衰老（aging）是一个组织、细胞或器官随时间的推移而变化的生理现象。寿命是从出生到死亡的时间,是衡量衰老过程的关键指标。“寿命”和“衰老”这两个词往往是交织在一起的,关系十分密切。衰老的自由基理论认为:衰老是由于正常氧化代谢副产物引起的分子损伤累积所致。随着年龄增长,机体功能自发性衰退导致其修复作用和抗氧化作用减弱,进一步增加活性氧自由基（ROS）积累加速衰老的进程,而机体内如果存在一定浓度的抗氧化物质将有益于寿命延长,例如大量研究发现,许多具有抗氧化活性的物质往往具有延长秀丽线虫寿命的作用。氢分子作为一种结构式最单一的还原性气体分子,在体外可以选择性中和羟自由基（·OH）和过氧亚硝酸阴离子（ONOO^-）,表现出较好的抗氧化效果,是一种理想的抗氧化剂。但是,目前对于氢气的研究主要集中在其对多种疾病的作用方面,对于含氢分子水溶液的制备和对寿命的影响相对研究较少。为此,本文主要从不同溶质溶液对氢棒产氢速率的影响以及以秀丽线虫为研究对象探讨氢分子的制备和氢分子对衰老和寿命的影响,旨在为氢棒制氢在临床以及日常生活中的合理应用提供参考依据,并揭示氢气延缓机体衰老的作用机制。主要研究内容如下:一、富氢溶液的制备及其影响因素目的:比较氢棒在不同溶质溶液中的产氢速率,并明确溶液中含氢量和含氧量的相关性、含氢量与氧化还原电位的关系以及氢气在M9溶液中的溶解与逸出的速度。方法:采用含有金属镁的氢棒与水反应产氢的方法制备富氢溶液,具体分为:NaCl、Na₂SO₃、Na₂SO₄、CH₃COOH和CH₃COONa溶液组,分别配制0%、0.2%、0.9%、1%、3%的不同浓度上述溶液以及1 x M9 buffer,并依次分别在0、2、4、6、8、10 h后测定各溶液的含氢量、含氧量、氧化还原电位和pH值,以及停止溶入氢气后各时间点M9中溶解含氢量。结果:在制备时间相同时,NaCl溶液浓度越高产氢速率越高。溶液中溶解的氢气与氧气的含量呈显著负相关（R²=0.9306）,含氢量越高含氧量越低;溶液中随含氢量的增加氧化还原电位逐渐降低,而pH值则逐渐升高。在不同溶质溶液中氢棒的产氢速率顺序为Na₂SO₃>NaCl>Na₂SO₄（p<0.05或p<0.01）。在乙酸溶液中氢棒的产氢速率与钠盐溶液相比,产氢速率显著高于钠盐溶液（p<0.05）,含氢量随时间延长而逐渐增加;氧浓度显著低于钠盐溶液（p<0.05）,含氧量随时间增加逐渐减少。在1×M9 buffer溶液中,溶解氢浓度随制氢时间的延长逐渐增加而pH无显著差异。在1×M9 buffer溶液中直接通入制氢机所制备的氢气,溶液中的含氢量随时间延长先逐渐升高而后不再上升趋于稳定,含氢量随放置时间的延长而逐渐下降。结论:氢棒在不同溶质中产氢能力不同,且溶液中的含氧量对氢棒的产氢能力呈负相关,缓冲溶液能阻止和缓冲氢棒产氢中溶液pH的升高。二、氢气延缓秀丽线虫衰老的机制研究目的:明确氢气对不同株系秀丽线虫寿命的影响,并通过氢气对秀丽线虫的相关生理指标以及衰老相关基因等作用的深入研究,揭示氢气延缓衰老的作用机制。方法:氢气干预不同株系秀丽线虫,对比分析氢气组与对照组（OP50饲喂）秀丽线虫寿命,统计秀丽线虫每天的存活情况并制作生存曲线;评价秀丽线虫的生殖（产卵）能力、活动能力（摆动频率）以及体内的活性氧水平;检测自然衰老过程中衰老—长寿相关基因的表达变情况。结果:氢气可显著延长N2和sod-5基因突变株系秀丽线虫的寿命。氢气组与对照组相比产卵数无显著差异,而头部摆动频率有显著增加;随着年龄的增长,秀丽线虫体内ROS水平持续升高,且氢气组的N2和sod-5基因突变株系秀丽线虫体内ROS水平均低于对照组。氢气组秀丽线虫衰老相关基因age-1和let-363表达降低,长寿相关基因ins-18表达升高。结论:证明氢气延长秀丽线虫寿命与其生殖能力无关,可能与体内ROS水平相关。三、氢气对百草枯（PQ）诱导下秀丽线虫损伤的保护作用目的:建立秀丽线虫PQ氧化应激损伤模型,明确氢气对秀丽线虫在PQ胁迫环境下氧化损伤的保护作用,进一步分析氢气延缓衰老是否通过抗氧化应激发挥作用。方法:氢气干预不同浓度PQ（0.5mM和5mM）制备的秀丽线虫氧化损伤模型,比较各组秀丽线虫的体长、成虫率、产卵量以及体内活性氧变化情况;对比分析氢气组与PQ组秀丽线虫寿命,统计秀丽线虫每天的存活情况并制作生存曲线。结果:氢气可延长0.5mM PQ条件下秀丽线虫的寿命,且使之接近正常条件下秀丽线虫的寿命;PQ组的N2和sod-5基因突变株系秀丽线虫体长均明显小于对照组,而氢气组的秀丽线虫体长有所恢复,但明显低于对照组;PQ组的N2和sod-5秀丽线虫成虫率和产卵数量均低于氢气组;氢气组的N2和sod-5基因突变株系秀丽线虫体内ROS水平均低于PQ组。结论:氢气是通过降低秀丽线虫体内ROS的水平而对秀丽线虫起到的保护作用,进而延长秀丽线虫的寿命。