سنتعرف في هذه المقالة على فائدة أخرى مهمة للهيدروجين؛ وهي تأثيره المضاد لموت الخلايا المبرمج. قبل أن نخوض في التفاصيل، دعونا نتعرف على معنى موت الخلايا المبرمج.

ما هو موت الخلايا المبرمج؟

موت الخلايا المبرمج هو موت الخلايا المبرمج الذي يحدث عادةً في أجسامنا بسبب الشيخوخة أو كجزء محكوم من النمو والتطور. يمكن أن يحدث هذا الموت المبرمج للخلايا نتيجة لعمليات كيميائية حيوية مختلفة داخل الخلية. وهو شكل من أشكال الانتحار عن طريق تفعيل آلية الموت الداخلي.

فما الذي يحدث بالفعل عندما تُجبر الخلية على الانتحار؟

يؤدي ذلك إلى تحفيز عمليات كيميائية مختلفة في الجسم. يتم تحفيز بروتينات تُعرف باسم كاسباز وتدمر بنية الخلية. وهذا بدوره يؤدي إلى تحفيز إنزيم يسمى DNAse، وهو قادر على تحلل الحمض النووي. الحمض النووي هو المادة الوراثية في نواة الخلية التي تتحكم في الخلية بأكملها. ثم تبدأ الخلية التالفة في الانكماش تدريجياً ويبدأ المزيد من الإنزيمات المحللة للبروتين في الانكماش وتطلق المزيد من الإنزيمات المحللة للبروتين، مما يؤدي إلى تدمير الخلية من الداخل إلى الخارج. تتشكل بقع تشبه الفقاعات على سطح الخلية.

عندما يتم تدمير الميتوكوندريون، وهو مولد الطاقة داخل الخلية، يتم إطلاق السيتوكروم C وتتفكك الخلية إلى أجزاء صغيرة يغلفها غشاء. عندما تتدمر الخلية من الداخل، فإنها تطلق مواد كيميائية تعمل كإشارات استغاثة إلى خارج الخلية بأنها تحتضر. بعض هذه المواد الكيميائية هي ATP وUTP. يرتبط كل من ATP، وهو نيوكليوتيد، و UTP، وهو نيوكليوسيد، بخلايا البلعمة. يمكن لهذه الخلايا ابتلاع وهضم أجزاء من الأنسجة وأجزاء أخرى.

عندما تصل الإشارات إلى خلايا البلعمة بأن خلية ما تحتضر، فإنها تحاول الوصول إلى هذه الأجزاء المحددة من الخلية. كما تكشف هذه الشظايا الخلوية عن الفوسفوليبيدات الفسفورية التي لا تظهر عادةً للعالم الخارجي. وهذا يساعد الخلايا البلعمية الكبيرة على تحديد هذه الأجزاء بدقة وتبدأ في ابتلاعها. يمكن أن تفرز البلاعم مواد مثل السيتوكينات، والتي يمكن أن تؤدي إلى حدوث التهاب في المنطقة المحيطة.

ومع ذلك، يبقى غشاء الخلية سليماً أثناء هذه العملية. لذلك، لا يحدث أي ضرر كبير للأنسجة المحيطة. وهذا يختلف عن النخر، حيث تموت الخلية بسبب الصدمة والإصابة. ولكن هنا يتضرر غشاء الخلية ويتم إطلاق جميع المواد السامة إلى الخارج، مما يسبب الكثير من الالتهابات.

ما هو دور موت الخلايا المبرمج؟

يمكن أن يحدث موت الخلايا المبرمج عندما تشيخ الخلية بشكل طبيعي و"تقرر" أن غرضها قد تحقق. كما يمكن أن يحدث أيضًا عندما تغزو بكتيريا أو فيروس غريب الخلية وتحاول الخلية احتواء العدوى عن طريق الانتحار.

كما يمكن أن يحدث موت الخلايا المبرمج في أمراض أخرى. إذا كان هناك الكثير من الإجهاد التأكسدي، يمكن أن تخضع الخلايا لموت الخلايا المبرمج. هناك العديد من الأمراض التي تظهر زيادة في موت الخلايا المبرمج كجزء من عملية المرض. فمرض الزهايمر ومرض باركنسون ومرض الإيدز وغيرها من الأمراض التي تزيد من موت الخلايا المبرمج. وباستخدام العقاقير المضادة للاستماتة، لا يمكننا إيقاف هذه العمليات المرضية فحسب، بل يمكننا أيضًا مكافحة عملية الشيخوخة إلى حد ما.

كيف يعمل الهيدروجين كمضاد للاستماتة؟

منذ نشر أوهتا وآخرون عن تأثير الهيدروجين في عام 2015، أُجريت العديد من الدراسات لاختبار فعالية الهيدروجين ضد الأمراض المختلفة. في هذه الدراسة الأولى، قُدّر بالفعل أن الهيدروجين له خصائص مضادة للاستماتة من خلال تنظيم التعبير الجيني للخلايا. وقد قمنا بإدراج بعض الدراسات في الملحق. سألخص هنا الأدلة العلمية لفعالية الهيدروجين في مكافحة موت الخلايا المبرمج التي تم إثباتها في النماذج الحيوانية.

