suzuki H, Machide M, Takahashi H, Ohta S, Ohsawa I. Protection of the retina by rapid diffusion of hydrogen: administration of hydrogen-loaded eye drops in retinal ischemia-reperfusion injury. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010; 51:487–92.

KubotaM, Shimmura S, Kubota S, Miyashita H, Kato N, Noda K, Ozawa Y, Usui T, Ishida S, Umezawa K, Kurihara T, Tsubota K. Hydrogen and N-acetyl-L-cysteine rescue oxidative stress-induced angiogenesis in a mouse corneal alkali-burn  model.  Invest  Ophthalmol  Vis  Sci.  2011; 52:427–33.

ZengJ, Zhang M, Sun X. Molecular hydrogen is involved in phytohormone signaling and stress responses in plants. PLoS One. 2013; 8:e71038.

ChenY, Wang M, Hu L, Liao W, Dawuda MM, Li C. Carbon Monoxide Is Involved in Hydrogen Gas-Induced Adventitious  Root  Development  in  Cucumber  under Simulated Drought Stress. Front Plant Sci. 2017; 8:128.

 

JinQ, Zhu K, Cui W, Xie Y, Han B, Shen W. Hydrogen gas acts as a novel bioactive molecule in enhancing plant tolerance  to  paraquat-induced  oxidative  stress  via  the modulation of heme oxygenase-1 signalling system. Plant Cell Environ. 2013; 36:956–69.

SuN, Wu Q, Liu Y, Cai J, Shen W, Xia K, Cui J. Hydrogen- rich  water  reestablishes  ROS  homeostasis  but  exerts differential effects on anthocyanin synthesis in two varieties of radish sprouts under UV-A irradiation. J Agric Food Chem. 2014; 62:6454–62.

XieYJ, Zhang W, Duan XL, Dai C, Zhang YH, Cui WT, Wang   R,   Shen   WB.   Hydrogen-rich   water-alleviated ultraviolet-B-triggered   oxidative   damage   is   partially associated with the manipulation of the metabolism of (iso) flavonoids and antioxidant defence in Medicago sativa. Functional Plant Biology. 2015; 42:1141–57.

XieY, Mao Y, Zhang W, Lai D, Wang Q, Shen W. Reactive Oxygen   Species-Dependent   Nitric   Oxide   Production Contributes to Hydrogen-Promoted Stomatal Closure in Arabidopsis. Plant Physiol. 2014; 165:759–73.

XieY, Mao Y, Lai D, Zhang W, Shen W. H(2) enhances arabidopsis  salt  tolerance  by  manipulating  ZAT10/12- mediated  antioxidant  defence  and  controlling  sodium exclusion. PLoS One. 2012; 7:e49800.

CuiW, Gao C, Fang P, Lin G, Shen W. Alleviation of cadmium toxicity in Medicago sativa by hydrogen-rich water. J Hazard Mater. 2013; 260:715–24.

ThauerRK, Jungermann K, Decker K. Energy conservation in chemotrophic anaerobic bacteria. Bacteriol Rev. 1977; 41:100–80.

JahngJ,  Jung  IS,  Choi  EJ,  Conklin  JL,  Park  H.  The effects  of  methane  and  hydrogen  gases  produced  by enteric bacteria on ileal motility and colonic transit time. Neurogastroenterol Motil. 2012; 24:185–90, e92.

KajiyaM, Silva MJ, Sato K, Ouhara K, Kawai T. Hydrogen mediates suppression of colon inflammation induced by dextran sodium sulfate. Biochem Biophys Res Commun. 2009; 386:11–5.

SuzukiY,  Sano  M,  Hayashida  K,  Ohsawa  I,  Ohta  S, Fukuda K. Are the effects of alpha-glucosidase inhibitors on  cardiovascular  events  related  to  elevated  levels  of hydrogen gas in the gastrointestinal tract? FEBS Lett. 2009;

583:2157–9.

ShimouchiA, Nose K, Takaoka M, Hayashi H, Kondo T. Effect of dietary turmeric on breath hydrogen. Dig Dis Sci. 2009; 54:1725–9.

ChenX, Zuo Q, Hai Y, Sun XJ. Lactulose: an indirect antioxidant ameliorating inflammatory bowel disease by increasing hydrogen production. Med Hypotheses. 2011; 76:325–7.

ChenX, Zhai X, Shi J, Liu WW, Tao H, Sun X, Kang Z. Lactulose mediates suppression of dextran sodium sulfate- induced   colon   inflammation  by   increasing  hydrogen production. Dig Dis Sci. 2013; 58:1560–8.

 

OhtaS. Recent progress toward hydrogen medicine: potential of molecular  hydrogen  for  preventive  and  therapeutic applications. Curr Pharm Des. 2011; 17:2241–52.

OhtaS.  Molecular hydrogen  is  a  novel  antioxidant  to efficiently reduce oxidative stress with potential for the improvement ofmitochondrial diseases. Biochim Biophys Acta. 2012; 1820:586–94.

AbrainiJH, Gardette-Chauffour MC, Martinez E, Rostain JC, Lemaire C. Psychophysiological reactions in humans during an open sea dive to 500 m with a hydrogen-helium- oxygen mixture. J Appl Physiol (1985). 1994; 76:1113–8.

LilloRS,   Parker   EC,   Porter   WR.   Decompression comparison of helium and hydrogen in rats. J Appl Physiol

(1985). 1997; 82:892–901.

FontanariP, Badier M, Guillot C, Tomei C, Burnet H, Gardette B, Jammes Y. Changes in maximal performance of inspiratory and skeletal muscles during and after the 7.1-MPa Hydra 10 record human dive. Eur J Appl Physiol. 2000; 81:325–8.

HayashidaK, Sano M, Ohsawa I, Shinmura K, Tamaki K, Kimura K, Endo J, Katayama T, Kawamura A, Kohsaka S, Makino S, Ohta S, Ogawa S, et al. Inhalation ofhydrogen

gas reduces infarct size in the rat model of myocardial ischemia-reperfusion   injury.   Biochem   Biophys   Res Commun. 2008; 373:30–5.

