当前用于减轻缺血/再灌注损伤的治疗方法的心脏保护作用效果有限。主要挑战是在及时保护线粒体功能的同时有效控制氧化应激。氢气可选择性地还原细胞毒性氧自由基，有助于调节生理和病理功能。然而，氢气疗法的疗效高度依赖于氢气释放的量和速率，因此开发快速、简便和高效的技术来产生治疗性氢气至关重要。
2026年6月5日，河北大学李振华、美国哥伦比亚大学Ke Cheng共同通讯在Nature Biomedical Engineering（IF=26.7）在线发表题为An injectable hydrogen-producing bacteria hydrogel for cardiac repair in rodent and porcine models的研究论文。该研究开发了一种可注射的光合细菌（PSB）水凝胶，通过心包腔注射后，在光照下可持续产生氢气（H₂）。
氢气能选择性中和·OH，保护线粒体稳态，从而修复心肌I/R损伤。在大鼠和小型猪（巴马猪） 模型中，该疗法显著减轻了心肌损伤，拯救了濒危心肌，并显示出优异的生物安全性和临床转化潜力。
心肌缺血是全球发病率和死亡率最高的疾病之一。尽管存在及时、有效和成功的再灌注，但仍没有有效的疗法能够保护心肌细胞免受可逆性向不可逆性缺血/再灌注心肌细胞损伤的转变。缺血组织的复氧会产生各种活性氧。
特别是，芬顿反应产生的细胞毒性羟自由基会损害线粒体，导致线粒体完整性和功能破坏。这种心肌细胞能量代谢的破坏随后导致心肌细胞结构受损，最终导致不可逆的心肌损伤和功能障碍。
已有研究表明，分子氢具有作为治疗性线粒体抗氧化剂的潜力。它选择性地减轻·OH诱导的细胞毒性而不影响其他ROS，有效中和脑I/R损伤后的氧化应激。特别是，在临床试验中，氢疗法（如饮用富氢水）在减少慢性炎症、减轻氧化应激和最小化细胞损伤方面显示出前景。尽管有前景，但氢疗法的疗效受到低溶解度、氢气量不足和释放不精确的高度限制。
产氢细菌水凝胶的设计、表征及治疗机制（图源自Nature Biomedical Engineering）
在此，研究人员将产氢光合细菌包裹在可注射的猪真皮细胞外基质水凝胶中，以促进心脏I/R损伤修复。在光照下，PSB水凝胶持续高产氢气，从而维持线粒体稳态和基本功能。在心脏I/R损伤的猪模型中，PSB水凝胶治疗有效减轻了心肌损伤并拯救了濒危心肌。这种用于光合产氢的细菌疗法可为I/R相关疾病提供一种改进的治疗方法。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41551-026-01700-z