لقد ثبت أن استنشاق الهيدروجين يمارس تأثيرات مضادة للأكسدة ومضادة للاستماتة ويحمي الدماغ أثناء الإصابة بنقص التروية الدموية وإعادة ضخ الدم. ويقوم بذلك عن طريق تقليل الجذور الحرة المؤكسدة مثل جذور الهيدروكسيل والبيروكسينيتريت.

كما أن الهيدروجين فعال أيضاً في الحد من إصابة الكبد الحادة. عندما أُعطيت الفئران محلول ملحي غني بالهيدروجين، تم تثبيط نشاط المواد التي تعزز موت الخلايا المبرمج مثل JNK و caspase-3. وهذا يمكن أن يثبط موت الخلايا في الكبد ليس فقط في حالة الإصابة الحادة، ولكن أيضًا في حالة تليف الكبد والتكاثر التعويضي لخلايا الكبد الذي يؤدي إلى أمراض الكبد.

التأثير المضاد للاستماتة مهم أيضًا في عمليات زرع الأعضاء لتقليل موت الخلايا. في عمليات زرع الأمعاء، ثبت أن الهيدروجين يعمل على تنظيم بروتين هيم أوكسجيناز 1 المضاد للاستماتة. وعندما عولجت الطعوم بالهيدروجين قبل الزرع، تمت حماية وظيفة الطعوم قبل الزرع، مما أدى إلى معدلات بقاء أفضل لدى متلقي الطعوم.

وعندما أُعطي الهيدروجين كغاز استنشاق بعد جراحة المجازة القلبية الرئوية، أدى ذلك إلى نتائج إيجابية، واقترح الباحثون هذا العلاج كعلاج محتمل جديد.

يمكن للهيدروجين تحسين معدل البقاء على قيد الحياة في حالات تعفن الدم. وهذا أمر مهم لأن تعفن الدم لا يزال أحد الأسباب الرئيسية للوفاة لدى المرضى المصابين بأمراض خطيرة في المستشفى. عندما أُعطي محلول ملحي غني بالهيدروجين لنماذج حيوانية، وُجد أنه يقلل من موت الخلايا المبرمج بالإضافة إلى خصائصه المضادة للالتهابات ومضادات الأكسدة، وبالتالي يقلل من آثار الإنتان.

من الممكن أن نعاني من حرقة المعدة عندما نشعر بالتوتر. يمكن الوقاية من قرحة المعدة الناتجة عن الإجهاد عن طريق شرب السوائل الغنية بالهيدروجين. يمكن أن يقلل العلاج بالهيدروجين من مستوى الكازباز في بطانة المعدة ويقلل من الأضرار التي تلحق ببطانة المعدة عن طريق منع موت الخلايا المبرمج.

النوبات القلبية شائعة جداً هذه الأيام

ومع ذلك، فقد ثبت أن المحلول الملحي الغني بالهيدروجين يقلل من حجم احتشاء عضلة القلب. ووجدت مجموعة أخرى أن غاز الهيدروجين يحسن من تعافي وظيفة البطين الأيسر بعد نقص الأكسجين في الدم (بمعنى أن إعادة ضخ الدم عادة ما يسبب ما يسمى بإصابة إعادة ضخ الدم). وقد قلل الهيدروجين من حجم الاحتشاء دون تغيير المعلمات الديناميكية الدموية. كما منع غاز الهيدروجين أيضًا إعادة تشكيل البطين الأيسر (عملية تغيير حجم البطين وشكله ووظيفته) بعد احتشاء عضلة القلب.

يعتبر النزف تحت العنكبوتية حالة مهددة للحياة ويمكن أن تؤدي إلى موت خلايا الدماغ. إن الهيدروجين قادر على تعديل المسارات التي تؤدي إلى الموت، خاصةً عبر مسار Akt/GSK3β. وهذا يقلل من موت الخلايا العصبية المبرمج في الدماغ ويحسن النتيجة بعد النزيف تحت العنكبوتية.

ليس ذلك فحسب، بل يمكن أن يعمل الهيدروجين أيضًا على الرئتين ويقلل من موت الخلايا في إصابة الرئة. فهو يحفز الجينات المضادة للاستماتة. على سبيل المثال، يتم زيادة تنظيم البروتين Bcl 2 المضاد للاستماتة وتقليل البروتينات المعززة للاستماتة مثل Bax.

وقد ثبت أن الهيدروجين يقلل من موت الخلايا المبرمج في البنكرياس في حالات التهاب البنكرياس الحاد، وبالتالي يقلل من خطر الإصابة بداء السكري.

في حالة اعتلال الشبكية السكري، تم تقليل موت الخلايا المبرمج في شبكية العين والمؤشرات الحيوية لنفاذية الأوعية الدموية عن طريق استنشاق غاز الهيدروجين في نموذج الفئران. تشير هذه النتائج إلى إمكانية استخدام الهيدروجين لعلاج هذا المرض الذي غالباً ما يؤدي إلى العمى.

