青光眼由於眼內壓力增高導致視網膜缺血，能引起視網膜神經細胞變性。氧化應激在神經退行性疾病許多病理生理過程中發揮關鍵作用。青光眼氧化應激導致蛋白氧化損傷是視網膜神經細胞變性和膠質細胞功能異常的重要因素之一。
活性氧是細胞代謝過程中存在線粒體電子泄露所產生的副產物，存在一定生理功能，但如果過度增加超過細胞抗氧化能力，會導致細胞內大分子如DNA、蛋白和脂類分子的氧化損傷。氧化損傷是細胞內活性氧產生和抗氧化系統不平衡所造成的後果，超氧陰離子是各種活性氧的源頭，在SOD的催化下能變成過氧化氫。大量研究表明，線粒體功能紊亂會出現氧化損傷，青光眼也存在這種類型的氧化損傷。
一氧化氮是一種重要信號分子，也是一種重要活性氧，神經細胞產生一氧化氮能激活氨基酸NMDA受體，導致神經細胞壞死。許多研究發現，一氧化氮本身也能和超氧陰離子反應產生亞硝基陰離子，亞硝基陰離子是一種強毒性自由基，能引起組織細胞氧化損傷甚至壞死。為研究一氧化氮的毒性，硝普鈉經常作為一氧化氮供體被廣泛使用。在神經細胞和視網膜神經節細胞培養時，硝普鈉來源的一氧化氮能和超氧陰離子反應產生亞硝基陰離子造成體外細胞損傷。考慮到過去沒有人報導氫氣對這種損傷的效應，本研究擬開展這一研究。
2007年，該日本醫科大學小組曾經率先報導氫氣是一種選擇性抗氧化物質，能中和羥基自由基和亞硝基陰離子造成的體外神經細胞損傷。隨後大量研究證明氫氣能對各類氧化損傷和炎症損傷具有保護效果，給動物飲用含氫水可對多種疾病具有治療效果。如0.8mM的氫水滴眼對視網膜缺血再灌注損傷具有治療作用，考慮到氫氣的劑量比較小，難以和細胞內羥基自由基發生直接中和反應，羥基自由基在生物體內的生物半衰期只有1納秒，說明許多生物物質能與羥基自由基發生快速反應，小劑量氫很難有效競爭中和。更難以想像的是，有學者發現0.04 或0.08 mM的氫水都可以產生一定效應。儘管日本學者發現氫能和肝臟甘糖結合，延緩釋放時間（個人認為這是嚴重錯誤的看法），但仍然無法解釋這一現象。總之，羥基自由基作為氫氣在生物體內效應分子，其實並沒有明確，或者氫氣在生物體內效應分子還沒有真正找到。
動物視網膜是一種比較理想的研究工具，最近視網膜整體培養系統已經建立，結合使用動物基因工程技術，能研究許多基因在視網膜上的功能，組織培養技術能連續體外培養4天，方便各種藥物學研究的實施。目前視網膜培養已經在視網膜發育學、中樞神經系統發育和神經退行性疾病研究中發揮了重要作用。因此，最新研究利用這種工具作為研究氫氣生物學機制的手段。
研究採用硝普鈉誘導的視網膜組織損傷為模型，通過培養基溶解氫氣的方法，採用MitoTMRE檢測試劑盒和TUNEL分別觀察氫氣對硝普鈉誘導導致的視網膜細胞線粒體膜電位丟失和凋亡。採用免疫組織化學檢測，評估視網膜酪氨酸硝化水準和氧化應激損傷水準。視網膜損傷程度判斷分別採用視網膜神經節細胞計數、內層細胞核計數和視網膜厚度。結果發現，氫氣能避免視網膜細胞線粒體膜電位丟失和凋亡，減少氧化和蛋白硝基化損傷，同時能抑製硝普鈉誘導的視網膜組織損傷。研究提示氫對視網膜氧化損傷具有保護作用，可能是通過清除亞硝酸陰離子實現。氫氣對青光眼等視網膜病變具有潛在的應用價值。
圖1、大鼠視網膜器官組織培養，氫氣對視網膜的線粒體膜電位的影響。
（a）視網膜培養圖。(b)視網膜線粒體膜電位染色病理顯微鏡圖片，從上到下分別是正常的視網膜，用藥物SNAP損傷的視網膜，藥物損傷用氫氣治療的視網膜。（c）膜電位測量數據統計圖，藥物損傷導致陽性面積減少，氫氣治療部分恢復。
圖2、氫氣對視網膜細胞保護圖，結果非常形象，圖中箭頭顯示藥物導致視網膜增多，氫氣治療減少陽性細胞數量。
本研究點評：作者雖然試圖從亞硝酸陰離子角度作為研究切入點，但是只有蛋白硝基化水準這樣一個間接證據，可以說目標和高大，結果很暗淡。不過許多研究都是這樣，立論都是高大上，結果都是平淡無奇，否則論文就發表在CNS上的不是。為什麼會這樣？立論時是靠想，但結果是要靠做出來的。這是日本醫科大學太田小組參與的研究，第一第二作者都來自日本醫科大學老年病研究所，不過通訊作者卻是來自眼科的另外一個學者。
Yokota T, Kamimura N, Igarashi T, et al. Protective effect of molecular hydrogen against oxidative stress caused by peroxynitrite derived from nitric oxide in rat retina[J]. Clinical & Experimental Ophthalmology, 2015, 43(6):568-577.
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