I denne artikel vil vi lære om en anden vigtig fordel ved brint; dets anti-apoptotiske virkning. Før vi går i detaljer, skal vi vide, hvad apoptose betyder.
Hvad er apoptose?
Apoptose er den celledød, der normalt forekommer i vores kroppe som følge af aldring eller som en kontrolleret del af vækst og udvikling. Denne programmerede celledød kan opstå som følge af forskellige biokemiske processer i cellen. Det er en form for selvmord gennem aktivering af den interne dødsmekanisme.
Så hvad sker der egentlig, når cellen tvinges til at begå selvmord?
Det fører til, at forskellige kemiske processer udløses i kroppen. Proteiner, der er kendt som caspaser, udløses og ødelægger cellearkitekturen. Dette udløser igen et enzym kaldet DNAse, som er i stand til at nedbryde DNA. DNA er det genetiske materiale i cellekernen, som styrer hele cellen. Den beskadigede celle begynder derefter gradvist at skrumpe, og flere proteolytiske enzymer frigives, hvilket ødelægger cellen indefra. Der dannes bobleformede pletter på celleoverfladen.
Når mitokondriet, energigeneratoren inde i cellen, ødelægges, frigøres cytokrom C, og cellen opløses i små fragmenter, der omsluttes af en membran. Når cellens indre ødelægges, frigiver den kemikalier, der fungerer som nødsignaler til cellens yderside om, at den er ved at dø. Nogle af disse er ATP og UTP. ATP, et nukleotid, og UTP, et nukleosid, er bundet til fagocytiske celler. Disse celler kan optage og fordøje dele af vævet og andre dele.
Når signalerne kommer til de fagocytiske celler om, at en celle er ved at dø, forsøger de at få fat i netop disse cellefragmenter. Disse cellefragmenter blotlægger også fosfolipider, som normalt ikke er synlige udefra. Dette hjælper makrofagerne med at identificere disse fragmenter nøjagtigt, og de begynder at opsluge dem. Affaldscellerne kan udskille stoffer som f.eks. cytokiner, der kan udløse betændelse i det omkringliggende område.
Cellemembranen forbliver dog intakt under denne proces. Derfor sker der ikke nogen større skade på det omkringliggende væv. Dette adskiller sig fra nekrose, hvor cellen dør som følge af traumer og skader. Men her beskadiges cellemembranen, og alle de giftige stoffer frigives til ydersiden, hvilket forårsager en masse betændelse.
Hvad er apoptosens rolle?
Apoptose kan opstå, når cellen naturligt ældes og "beslutter", at dens formål er opfyldt. Den kan også opstå, når en fremmed bakterie eller virus invaderer cellen, og cellen forsøger at dæmme op for infektionen ved at begå selvmord.
Apoptose kan også forekomme i forbindelse med andre sygdomme. Når der er meget oxidativ stress, kan cellerne undergå apoptose. Der er mange sygdomme, der viser øget apoptose som en del af deres sygdomsproces. Alzheimers sygdom, Parkinsons sygdom og AIDS m.fl. har øget apoptose. Ved at bruge antiapoptotiske lægemidler kan vi ikke blot stoppe disse sygdomsprocesser, men også bekæmpe aldringsprocessen i et vist omfang.
Hvordan virker brint som antiapoptotisk middel?
Siden Ohta et al. offentliggjorde Ohta et al. om brints virkning i 2015, er der blevet gennemført mange undersøgelser for at teste brints effektivitet mod forskellige sygdomme. Allerede i denne første undersøgelse blev brint vurderet til at have anti-apoptotiske egenskaber via regulering af cellernes genekspression. Vi har listet nogle af undersøgelserne i bilaget. Her vil jeg opsummere de videnskabelige beviser for brints effektivitet i bekæmpelsen af apoptose, som er blevet påvist i dyremodeller.
Indånding af brint har vist sig at udøve antioxidant- og antiapoptotiske virkninger og beskytte hjernen ved iskæmi-reperfusionsskade. Det gør det ved at reducere oxidative frie radikaler som hydroxylradikaler og peroxynitrit.
Brint er også effektivt til at reducere akut leverskade. Når mus fik brintrig saltvand, blev aktiviteten af stoffer, der fremmer apoptose, som f.eks. JNK og caspase-3, hæmmet. Dette kan hæmme celledød i leveren ikke kun ved akut skade, men også ved levercirrhose og kompensatorisk proliferation af leverceller, der fører til leversygdom.
Den antiapoptotiske virkning er også vigtig i forbindelse med organtransplantationer for at reducere celledøden. I tarmtransplantater har brint vist sig at opregulere det antiapoptotiske protein hæmoxygenase 1. Når transplantater blev forbehandlet med brint inden transplantationen, blev funktionen beskyttet, hvilket resulterede i bedre overlevelsesrater hos modtagerne af transplantater.
Når brint blev givet som inhalationsgas efter en kardio-pulmonal bypass-operation, gav det positive resultater, og forskerne foreslog denne behandling som en ny potentiel terapi.
Brint kan forbedre overlevelsen ved sepsis. Dette er vigtigt, fordi sepsis fortsat er en af de vigtigste dødsårsager hos kritisk syge patienter på hospitalet. Da brintrig saltvand blev givet til dyremodeller, viste det sig at reducere apoptose ud over de antiinflammatoriske og antioxidante egenskaber, hvorved virkningerne af sepsis blev reduceret.
Det er muligt at opleve halsbrand, når vi er stressede. De stressinducerede mavesår kan forebygges ved at drikke brintrige væsker. Brintbehandling kan reducere niveauet af caspase i mavesækken og reducere skaderne på mavesækken ved at forhindre celleapoptose.