يمكن تناول الهيدروجين عن طريق استنشاق الغاز، واستنشاق محلول الهباء الجوي الغني بالهيدروجين، وحقن محلول ملحي غني بالهيدروجين، وأخذ حمام هيدروجين وشرب الهيدروجين المذاب في الماء. بالنسبة للابتلاع اليومي، فإن الطريقة الأنسب هي شرب الماء المخصب بالهيدروجين أو استنشاق غاز الهيدروجين الناتج عن المحلل الكهربائي.

على الرغم من أن الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الأكثر وفرة في الكون، إلا أنه لم يُستخدم بعد في البيئة العلاجية لعلاج الأمراض. إلا أن الاكتشافات الحديثة حول هذا الغاز المذهل قد غيرت ذلك. حيث تشير مئات الدراسات التي أجريت على الهيدروجين، ومعظمها حتى الآن في النماذج الحيوانية، إلى أنه فعال أيضًا في العديد من الأمراض لدى البشر. يمكن الافتراض أننا سنرى الهيدروجين في العيادات في المستقبل القريب. ونظراً لتأثيراته المضادة للاستماتة والمضادة للأكسدة، يمكن استخدامه أيضاً كعامل مضاد للشيخوخة.

المصادر

Ohta, S.، الهيدروجين الجزيئي كمضاد أكسدة جديد: نظرة عامة على مزايا الهيدروجين للتطبيقات الطبية. Methods Enzymol, 2015. 555: ص. 289-317.
Shen, M.H., et al, الهيدروجين كعلاج جديد وفعال للتسمم الحاد بأول أكسيد الكربون. الفرضيات الطبية، 2010. 75 (2): ص. 235-237.
Sun, H., et al، الدور الوقائي للمحلول الملحي الغني بالهيدروجين في إصابة الكبد التجريبية في الفئران. Journal of Hepatology, 2011. 54(3): p. 471-80.
Buchholz, B.M., et al, الحفظ الغني بالهيدروجين يحمي الطعم المعوي المتساوي المنشأ ويحسن وظيفة المعدة لدى المتلقي أثناء الزرع. Transplantation, 2011. 92(9): p. 985-92.
Li, G.M., et al. آثار العلاج بمحلول ملحي غني بالهيدروجين على الإنتان متعدد الميكروبات. Journal of Surgical Research, 2013. 181(2): p. 279-86.
Liu, X., et al, The protective of hydrogen on إجهاد المعدة الناجم عن التقرح المعدي. Int Int Immunopharmacol, 2012. 13(2): p. 197-203.
Fujii, Y., et al, Insufflation of hydrogen gas inhibuls the inflammatory response to cardiopulmonarypass in a rat model. Artif Organs, 2013. 37(2): p. 136-41.
Zhang G, Gao S, Li X, et al. Postconditioning الدوائية مع حمض اللاكتيك ومحلول ملحي غني بالهيدروجين يخفف من إصابة إعادة ضخ عضلة القلب في الفئران. Sci Rep. 2015 أبريل 30 ؛ 5:9858.
Bari, F., et al, استنشاق غاز الهيدروجين يحمي التفاعل الوعائي الدماغي من إصابة نقص الأكسجين المعتدلة ولكن ليس الشديدة في فترة ما حول الولادة في الخنازير حديثة الولادة. Stroke, 2010. 41(4): p. E323-E323.
Hong, Y., et al, Neuroprotective effect of Neuroprotective saline الغنية بالهيدروجين ضد التلف العصبي وموت الخلايا المبرمج في إصابات الدماغ المبكرة بعد نزيف تحت العنكبوتية: الدور المحتمل لمسار إشارات Akt/GSK3beta. PLoS One, 2014. 9(4): p. e96212.
Huang, C.S., et al, استنشاق الهيدروجين يحسن إصابة الرئة الناجمة عن جهاز التنفس الصناعي. Critical Care, 2010. 14(6): p. R234.
Li, Y.-P., Teruya, K., Katakura, Y., K., Kabayama, S., Otsubo, K.,Morisawa, S., et al, تأثير انخفاض الماء على موت الخلايا المبرمج الناجم عن الإجهاد التأكسدي في خلية البنكرياس b HIT-T15. تكنولوجيا الخلايا الحيوانية تلتقي بعلم الجينوم، 2005: ص. 121-124.
Oharazawa, H., et al، حماية شبكية العين عن طريق الانتشار السريع للهيدروجين: إدارة قطرات العين المحملة بالهيدروجين في إصابة إقفار الشبكية بنقص التروية الإقفارية للشبكية. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2010. 51(1): p. 487-492.
Qu, J., et al, Inhalation of hydrogen gas attenuins ouabain-induced neuropathy السمعي الناجم عن الأوابين في الجربوع. Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): p. 445-451.
Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K., et al. (2008) استنشاق غاز الهيدروجين يقلل من حجم الاحتشاء في نموذج الجرذ لإصابة نقص التروية في عضلة القلب. الاتصالات الكيميائية الحيوية والبحوث الطبية الحيوية، 373، 30-35.