NagataK, Nakashima-Kamimura N, Mikami T, Ohsawa I, Ohta S. Consumption of molecular hydrogen prevents the stress-induced impairments in hippocampus-dependent learning tasks during chronic physical restraint in mice. Neuropsychopharmacology. 2009; 34:501–8.

FujitaK,  Seike  T,  Yutsudo  N,  Ohno  M,  Yamada  H, Yamaguchi H, Sakumi K, Yamakawa Y, Kido MA, Takaki A, Katafuchi T, Tanaka Y, Nakabeppu Y, et al. Hydrogen in

drinking water reduces dopaminergic neuronal loss in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine mouse model ofParkinson’s disease. PLoS One. 2009; 4:e7247.

ItoM, Hirayama M, Yamai K, Goto S, Ichihara M, Ohno K. Drinking hydrogen water and intermittent hydrogen gas exposure, but not lactulose or continuous hydrogen gas exposure, prevent 6-hydorxydopamine-induced Parkinson’s disease in rats. Med Gas Res. 2012; 2:15.

YoritakaA, Takanashi M, Hirayama M, Nakahara T, Ohta S, Hattori  N.  Pilot  study  of H(2)  therapy  in  Parkinson’s disease: a randomized double-blind placebo-controlled trial. Mov Disord. 2013; 28:836–9.

BrennerS. Parkinson’s disease may be due to failure of melanin  in  the  Substantia Nigra  to  produce  molecular hydrogen from dissociation of water, to protect the brain from oxidative stress. Med Hypotheses. 2014; 82:503.

LiJ, Wang C, Zhang JH, Cai JM, Cao YP, Sun XJ. Hydrogen- rich saline improves memory function in a rat model of amyloid-beta-induced Alzheimer’s disease by reduction of oxidative stress. Brain Res. 2010; 1328:152–61.

BaiX, Liu S, Yuan L, Xie Y, Li T, Wang L, Wang X, Zhang T, Qin S, Song G, Ge L, Wang Z. Hydrogen-rich saline mediates neuroprotection through the regulation of

endoplasmic reticulum stress and autophagy under hypoxia- ischemia neonatal brain injury in mice. Brain Res. 2016.

GuY, Huang CS, Inoue T, Yamashita T, Ishida T, Kang KM, Nakao A. Drinking hydrogen water ameliorated cognitive impairment in senescence-accelerated mice. J Clin Biochem Nutr. 2010; 46:269–76.

JiX, Tian Y, Xie K, Liu W, Qu Y, Fei Z. Protective effects of hydrogen-rich saline in a rat model of traumatic brain injury via reducing oxidative stress. J Surg Res. 2012; 178:e9–16.

LiQ, Yu P, Zeng Q, Luo B, Cai S, Hui K, Yu G, Zhu C, Chen X, Duan M, Sun X. Neuroprotective Effect of Hydrogen- Rich Saline in Global Cerebral Ischemia/Reperfusion Rats: Up-Regulated Tregs and Down-Regulated miR-21, miR- 210 and NF-kappaB Expression. Neurochem Res. 2016.

CuiJ, Chen X, Zhai X, Shi D, Zhang R, Zhi X, Li X, Gu Z, Cao L, Weng W, Zhang J, Wang L, Sun X, et al. Inhalation of water electrolysis-derived hydrogen ameliorates cerebral ischemia-reperfusion  injury  in  rats  –  A  possible  new hydrogen resource for clinical use. Neuroscience. 2016;

335:232–41.

GaoY, Gui Q, Jin L, Yu P, Wu L, Cao L, Wang Q, Duan M. Hydrogen-rich saline attenuates hippocampus endoplasmic reticulum stress after cardiac arrest in rats. Neurosci Lett. 2017; 640:29–36.

ZhuangZ,  Sun  XJ,  Zhang  X,  Liu  HD, You WC,  Ma CY, Zhu L, Zhou ML,  Shi JX. Nuclear factor-kappaB/ Bcl-XL pathway is involved in the protective effect of

hydrogen-rich saline on the brain following experimental subarachnoid hemorrhage in rabbits. J Neurosci Res. 2013;

91:1599–608.

MatchettGA, Fathali N, Hasegawa Y, Jadhav V, Ostrowski

RP, Martin RD, Dorotta IR, Sun X, Zhang JH. Hydrogen gas is ineffective in moderate and severe neonatal hypoxia- ischemia rat models. Brain Res. 2009; 1259:90–7.

TakeuchiS,  Nagatani  K,  Otani  N,  Wada  K,  Mori  K. Hydrogen  does  not  Exert  Neuroprotective  Effects  or Improve Functional Outcomes in Rats After Intracerebral Hemorrhage. Turk Neurosurg. 2016; 26:854–9.

ChenC, Chen Q, Mao Y, Xu S, Xia C, Shi X, Zhang JH, Yuan H, Sun X. Hydrogen-rich saline protects against spinal cord injury in rats. Neurochem Res. 2010; 35:1111–8.

ZhaoM,  Liu  MD,  Pu YY, Wang  D, Xie Y, Xue  GC, Jiang Y, Yang QQ, Sun XJ, Cao L. Hydrogen-rich water improves neurological functional recovery in experimental autoimmune  encephalomyelitis  mice.  J Neuroimmunol. 2016; 294:6–13.

SunQ, Kang Z, Cai J, Liu W, Liu Y, Zhang JH, Denoble PJ, Tao H, Sun X. Hydrogen-rich saline protects myocardium against ischemia/reperfusion injury in rats. Exp Biol Med (Maywood). 2009; 234:1212–9.

 

JingL, Wang Y, Zhao XM, Zhao B, Han JJ, Qin SC, Sun XJ. Cardioprotective Effect of Hydrogen-rich Saline on Isoproterenol-induced Myocardial Infarction in Rats. Heart Lung Circ. 2015; 24:602–10.

PanZ, Zhao Y, Yu H, Liu D, Xu H. Effect of hydrogen- rich saline on cardiomyocyte autophagy during myocardial ischemia-reperfusion in aged rats.  [Article in Chinese]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015; 95:2022–6.

YueL, Li H, Zhao Y, Li J, Wang B. Effects of hydrogen-rich saline  on  Akt/GSK3beta  signaling  pathways  and  cardiac function during myocardial ischemia-reperfusion in rats. [Article in Chinese]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015; 95:1483–7.