Hjerteanfald er meget almindelige i moderne tider
Imidlertid har brintrig saltvand vist sig at reducere størrelsen af myokardieinfarkt. En anden gruppe har fundet, at brintgas forbedrer genoprettelsen af venstre ventrikelfunktion efter anoxi-reoxygenering (hvilket betyder, at reperfusion normalt forårsager det, der kaldes reperfusionsskade). Hydrogen reducerede infarktstørrelsen uden at ændre de hæmodynamiske parametre. Brintgas forhindrede også venstre ventrikels remodellering (processen med at ændre ventrikulær størrelse, form og funktion) efter et myokardieinfarkt.
Subarachnoidalblødning anses for at være en livstruende tilstand og kan føre til hjernecelledød. Hydrogen er i stand til at ændre de veje, der fører til død, især via Akt/GSK3β-vejen. Dette reducerer apoptose af neuroner i hjernen og forbedrer resultatet efter subarachnoidalblødning.
Desuden kan brint også virke på lungerne og reducere celledøden i forbindelse med lungeskader. Det inducerer antiapoptotiske gener. Således opreguleres det antiapoptotiske protein Bcl 2, og proteiner, der fremmer apoptose, såsom Bax, nedreguleres.
Det er blevet påvist, at hydrogen reducerer apoptose i bugspytkirtlen ved akut pancreatitis og dermed reducerer risikoen for udvikling af diabetes mellitus.
I tilfælde af diabetisk retinopati blev retinal apoptose og biomarkører for vaskulær permeabilitet reduceret ved indånding af brintgas i en rottemodel. Disse resultater tyder på en mulig anvendelse af brint til behandling af denne sygdom, som ofte fører til blindhed.
Brint kan indtages ved at indånde gassen, indånde en brintrig aerosolopløsning, injicere en brintrig saltopløsning, tage et brintbad og drikke brint opløst i vand. Til daglig indtagelse er den mest hensigtsmæssige metode at drikke brintberiget vand eller indånde brintgas produceret af en elektrolyser.
Selv om brint er det kemiske grundstof, der forekommer mest hyppigt i universet, er det endnu ikke blevet anvendt i terapeutisk øjemed til behandling af sygdomme. Nye opdagelser om denne fantastiske gas har imidlertid ændret dette. Hundredvis af undersøgelser af brint, indtil videre mest i dyremodeller, tyder på, at det også er effektivt i mennesker i forbindelse med mange sygdomme. Det er sikkert at antage, at vi vil se brint i klinikkerne i den nærmeste fremtid. På grund af dets anti-apoptotiske og antioxidante virkninger kunne det også bruges som et middel mod aldring.
Kilder
Ohta, S., Molekylær brint som en ny antioxidant: oversigt over brints fordele i forbindelse med medicinske anvendelser. Methods Enzymol, 2015. 555: s. 289-317.
Shen, M.H., et al, Hydrogen as a novel and effective treatment for acute carbon monoxide poisoning. Medical Hypotheses, 2010. 75(2): s. 235-237.
Sun, H., et al, The protective role of hydrogen-rich saline in experimental liver injury in mice. Journal of Hepatology, 2011. 54(3): s. 471-80.
Buchholz, B.M., et al, Hydrogenberiget konservering beskytter isogene tarmtransplantater og forbedrer modtagerens mavefunktion under transplantation. Transplantation, 2011. 92(9): s. 985-92.
Li, G.M., et al. Effekter af behandling med hydrogenrig saltvand på polymikrobiel sepsis. Journal of Surgical Research, 2013. 181(2): s. 279-86.
Liu, X., et al., The protective of hydrogen on stress-induced gastric ulceration. Int Immunopharmacol, 2012. 13(2): s. 197-203.
Fujii, Y., et al, Insufflation af brintgas hæmmer det inflammatoriske respons i forbindelse med kardiopulmonal bypass i en rottemodel. Artif Organs, 2013. 37(2): s. 136-41.
Zhang G, Gao S, Li X, et al. Farmakologisk postkonditionering med mælkesyre og hydrogenrig saltvand lindrer myokardisk reperfusionsskade hos rotter. Sci Rep. 2015 Apr 30;5:9858.
Bari, F., et al, Inhalation af brintgas beskytter cerebrovaskulær reaktivitet mod moderat, men ikke alvorlig perinatal hypoxisk skade hos nyfødte smågrise. Stroke, 2010. 41(4): s. E323-E323.
Hong, Y., et al, Neuroprotective effect of hydrogen-rich saline against neurologic damage and apoptosis in early brain injury following subarachnoid hemorrhage: possible role of the Akt/GSK3beta signalling pathway. PLoS One, 2014. 9(4): s. e96212.
Huang, C.S., et al, Hydrogen inhalation ameliorates ventilator-induced lung injury. Critical Care, 2010. 14(6): s. R234.
Li, Y.-P., Teruya, K., Katakura, Y., Kabayama, S., Otsubo, K.,Morisawa, S., et al, Effect of reduced water on the apoptotic cell death triggered by oxidative stress in pancreatic b HIT-T15 cell. Animal cell technology meets genomics, 2005: pp. 121-124.
Oharazawa, H., et al, Protection of the Retina by Rapid Diffusion of Hydrogen: Administration af hydrogenholdige øjendråber ved iskæmi-reperfusionsskader på nethinden. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2010. 51(1): s. 487-492.
Qu, J., et al, Inhalation af brintgas dæmper ouabain-induceret auditiv neuropati hos gerbiler. Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): s. 445-451.
Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K., et al. (2008) Inhalation af brintgas reducerer infarktstørrelsen i rottemodellen af myokardieisk iskæmi-reperfusionsskade. Biochemical and Biomedical Research Communications, 373, 30-35.