水素吸入の15年研究で作用メカニズム解明！「低濃度」が安全と判明、未来の医療に光

水素吸入の作用メカニズムが明らかに

MiZ株式会社は、2011年の東京大学との共同研究を皮切りに、国内外の研究機関と15年にわたり低濃度水素吸入の作用メカニズムを解明する研究を進めてきました。この長年の研究により、水素が体内でどのように働き、健康に寄与するのかという複雑なプロセスが、「酸化ストレス抑制 → 細胞防御変化 → ミトコンドリア保護 → 全身応答」という3段階の仮説で体系的に整理されました。

遺伝子プロファイリングで解き明かされた水素の働き

遺伝子発現プロファイリングとは、多数の遺伝子の働き具合（発現量）を網羅的に調べることで、細胞や組織の状態がどのように変化したかを解析する技術です。この技術を用いて、水素が体内にもたらす変化が詳細に分析されました。

研究の成果は8つの査読論文として発表されており、肝臓の酸化還元関連遺伝子群の変化から始まり、虚血再灌流障害（血流が再開した際に起こる障害）、脂肪肝炎、敗血症、新生児脳障害といった動物モデルでの検証が進められました。これらの研究では、細胞の防御やミトコンドリア（細胞内でエネルギーを作り出す「発電所」のような器官）の機能に関わるHO-1、Sirt1、MAPK、PGC-1αなどの因子が水素によって変化することが確認されています。

2024年にはこれらの知見が「ミトコンドリア保護」という共通の枠組みで統合され、水素が細胞のエネルギー生産を支える重要な役割を持つ可能性が示唆されました。さらに、2025年には潰瘍性大腸炎患者を対象としたヒト臨床研究（ランダム化比較試験、RCT）で、5〜6体積%の低濃度水素吸入により腸内細菌叢の遺伝子115項目に有意な変化が見られ、有害事象がなかったことが報告されています。

水素の作用メカニズム ── 3段階仮説

15年にわたる研究から、水素の作用は以下の3段階で説明できると考えられています。

1. 酸化ストレスの抑制: 水素が、細胞を傷つける活性酸素（•OH）を消去することで、細胞内の酸化状態が変化します。
2. 細胞防御機構の変化: 酸化ストレスが抑制されることで、HO-1やSirt1、PGC-1α、MAPK、IL-10といった細胞の防御、炎症、代謝、ミトコンドリア機能に関わる因子の発現や活性が変化します。
3. 臓器・全身の応答: 細胞レベルの変化が連鎖し、ミトコンドリア機能の改善、炎症の調節、エネルギー代謝の向上、細胞死の抑制、腸内細菌叢の変化など、全身にわたる応答が生じます。

水素は特定の遺伝子に直接作用するのではなく、酸化ストレスを抑制することを起点として、体が本来持っている複数の防御機能をネットワークとして変化させることが示唆されています。

安全な水素吸入の重要性 ── 高濃度水素吸入器のリスク

MiZ株式会社は、水素の作用メカニズムの研究だけでなく、安全な水素吸入のあり方についても長年提言してきました。特に、吸入環境における爆発リスクの実証閾値として「水素濃度10体積%」が重要であると指摘しています。

この10体積%という数値は、一般的な水素の爆発下限界（LFL 4体積%）とは異なり、水素吸入環境という特有の条件（常圧・開放空間での連続希釈・流動気体）を想定した実証値です。そのため、水素吸入装置の安全性評価には、この実証値10体積%を基準とすることが適切であるとされています。

一方で、装置出力濃度がこの10体積%を超える高濃度水素吸入器については、消費者庁の事故情報データバンクに複数の重大事故が報告されています。これらの事故には、装置本体の爆発だけでなく、鼻腔や気道、肺などの人体内部での水素爆発による顔面複雑骨折や内臓組織破裂といった重篤な傷害が含まれています。高濃度水素吸入器では、たとえ装置出口が100%純水素であっても、外気との接触面で必ず爆発範囲（10〜75%）の濃度勾配が生じ、微弱な着火源で爆発が起こり得ると考えられます。

これらの事故報告は、高濃度水素吸入器が潜在的な危険性をはらんでいることを示しており、周辺の換気や加湿といった対策だけでは根本的なリスク排除にはならないとされています。安全な水素吸入のためには、装置設計の段階で出力濃度を吸入環境実証値10体積%以下に保つ「本質的安全設計」が施された機器を選ぶことが強く推奨されています。