KnightRJ, Dikman S, Liu H, Martinelli GP. Cold ischemic injury accelerates the progression to chronic rejection in a rat cardiac allograft model. Transplantation. 1997; 64:1102–7.

TanakaM, Mokhtari GK, Terry RD, Gunawan F, Balsam LB, Hoyt G, Lee KH, Tsao PS, Robbins RC. Prolonged cold ischemia in rat cardiac allografts promotes ischemia-

reperfusion injury and the development of graft coronary artery disease in a linear fashion. J Heart Lung Transplant. 2005; 24:1906–14.

SchibilskyD, Beyersdorf F, Goebel U. Re: Amelioration of rat cardiac cold ischemia/reperfusion injury with inhaled hydrogen  or  carbon  monoxide,  or  both.  J  Heart  Lung Transplant. 2010; 29:1442; discussion -3.

NodaK, Tanaka Y, Shigemura N, Kawamura T, Wang Y, Masutani K, Sun X, Toyoda Y, Bermudez CA, Nakao A. Hydrogen-supplemented drinking water protects cardiac allografts   from   inflammation-associated   deterioration. Transpl Int. 2012; 25:1213–22.

YuYS, Zheng H. Chronic hydrogen-rich saline treatment reduces  oxidative  stress  and  attenuates  left  ventricular hypertrophy in spontaneous hypertensive rats. Mol Cell Biochem. 2012; 365:233–42.

GaoY, Yang H, Fan Y, Li L, Fang J, Yang W. Hydrogen- Rich  Saline Attenuates  Cardiac  and  Hepatic  Injury  in Doxorubicin Rat Model by Inhibiting Inflammation and Apoptosis. Mediators Inflamm. 2016; 2016:1320365.

HuoTT, Zeng Y, Liu XN, Sun L, Han HZ, Chen HG, Lu ZH, Huang Y, Nie H, Dong HL, Xie KL, Xiong LZ. Hydrogen- rich saline improves survival and neurological outcome

after cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation in rats. Anesth Analg. 2014; 119:368–80.

QianL, Cao F, Cui J, Wang Y, Huang Y, Chuai Y, Zaho L, Jiang H, Cai J. The potential cardioprotective effects of hydrogen in irradiated mice. J Radiat Res. 2010; 51:741–7.

HayashidaK, Sano M, Kamimura N, Yokota T, Suzuki M, Maekawa Y, Kawamura A, Abe T, Ohta S, Fukuda K, Hori S. H(2) gas improves functional outcome after cardiac arrest

to an extent comparable to therapeutic hypothermia in a rat model. J Am Heart Assoc. 2012; 1:e003459.

OhsawaI, Nishimaki K, Yamagata K, Ishikawa M, Ohta S. Consumption of hydrogen water prevents atherosclerosis in apolipoprotein E knockout mice. Biochem Biophys Res Commun. 2008; 377:1195–8.

QinZX, Yu P, Qian DH, Song MB, Tan H, Yu Y, Li W, Wang H, Liu J, Wang Q, Sun XJ, Jiang H, Zhu JK, et al.  Hydrogen-rich  saline  prevents  neointima  formation after carotid balloon injury by suppressing ROS and the TNF-alpha/NF-kappaB  pathway. Atherosclerosis.  2012;

220:343–50.

HongY, Guo S, Chen S, Sun C, Zhang J, Sun X. Beneficial effect ofhydrogen-rich saline on cerebral vasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage in rats. J Neurosci Res. 2012; 90:1670–80.

XiaC, Liu W, Zeng D, Zhu L, Sun X. Effect ofhydrogen- rich water on oxidative stress, liver function, and viral load in patients with chronic hepatitis B. Clin Transl Sci. 2013; 6:372–5.

FukudaK, Asoh S, Ishikawa M, Yamamoto Y, Ohsawa I, Ohta S. Inhalation of hydrogen gas suppresses hepatic injury caused by ischemia/reperfusion through reducing oxidative stress. Biochem Biophys Res Commun. 2007; 361:670–4.

LiuY, Yang L, Tao K, Vizcaychipi MP, Lloyd DM, Sun X, Irwin MG, Ma D, Yu W. Protective effects of hydrogen enriched saline on liver ischemia reperfusion injury by reducing  oxidative  stress  and  HMGB1  release.  BMC Gastroenterol. 2014; 14:12.

KangKM, Kang YN, Choi IB, Gu Y, Kawamura T, Toyoda Y, Nakao A. Effects of drinking hydrogen-rich water on the quality of life of patients treated with radiotherapy for liver tumors. Med Gas Res. 2011; 1:11.

ZhangJY, Song SD, Pang Q, Zhang RY, Wan Y, Yuan DW, Wu QF, Liu C. Hydrogen-rich water protects against acetaminophen-induced hepatotoxicity in mice. World J Gastroenterol. 2015; 21:4195–209.

LiuQ, Li BS, Song YJ, Hu MG, Lu JY, Gao A, Sun XJ, Guo XM, Liu R. Hydrogen-rich saline protects against mitochondrial  dysfunction  and  apoptosis  in  mice  with obstructive jaundice. Mol Med Rep. 2016; 13:3588–96.

KawaiD, Takaki A, Nakatsuka A, Wada J, Tamaki N, Yasunaka T, Koike K, Tsuzaki R, Matsumoto K, Miyake Y, Shiraha H, Morita M, Makino H, et al. Hydrogen-rich water

prevents progression of nonalcoholic steatohepatitis and accompanying hepatocarcinogenesis in mice. Hepatology. 2012; 56:912–21.

TanYC, Xie F, Zhang HL, Zhu YL, Chen K, Tan HM, Hu BS, Yang JM, Tan JW. Hydrogen-rich saline attenuates postoperative liver failure after major hepatectomy in rats. Clin Res Hepatol Gastroenterol. 2014; 38:337–45.

ShiQ, Chen C, Deng WH, Wang P, Zuo T, Zhao L, Yu J, Zhao KL, Mei FC, Li C, Wang GR, Wang WX. Hydrogen- Rich  Saline Attenuates Acute  Hepatic  Injury  in Acute Necrotizing Pancreatitis by Inhibiting Inflammation and Apoptosis,  Involving  JNK  and  p38  Mitogen-Activated Protein   Kinase-dependent   Reactive   Oxygen   Species. Pancreas. 2016; 45:1424–31.

ZhaiX, Chen X, Lu J, Zhang Y, Sun X, Huang Q, Wang

Hydrogen-richsaline  improves  nonalcoholic  fatty

 

liver disease by alleviating oxidative stress and activating hepatic PPARalpha and PPARgamma. Mol Med Rep. 2017;

15:1305–12.

CicaleseL, Sileri P, Green M, Abu-Elmagd K, Kocoshis S, Reyes J. Bacterial translocation in clinical intestinal transplantation. Transplantation. 2001; 71:1414–7.

AkcakayaA,  Alimoglu  O,  Sahin  M,  Abbasoglu  SD. Ischemia-reperfusion injury following superior mesenteric artery occlusion and strangulation obstruction. J Surg Res. 2002; 108:39–43.

ZhengX, Mao Y, Cai J, Li Y, Liu W, Sun P, Zhang JH, Sun X, Yuan H. Hydrogen-rich saline protects against intestinal ischemia/reperfusion injury in rats. Free Radic Res. 2009; 43:478–84.

ChenH, Sun YP, Hu PF, Liu WW, Xiang HG, Li Y, Yan RL, Su N, Ruan CP, Sun XJ, Wang Q. The effects of hydrogen- rich  saline on the contractile and structural changes of intestine induced by ischemia-reperfusion in rats. J Surg Res. 2011; 167:316–22.

ShigetaT, Sakamoto S, Li XK, Cai S, Liu C, Kurokawa R, Nakazawa A, Kasahara M, Uemoto S. Luminal injection of hydrogen-rich solution attenuates intestinal ischemia- reperfusion injury in rats. Transplantation. 2015; 99:500–7.

HeJ, Xiong S, Zhang J, Wang J, Sun A, Mei X, Sun X, Zhang  C, Wang  Q. Protective  effects  of hydrogen-rich saline on ulcerative colitis rat model. J Surg Res. 2013; 185:174–81.

OkamotoA, Kohama K, Aoyama-Ishikawa M, Yamashita H,   Fujisaki   N,   Yamada   T,   Yumoto   T,   Nosaka   N, Naito H, Tsukahara K, Iida A, Sato K, Kotani J, et al.

Intraperitoneally administered, hydrogen-rich physiologic solution   protects   against   postoperative   ileus   and   is associated with reduced nitric oxide production. Surgery. 2016; 160:623–31.

LiuX, Chen Z, Mao N, Xie Y. The protective of hydrogen on stress-induced gastric ulceration. Int Immunopharmacol. 2012; 13:197–203.

ZhangJY, Wu QF, Wan Y, Song SD, Xu J, Xu XS, Chang HL, Tai MH, Dong YF, Liu C. Protective role of hydrogen- rich water on aspirin-induced gastric mucosal damage in rats. World J Gastroenterol. 2014; 20:1614–22.

XueJ, Shang G, Tanaka Y, Saihara Y, Hou L, Velasquez N, Liu W, Lu Y. Dose-dependent inhibition of gastric injury by hydrogen in alkaline electrolyzed drinking water. BMC Complement Altern Med. 2014; 14:81.

LuoZL, Cheng L, Ren JD, Fang C, Xiang K, Xu HT, Tang LJ, Wang T, Tian FZ. Hydrogen-rich saline protects against ischemia/reperfusion injury in grafts after pancreas transplantations  by  reducing  oxidative  stress  in  rats. Mediators Inflamm. 2015; 2015:281985.

GrundySM, Brewer HB Jr, Cleeman JI,  Smith  SC Jr, Lenfant C. Definition of metabolic syndrome: report of the National Heart, Lung, and Blood Institute/American Heart Association conference on scientific issues related to definition. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2004; 24:e13–8.

FurukawaS, Fujita T, Shimabukuro M, Iwaki M, Yamada

Y, Nakajima Y, Nakayama O, Makishima M, Matsuda M, Shimomura I. Increased oxidative stress in obesity and its impact on metabolic syndrome. J Clin Invest. 2004;

114:1752–61.

NishimuraN,   Tanabe   H,  Adachi   M,  Yamamoto   T, Fukushima M. Colonic hydrogen generated from fructan diffuses into the abdominal cavity and reduces adipose mRNA  abundance  of cytokines  in  rats.  J  Nutr.  2013; 143:1943–9.

SongG, Li M, Sang H, Zhang L, Li X, Yao S, Yu Y, Zong C, Xue Y, Qin S. Hydrogen-rich water decreases serum LDL- cholesterol levels and improves HDL function in patients with potential metabolic  syndrome. J Lipid Res. 2013;

54:1884–93.

HashimotoM, Katakura M, Nabika T, Tanabe Y, Hossain S, Tsuchikura S, Shido O. Effects ofhydrogen-rich water on abnormalities in a SHR.Cg-Leprcp/NDmcr rat – a metabolic syndrome rat model. Med Gas Res. 2011; 1:26.

ZongC, Song G, Yao S, Li L, Yu Y, Feng L, Guo S, Luo T,  Qin  S. Administration  of hydrogen-saturated  saline decreases plasma low-density lipoprotein cholesterol levels and improves high-density lipoprotein function in high-fat diet-fed hamsters. Metabolism. 2012; 61:794–800.

KajiyamaS, Hasegawa G, Asano M, Hosoda H, Fukui M, Nakamura N, Kitawaki J, Imai S, Nakano K, Ohta M, Adachi T, Obayashi H, Yoshikawa T. Supplementation of hydrogen-rich water improves lipid and glucose metabolism

in  patients  with  type  2  diabetes  or  impaired  glucose tolerance. Nutr Res. 2008; 28:137–43.

AmitaniH, Asakawa A, Cheng K, Amitani M, Kaimoto K, Nakano M, Ushikai M, Li Y, Tsai M, Li JB, Terashi M, Chaolu H, Kamimura R, et al. Hydrogen improves glycemic

control  in  type1  diabetic  animal  model  by  promoting glucose uptake  into  skeletal muscle.  PLoS  One.  2013;

8:e53913.