高濃度水素吸入器の事故事例（消費者庁データ）

消費者庁の事故情報データバンクシステムには、以下のような高濃度水素吸入器による事故が報告されています。

• 顔面複雑骨折（2025年2月、事案No.508163）

• 内臓組織破裂（2024年10月、事案No.496203）

• 気管支穿孔・大量出血（2024年9月、事案No.496928）

• 顔面内骨折（2024年1月、事案No.478324）

• 装置蓋飛散による耳鳴り（2016年2月、事案No.264488）

• 装置破裂による聴力低下（2015年1月、事案No.248208）

これらの事故情報は、消費者庁 事故情報データバンクシステムで確認できます。

今後の展望と安全な製品選び

15年にわたる研究は、水素が単なる抗酸化物質ではなく、細胞の防御ネットワークやミトコンドリア機能、そして全身の健康応答に多層的に影響を与える可能性を示しました。今後は、さらに詳細な統合オミクス解析（複数の生体分子情報を統合して解析する手法）や、治療効果を予測する指標の探索、疾患ごとの最適な水素濃度や投与条件の検討、そして十分な症例数を対象とした大規模な臨床研究の実施が課題として挙げられています。

消費者が水素吸入器を選ぶ際には、装置出力濃度が吸入環境実証値10体積%以下に保たれている「本質的安全設計」がなされているかどうかが、最も重要な判断基準となります。低濃度水素吸入器は、爆発リスクを根本的に排除し、患者さんの安全を最優先に考えた設計がなされています。

MiZ株式会社は、一般消費者や医療施設管理者が安全な製品を選択できるよう、啓発資料『はじめての水素吸入器選び－考え方の整理』を配布し、高濃度水素吸入器の事故事例、安全濃度の根拠、低濃度水素吸入への転換について、学術的根拠に基づいて解説しています。

• 水素吸入器の安全な選び方｜高濃度水素吸入器の事故報告と防止策（MiZ）

引用文献・出典

MiZ 遺伝子発現プロファイリング系譜 8 論文（2011〜2025）

• Nakai Y et al. (2011) Biosci Biotechnol Biochem 75(4):774

• Li S et al. (2018) Sci Rep 8:14019

• Wang P et al. (2020) Oxid Med Cell Longev 2020:6978784

• Li SW et al. (2021) Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 320(4)

• Matsuura H et al. (2021) J Surg Res 263:63

• Hirano SI et al. (2021) Int J Mol Sci 22:8724

• Hirano S et al. (2024) Springer ch.3

• Maruyama T et al. (2025) Biomedicines 13(8):1799

MiZ株式会社「低濃度水素安全性」関連の査読論文（2015〜2026・4本）

• Kurokawa R, Seo T, Sato B, Hirano S, Sato F (2015). Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation. Medical Gas Research, 5: 13. DOI: 10.1186/s13618-015-0034-2. PMC:

  • https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4620630/

• Kurokawa R, Hirano S, Ichikawa Y, Matsuo G, Takefuji Y (2019). Preventing explosions of hydrogen gas inhalers. Medical Gas Research, 9(3): 160-162. DOI: 10.4103/2045-9912.266996. PMC:

  • https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6779006/

• Ichikawa Y, Hirano S, Sato B, Yamamoto H, Takefuji Y, Satoh F (2023). Guidelines for the selection of hydrogen gas inhalers based on hydrogen explosion accidents. Medical Gas Research, 13(2): 43-48. DOI: 10.4103/2045-9912.344972. PMC:

  • https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9555030/

• Ichikawa Y, Sato B, Takefuji Y, Satoh F (2026). Preventable in-body hydrogen explosions from high-concentration H₂ inhalers in Japan—Switch to safe, low-concentration hydrogen therapy. International Journal of Risk and Safety in Medicine, 2026 Jan 5: 9246479251414573. DOI: 10.1177/09246479251414573.

  • https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/09246479251414573

公的資料

• 消費者庁 事故情報データバンクシステム.

  • https://www.jikojoho.caa.go.jp/ai-national/

会社情報

• 商号：MiZ株式会社

• 公式サイト：https://e-miz.co.jp/

• 所在地：〒247-0056 神奈川県鎌倉市大船2丁目19番15号

• 電話番号：0467-53-7511

• 設立：平成3年11月25日