ShiJ, Yao F, Zhong C, Pan X, Yang Y, Lin Q. Hydrogen saline is protective for acute lung ischaemia/reperfusion injuries in rats. Heart Lung Circ. 2012; 21:556–63.

LiH, Zhou R, Liu J, Li Q, Zhang J, Mu J, Sun X. Hydrogen- rich saline attenuates lung ischemia-reperfusion injury in rabbits. J Surg Res. 2012; 174:e11–6.

ZhouH, Fu Z, Wei Y, Liu J, Cui X, Yang W, Ding W, Pan P, Li W. Hydrogen inhalation decreases lung graft injury in brain-dead donor rats. J Heart Lung Transplant. 2013; 32:251–8.

MengC, Ma L, Niu L, Cui X, Liu J, Kang J, Liu R, Xing J, Jiang C, Zhou H. Protection of donor lung inflation in the setting of cold ischemia against ischemia-reperfusion injury with carbon monoxide, hydrogen, or both in rats. Life Sci. 2016; 151:199–206.

ZhaiY, Zhou X, Dai Q, Fan Y, Huang X. Hydrogen-rich saline ameliorates lung injury associated with cecal ligation and puncture-induced sepsis in rats. Exp Mol Pathol. 2015; 98:268–76.

 

LiY,  Xie  K,  Chen  H,  Wang  G, Yu Y.  Hydrogen  gas inhibits high-mobility group box 1 release in septic mice by upregulation of heme oxygenase 1. J Surg Res. 2015; 196:136–48.

SunQ, Cai J, Liu S, Liu Y, Xu W, Tao H, Sun X. Hydrogen- rich  saline  provides  protection  against  hyperoxic  lung injury. J Surg Res. 2011; 165:e43–9.

KawamuraT, Wakabayashi N, Shigemura N, Huang CS, Masutani K, Tanaka Y, Noda K, Peng X, Takahashi T, Billiar TR, Okumura M, Toyoda Y, Kensler TW, et al.

Hydrogen gas reduces hyperoxic lung injury via the Nrf2 pathway in vivo. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2013; 304:L646–56.

ChenX,  Liu  Q,  Wang  D,  Feng  S,  Zhao  Y,  Shi  Y. Protective Effects of Hydrogen-Rich Saline on Rats with Smoke Inhalation Injury. Oxid Med Cell Longev. 2015; 2015:106836.

LiuS, Liu K, Sun Q, Liu W, Xu W, Denoble P, Tao H, Sun X. Consumption of hydrogen water reduces paraquat- induced acute lung injury in rats. J Biomed Biotechnol. 2011; 2011:305086.

WangY, Jing L, Zhao XM, Han JJ, Xia ZL, Qin SC, Wu YP, Sun XJ. Protective effects of hydrogen-rich saline on monocrotaline-induced pulmonary hypertension in a rat model. Respir Res. 2011; 12:26.

FangY, Fu XJ, Gu C, Xu P, Wang Y, Yu WR, Sun Q, Sun XJ, Yao M. Hydrogen-rich saline protects against acute lung injury induced by extensive burn in rat model. J Burn Care Res. 2011; 32:e82–91.

NingY, Shang Y, Huang H, Zhang J, Dong Y, Xu W, Li Q. Attenuation of cigarette smoke-induced airway mucus production by hydrogen-rich  saline in rats. PLoS  One. 2013; 8:e83429.

PericoN, Cattaneo D, Sayegh MH, Remuzzi G. Delayed graft  function  in  kidney  transplantation.  Lancet.  2004; 364:1814–27.

ZhangZ, Haimovich B, Kwon YS, Lu T, Fyfe-Kirschner B,  Olweny  EO.  Unilateral  Partial  Nephrectomy  with Warm Ischemia Results in Acute Hypoxia Inducible Factor 1-Alpha (HIF-1alpha) and Toll-Like Receptor 4 (TLR4) Overexpression  in  a  Porcine  Model.  PLoS  One.  2016;

11:e0154708.

YeungKK, Richir M, Hanrath P, Teerlink T, Kompanowska- Jezierska  E,  Musters  RJ,  van  Leeuwen  PA,  Wisselink W, Tangelder GJ. Infrarenal aortic-clamping after renal

ischaemia aggravates acute renal failure. Eur J Clin Invest. 2011; 41:605–15.

SunL,  Dutta  RK,  Xie  P,  Kanwar  YS.  myo-Inositol Oxygenase  Overexpression  Accentuates  Generation  of Reactive Oxygen Species and Exacerbates Cellular Injury following High Glucose Ambience: A New Mechanism

Relevant To The Pathogenesis OfDiabetic Nephropathy. J Biol Chem. 2016; 291:5688–707.

daSilva Cristino Cordeiro V, de Bem GF, da Costa CA, Santos IB, de Carvalho LC, Ognibene DT, da Rocha AP, de

Carvalho JJ, de Moura RS, Resende AC. Euterpe oleracea Mart. seed extract protects against renal injury in diabetic and spontaneously hypertensive rats: role of inflammation and oxidative stress. Eur J Nutr. 2017.

WangF, Yu G, Liu SY, Li JB, Wang JF, Bo LL, Qian LR, Sun XJ, Deng XM. Hydrogen-rich saline protects against renal ischemia/reperfusion injury in rats. J Surg Res. 2011; 167:e339–44.

LiJ, Hong Z, Liu H, Zhou J, Cui L, Yuan S, Chu X, Yu P. Hydrogen-Rich Saline Promotes the Recovery ofRenal Function  after Ischemia/Reperfusion Injury in Rats via Anti-apoptosis and Anti-inflammation. Front Pharmacol. 2016; 7:106.

AbeT, Li XK, Yazawa K, Hatayama N, Xie L, Sato B, Kakuta Y,  Tsutahara  K,  Okumi  M,  Tsuda  H,  Kaimori JY, Isaka Y, Natori M, et al. Hydrogen-rich University

of Wisconsin  solution  attenuates  renal  cold  ischemia- reperfusion injury. Transplantation. 2012; 94:14–21.

CardinalJS,  Zhan  J,  Wang Y,  Sugimoto  R,  Tsung A, McCurry KR, Billiar TR, Nakao A. Oral hydrogen water prevents chronic allograft nephropathy in rats. Kidney Int. 2010; 77:101–9.

LiFY, Zhu SX, Wang ZP, Wang H, Zhao Y, Chen GP. Consumption of hydrogen-rich water protects against ferric nitrilotriacetate-induced nephrotoxicity  and  early tumor promotional  events  in rats. Food  Chem Toxicol. 2013;

61:248–54.

KatakuraM, Hashimoto M, Tanabe Y, Shido O. Hydrogen- rich  water  inhibits  glucose  and  alpha,beta  -dicarbonyl compound-induced reactive oxygen species production in the SHR.Cg-Leprcp/NDmcr rat kidney. Med Gas Res. 2012;

2:18.

XuB, Zhang YB, Li ZZ, Yang MW, Wang S, Jiang DP. Hydrogen-rich saline ameliorates renal injury induced by unilateral ureteral obstruction in rats. Int Immunopharmacol. 2013; 17:447–52.

LiuW, Dong XS, Sun YQ, Liu Z. A novel fluid resuscitation protocol: provide more protection on acute kidney injury during septic shock in rats. Int J Clin Exp Med. 2014; 7:919–26.

ShiQ, Liao KS, Zhao KL, Wang WX, Zuo T, Deng WH, Chen C, Yu J, Guo WY, He XB, Abliz A, Wang P, Zhao L. Hydrogen-rich saline attenuates acute renal injury in sodium

taurocholate-induced severe acute pancreatitis by inhibiting ROS and NF-kappaB pathway. Mediators Inflamm. 2015;

2015:685043.

GuoSX, Fang Q, You CG, Jin YY, Wang XG, Hu XL, Han CM. Effects of hydrogen-rich saline on early acute kidney injury in severely burned rats by suppressing oxidative stress induced apoptosis and inflammation. J Transl Med. 2015; 13:183.

MatsumotoS,    Ueda    T,    Kakizaki    H.    Effect    of supplementation with hydrogen-rich water in patients with interstitial  cystitis/painful  bladder  syndrome.  Urology. 2013; 81:226–30.

 

MeistrichML, Finch MV, Hunter N, Milas L. Cytotoxic effects ofWR-2721 on mouse testicular cells. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1984; 10:1551–4.

ColpiGM, Contalbi GF, Nerva F, Sagone P, Piediferro G. Testicular function following chemo-radiotherapy. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2004; 113 Suppl 1: S2–6.

ChuaiY, Shen J, Qian L, Wang Y, Huang Y, Gao F, Cui J, Ni J, Zhao L, Liu S, Sun X, Li B, Cai J. Hydrogen-rich saline protects spermatogenesis and hematopoiesis in irradiated BALB/c mice. Med Sci Monit. 2012; 18:BR89–94.

ChuaiY, Gao F, Li B, Zhao L, Qian L, Cao F, Wang L, Sun X, Cui J, Cai J. Hydrogen-rich saline attenuates radiation- induced male germ  cell loss in mice through reducing hydroxyl radicals. Biochem J. 2012; 442:49–56.

JiangZ, Xu B, Yang M, Li Z, Zhang Y, Jiang D. Protection by hydrogen against gamma ray-induced testicular damage in rats. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2013; 112:186–91.

JiangD, Wu D, Zhang Y, Xu B, Sun X, Li Z. Protective effects of hydrogen rich saline solution on experimental testicular ischemia-reperfusion injury in rats. J Urol. 2012; 187:2249–53.

GeL, Wei LH, Du CQ, Song GH, Xue YZ, Shi HS, Yang M, Yin XX, Li RT, Wang XE, Wang Z, Song WG. Hydrogen- rich  saline  attenuates  spinal  cord  hemisection-induced testicular injury in rats. Oncotarget. 2017; 8:42314–42331. https://doi.org/10.18632/oncotarget.15876.

LiS, Lu D, Zhang Y. Long-term treatment of hydrogen-rich saline abates testicular oxidative stress induced by nicotine in mice. J Assist Reprod Genet. 2014; 31:109–14.

FanM, Xu X, He X, Chen L, Qian L, Liu J, Qing J, Chao Z, Sun X. Protective effects of hydrogen-rich saline against erectile dysfunction in a streptozotocin induced diabetic rat model. J Urol. 2013; 190:350–6.

YangX, Guo L, Sun X, Chen X, Tong X. Protective effects of hydrogen-rich saline in preeclampsia rat model. Placenta. 2011; 32:681–6.

MengX, Chen H, Wang G, Yu Y, Xie K. Hydrogen-rich saline  attenuates  chemotherapy-induced  ovarian  injury via regulation of oxidative stress. Exp Ther Med. 2015; 10:2277–82.

HughesWF. Quantitation of ischemic damage in the rat retina. Exp Eye Res. 1991; 53:573–82.

LiuH,  Hua  N,  Xie  K,  Zhao  T, Yu Y.  Hydrogen-rich saline  reduces  cell  death  through  inhibition  of  DNA oxidative stress and overactivation of poly (ADP-ribose) polymerase-1 in retinal ischemia-reperfusion injury. Mol Med Rep. 2015; 12:2495–502.

WangR,  Wu   J,   Chen   Z,  Xia   F,   Sun   Q,   Liu   L. Postconditioning with inhaled hydrogen promotes survival of retinal ganglion cells in a rat model of retinal ischemia/ reperfusion injury. Brain Res. 2016; 1632:82–90.

ZhangQ,  Tao Y,  Zhang  ZM.  Hydrogen-rich  Saline  is ineffective in oxygen-induced retinopathy. Life Sci. 2016; 153:17–22.

WeiL, Ge L, Qin S, Shi Y, Du C, Du H, Liu L, Yu Y, Sun

Hydrogen-richsaline protects retina against glutamate- induced excitotoxic injury in guinea pig. Exp Eye Res. 2012; 94:117–27.

SunJC, Xu T, Zuo Q, Wang RB, Qi AQ, Cao WL, Sun AJ, Sun XJ, Xu J. Hydrogen-rich saline promotes survival of retinal ganglion cells in a rat model of optic nerve crush. PLoS One. 2014; 9:e99299.

ChenT, Tao Y, Yan W, Yang G, Chen X, Cao R, Zhang L, Xue J, Zhang Z. Protective effects of hydrogen-rich saline against   N-methyl-N-nitrosourea-induced   photoreceptor degeneration. Exp Eye Res. 2016; 148:65–73.

Kikkawa YS,Nakagawa T, Taniguchi M, Ito J. Hydrogen protects  auditory hair  cells  from  cisplatin-induced  free radicals. Neurosci Lett. 2014; 579:125–9.

TauraA,  Kikkawa YS,  Nakagawa  T,  Ito  J.  Hydrogen protects  vestibular  hair  cells  from  free  radicals.  Acta Otolaryngol Suppl. 2010: 95–100.

LinY, Kashio A, Sakamoto T, Suzukawa K, Kakigi A, Yamasoba T. Hydrogen in drinking water attenuates noise- induced hearing loss in guinea pigs. Neurosci Lett. 2011; 487:12–6.

ChenL, Yu N, Lu Y, Wu L, Chen D, Guo W, Zhao L, Liu M, Yang  S,  Sun X, Zhai  S. Hydrogen-saturated  saline protects intensive narrow band noise-induced hearing loss in guinea pigs through an antioxidant effect. PLoS One. 2014; 9:e100774.

KuriokaT, Matsunobu T, Satoh Y, Niwa K, Shiotani A. Inhaled hydrogen  gas therapy  for prevention  of noise- induced hearing loss through reducing reactive oxygen species. Neurosci Res. 2014; 89:69–74.

YuS, Zhao C, Che N, Jing L, Ge R. Hydrogen-rich saline attenuates eosinophil activation in a guinea pig model of allergic rhinitis via reducing oxidative stress. J Inflamm (Lond). 2017; 14:1.

MeiK, Zhao S, Qian L, Li B, Ni J, Cai J. Hydrogen protects rats from dermatitis caused by local radiation. J Dermatolog Treat. 2014; 25:182–8.

GuoZ, Zhou B, Li W, Sun X, Luo D. Hydrogen-rich saline protects against ultraviolet B radiation injury in rats. J Biomed Res. 2012; 26:365–71.

ShinMH, Park R, Nojima H, Kim HC, Kim YK, Chung JH. Atomic hydrogen surrounded by water molecules, H(H2O) m, modulates basal and UV-induced gene expressions in human skin in vivo. PLoS One. 2013; 8:e61696.

OnoH, Nishijima Y, Adachi N, Sakamoto M, Kudo Y, Nakazawa J, Kaneko K, Nakao A. Hydrogen(H2) treatment for acute erythymatous skin diseases. A report of 4 patients with safety data and a non-controlled feasibility study with H2 concentration measurement on two volunteers. Med Gas Res. 2012; 2:14.

ZhaoL, Wang YB, Qin SR, Ma XM, Sun XJ, Wang ML, Zhong RG. Protective effect of hydrogen-rich saline on ischemia/reperfusion injury in rat skin flap. J Zhejiang Univ Sci B. 2013; 14:382–91.

 

LiuYQ, Liu YF, Ma XM, Xiao YD, Wang YB, Zhang MZ, Cheng AX, Wang TT, Li JL, Zhao PX, Xie F, Zhang X. Hydrogen-rich saline attenuates skin ischemia/reperfusion

induced  apoptosis  via  regulating  Bax/Bcl-2  ratio  and ASK-1/JNK pathway. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2015;

68:e147–56.

IshibashiT,  Ichikawa  M,  Sato  B,  Shibata  S,  Hara  Y,

Naritomi  Y,  Okazaki  K,  Nakashima  Y,  Iwamoto  Y, Koyanagi S, Hara H, Nagao T. Improvement ofpsoriasis- associated  arthritis  and  skin  lesions  by  treatment  with molecular hydrogen: A report ofthree cases. Mol Med Rep. 2015; 12:2757–64.

MaH, Chen H, Dong A, Wang Y, Bian Y, Xie K. Hydrogen- rich saline attenuates hyperalgesia and reduces cytokines in rats with post-herpetic neuralgia via activating autophagy. [Article in Chinese]. Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi. 2017; 33:155–8.

HanaokaT, Kamimura N, Yokota T, Takai S, Ohta S. Molecular hydrogen protects chondrocytes from oxidative  stress and indirectly alters gene expressions through reducing peroxynitrite derived from nitric oxide. Med Gas Res. 2011; 1:18.

IshibashiT, Sato B, Shibata S, Sakai T, Hara Y, Naritomi Y, Koyanagi S, Hara H, Nagao T. Therapeutic efficacy of infused molecular hydrogen in saline on rheumatoid arthritis: a randomized, double-blind, placebo-controlled pilot study. Int Immunopharmacol. 2014; 21:468–73.

SunY,  Shuang  F,  Chen  DM,  Zhou  RB.  Treatment  of hydrogen molecule abates oxidative stress and alleviates bone  loss  induced  by  modeled  microgravity  in  rats. Osteoporos Int. 2013; 24:969–78.

KasuyamaK, Tomofuji T, Ekuni D, Tamaki N, Azuma T,  Irie  K,  Endo  Y,  Morita  M.  Hydrogen-rich  water attenuates experimental periodontitis in a rat model. J Clin Periodontol. 2011; 38:1085–90.

YonedaT, Tomofuji T, Kunitomo M, Ekuni D, Irie K, Azuma T, Machida T, Miyai H, Fujimori K, Morita M. Preventive Effects of Drinking Hydrogen-Rich Water on Gingival Oxidative Stress and Alveolar Bone Resorption in Rats Fed a High-Fat Diet. Nutrients. 2017; 9.

XiaoL,   Miwa   N.   Hydrogen-rich   water   achieves cytoprotection  from  oxidative  stress  injury  in  human gingival fibroblasts in culture or 3D-tissue equivalents, and wound-healing promotion, together with ROS-scavenging and relief from glutathione diminishment. Hum Cell. 2016.

LiJ, Ge Z, Fan L, Wang K. Protective effects ofmolecular hydrogen  on  steroid-induced  osteonecrosis  in  rabbits via   reducing   oxidative   stress   and   apoptosis.   BMC Musculoskelet Disord. 2017; 18:58.

HuangSL, Jiao J, Yan HW. Hydrogen-rich saline attenuates steroid- associated femoral head necrosis through inhibition ofoxidative stress in a rabbit model. Exp Ther Med. 2016; 11:177–82.

QianL, Mei K, Shen J, Cai J. Administration of hydrogen- rich saline protects mice from lethal acute graft-versus-host disease (aGVHD). Transplantation. 2013; 95:658–62.

YuanL, Chen X, Qian L, Shen J, Cai J. Administration of hydrogen-rich saline in mice with allogeneic hematopoietic stem-cell transplantation. Med Sci Monit. 2015; 21:749–54.

XieK, Fu W, Xing W, Li A, Chen H, Han H, Yu Y, Wang G.  Combination  therapy  with  molecular  hydrogen  and hyperoxia  in  a  murine  model  of polymicrobial  sepsis. Shock. 2012; 38:656–63.

LiGM, Ji MH, Sun XJ, Zeng QT, Tian M, Fan YX, Li WY, Li N, Yang JJ. Effects of hydrogen-rich saline treatment on polymicrobial sepsis. J Surg Res. 2013; 181:279–86.

ZhouJ, Chen Y, Huang GQ, Li J, Wu GM, Liu L, Bai YP, Wang J. Hydrogen-rich saline reverses oxidative stress, cognitive impairment, and mortality in rats submitted to sepsis by cecal ligation and puncture. J Surg Res. 2012;

178:390–400.

XieK, Liu L, Yu Y, Wang G. Hydrogen gas presents a promising therapeutic strategy for sepsis. Biomed Res Int. 2014; 2014:807635.

ZhaoS, Mei K, Qian L, Yang Y, Liu W, Huang Y, Zhang C, Sun X, Liu C, Li B, Gao F, Cai J, Ni J. Therapeutic effects of hydrogen-rich solution on aplastic anemia in vivo. Cell Physiol Biochem. 2013; 32:549–60.

OstojicSM. Serum alkalinization and hydrogen-rich water in healthy men. Mayo Clin Proc. 2012; 87:501–2.

OstojicSM, Stojanovic MD. Hydrogen-rich water affected blood alkalinity in physically active men. Res Sports Med. 2014; 22:49–60.

TakeuchiS, Wada K, Nagatani K,  Osada H,  Otani N, Nawashiro  H.  Hydrogen  may  inhibit  collagen-induced platelet aggregation: an ex vivo and in vivo study. Intern Med. 2012; 51:1309–13.

TsuboneH, Hanafusa M, Endo M, Manabe N, Hiraga A, Ohmura H, Aida H. Effect of Treadmill Exercise and Hydrogen-rich Water Intake on Serum Oxidative and Anti- oxidative Metabolites in Serum ofThoroughbred Horses. J Equine Sci. 2013; 24:1–8.

ItoM, Ibi T, Sahashi K, Ichihara M, Ohno K. Open-label trial  and  randomized,  double-blind,  placebo-controlled, crossover trial of hydrogen-enriched water for mitochondrial and inflammatory myopathies. Med Gas Res. 2011; 1:24.

HasegawaS, Ito M, Fukami M, Hashimoto M, Hirayama M, Ohno K. Molecular hydrogen alleviates motor deficits and muscle degeneration in mdx mice. Redox Rep. 2017; 22:26–34.

AokiK, Nakao A, Adachi T, Matsui Y, Miyakawa S. Pilot study: Effects of drinking hydrogen-rich water on muscle fatigue caused by acute exercise in elite athletes. Med Gas Res. 2012; 2:12.

HuangT, Wang W, Tu C, Yang Z, Bramwell D, Sun X. Hydrogen-rich saline attenuates ischemia-reperfusion injury in skeletal muscle. J Surg Res. 2015; 194:471–80.

ZhangY, Sun Q, He B, Xiao J, Wang Z, Sun X. Anti- inflammatory effect of hydrogen-rich saline in a rat model

 

of regional myocardial  ischemia  and reperfusion. Int J Cardiol. 2011; 148:91–5.

GuntherS,  Ruhe  C,  Derikito  MG,  Bose  G,  Sauer  H, Wartenberg M. Polyphenols prevent cell shedding from mouse mammary cancer spheroids and inhibit cancer cell invasion in confrontation cultures derived from embryonic stem cells. Cancer Lett. 2007; 250:25–35.

MaulikN,   Das   DK.   Redox   signaling   in   vascular angiogenesis. Free Radic Biol Med. 2002; 33:1047–60.

NonakaY, Iwagaki H, Kimura T, Fuchimoto S, Orita K. Effect of reactive oxygen intermediates on the in vitro invasive capacity of tumor cells and liver metastasis in mice. Int J Cancer. 1993; 54:983–6.

SaitohY, Yoshimura Y, Nakano K, Miwa N. Platinum nanocolloid-supplemented hydrogendissolved water inhibits growth of human tongue carcinoma cells preferentially over normal cells. Exp Oncol. 2009; 31:156–62.

ZhaoL, Zhou C, Zhang J, Gao F, Li B, Chuai Y, Liu C, Cai

Hydrogenprotects mice from radiation induced thymic lymphoma in BALB/c mice. Int J Biol Sci. 2011; 7:297–300.

KitamuraA,   Kobayashi   S,   Matsushita   T,   Fujinawa H,  Murase  K.  Experimental  verification  of protective effect  of hydrogen-rich  water  against  cisplatin-induced nephrotoxicity in rats using dynamic contrast-enhanced CT. Br J Radiol. 2010; 83:509–14.

ChinaHydrogen Molecular Industry Network.

ChristlSU, Murgatroyd PR, Gibson GR, Cummings JH. Production, metabolism, and excretion of hydrogen in the large intestine. Gastroenterology. 1992; 102:1269–77.

StrocchiA, Levitt MD. Maintaining intestinal H2 balance: credit   the   colonic   bacteria.   Gastroenterology.   1992; 102:1424–6.

StephenAM,   Haddad  AC,   Phillips   SF.   Passage   of carbohydrate  into  the  colon.  Direct  measurements  in humans. Gastroenterology. 1983; 85:589.

OhnoK, Ito M, Ichihara M. Molecular hydrogen as an emerging therapeutic medical gas for neurodegenerative and other diseases. Oxid Med Cell Longev. 2012; 2012:353152.

Share:

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on pinterest
Pinterest
Share on linkedin
LinkedIn

Leave a Reply