El hidrógeno molecular es la molécula más pequeña que podemos encontrar en la naturaleza. Su eficacia no se descubrió hasta hace una década gracias a la investigación científica.
El hidrógeno tiene numerosos beneficios y ello se debe a sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, antiapoptóticas, antialérgicas y citoprotectoras. Probablemente te preguntes cómo esta pequeña molécula tiene todas estas propiedades. Los científicos siguen descubriendo día a día nuevos usos del hidrógeno. Cada día hay nuevos resultados de investigación y puedes encontrar cientos de estudios que se han realizado sobre el tratamiento con hidrógeno, sobre todo en estudios con animales, pero cada vez más en estudios con humanos.
En este artículo hablaremos del efecto citoprotector del hidrógeno.
La célula es el componente más pequeño de un organismo vivo. Si las células funcionan mal, pueden producirse enfermedades graves. Las células pueden dañarse por diversos motivos, como traumatismos, estrés oxidativo, sustancias químicas, quemaduras, microorganismos, radiaciones y otros.
¿Qué es la citoprotección?
La citoprotección es un proceso mediante el cual las células se protegen de sustancias o estímulos nocivos. Este proceso se ha descrito principalmente en la mucosa gástrica. La formación de úlceras gástricas puede prevenirse utilizando un agente citoprotector para el estómago, como la prostaglandina. Del mismo modo, el hidrógeno puede actuar como un agente que protege a las células de los estímulos nocivos.
¿Cómo actúa el hidrógeno como agente citoprotector?
El hidrógeno, a diferencia de la mayoría de las demás sustancias, puede actuar a nivel celular, por lo que se considera único. Puede incluso atravesar la barrera hematoencefálica que separa el cerebro del torrente sanguíneo. Puede incluso entrar en los organismos subcelulares, como las mitocondrias. Una vez que el hidrógeno alcanza estos lugares ideales, puede ejercer sus propiedades antioxidantes, citoprotectoras y antiapoptóticas.
Se ha sugerido que el hidrógeno puede inducir mecanismos de señalización que conducen a la formación de factores citoprotectores. Según Itoh et al. 2011, el hidrógeno actúa como modulador de señales e influye en la transducción de señales. Propusieron que el hidrógeno puede inhibir la producción de óxido nítrico inducida por LPS/IFNγ en los macrófagos, lo que a su vez conduce a una reducción de las respuestas inflamatorias que, en última instancia, protegen a las células. Aunque el mecanismo completo aún no está claro, hay otras investigaciones que sugieren posibles mecanismos. Según otro estudio, el hidrógeno aumenta los niveles de enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa y la catalasa, proporcionando así el efecto citoprotector.
Otro mecanismo propuesto para el hidrógeno como sustancia citoprotectora es la prevención de la acción de la caspasa, implicada en la muerte celular, como se describe en el artículo sobre las propiedades antiapoptóticas del hidrógeno.
También se ha propuesto que el hidrógeno molecular se une a los iones metálicos y afecta a la transducción de señales al interactuar con las metaloproteínas.
¿Cuáles son los casos del efecto citoprotector del hidrógeno?
Dado que el hidrógeno no es tóxico para el organismo, ni siquiera en concentraciones elevadas, su uso puede considerarse bastante seguro. Dado que el hidrógeno puede difundirse rápidamente a través de las membranas y ejerce sus efectos con la ventaja añadida de su viabilidad y su coste relativamente bajo, puede utilizarse en diversos tratamientos de enfermedades.
El efecto citoprotector del hidrógeno molecular fue publicado por primera vez por Ohsawa et al. en 2007. Esta investigación fue la primera de este tipo. Investigaron el efecto antioxidante en un modelo de rata en el que se inducían daños por estrés oxidativo en el cerebro mediante isquemia focal y reperfusión, y en células cultivadas mediante tres métodos independientes. Tras un ictus, cuando se elimina la oclusión del vaso (reperfusión), las células pueden resultar dañadas por la liberación repentina de sustancias oxidativas, es la llamada lesión por reperfusión. En este caso, se ha demostrado que el hidrógeno tiene potencial como antioxidante para aplicaciones preventivas y terapéuticas. Esta investigación ha allanado el camino para muchas otras investigaciones que exploran estrategias para utilizar el hidrógeno con el fin de prevenir el daño celular tras la isquemia.
El hidrógeno molecular también fue capaz de proteger las células hepáticas de los daños causados por la ictericia obstructiva. En un modelo de rata, se indujo ictericia obstructiva. Al cabo de 10 días, se evaluó microscópicamente el daño hepático y se controlaron los niveles de enzimas hepáticas (ASAT y ALAT) y de mediadores inflamatorios (IL-1, IL-6, TNFa y otros). La solución salina rica en hidrógeno redujo los niveles de estos marcadores y alivió el daño morfológico hepático. Además, aumentó significativamente las actividades de las enzimas antioxidantes. Inhibe la inflamación, el estrés oxidativo y también modula la llamada vía ERK1/2, protegiendo a las células del daño.
En el trasplante de hígado, la lesión por isquemia y reperfusión es crítica para la supervivencia del injerto. Esto da lugar a la formación de radicales libres de oxígeno citotóxicos. Su efecto puede ser neutralizado por las propiedades antioxidantes del hidrógeno. Protege a las células de las lesiones por reperfusión. Esto se comprobó en un estudio con cerdos.
La colitis ulcerosa es una enfermedad en la que se forman úlceras en la mucosa intestinal debido a una predisposición genética. Se asocia a un aumento de la producción de especies reactivas del oxígeno y a una alteración de la angiogénesis. La administración de hidrógeno mediante inyección intraperitoneal una vez cada 2 días durante 2 semanas en un modelo de rata consiguió reducir las úlceras al prevenir el daño celular de la mucosa mediante sus efectos citoprotectores. El tratamiento con solución salina que contenía hidrógeno también redujo síntomas como la pérdida de peso y la diarrea.
La inhalación de hidrógeno también protegió las células nerviosas, según varios estudios. Como el hidrógeno puede atravesar fácilmente la barrera hematoencefálica, puede llegar a las neuronas y mejorar los resultados neurológicos en la enfermedad. Beber agua rica en hidrógeno pudo suprimir el estrés oxidativo de las neuronas dopinérgicas en la enfermedad de Parkinson en un modelo de ratón. También se ha demostrado que el hidrógeno previene el deterioro cognitivo.
Recientemente, se inició un ensayo clínico piloto para investigar los efectos del agua con hidrógeno en la progresión de la enfermedad de Parkinson en pacientes japoneses. El estudio fue un ensayo aleatorizado, controlado con placebo y doble ciego, con grupos paralelos. Los participantes bebieron un litro al día de agua hidratada o placebo durante 48 semanas. El examen de las puntuaciones de la Escala Unificada de Calificación de la Enfermedad de Parkinson mostró que la enfermedad empeoraba en el grupo sin uso de agua hidratada, mientras que las puntuaciones mejoraban en el grupo con agua hidratada. Aunque el número de los dos grupos era pequeño y la duración del estudio corta, la diferencia entre el grupo de agua de hidrógeno y el de placebo era significativa (p < 0,05).
Cuando se administró agua salina rica en hidrógeno tras una parada cardiaca al inicio de la reanimación cardiopulmonar hiperóxica, mejoró significativamente los resultados cerebrales y cardiacos en un modelo de rata, al proteger a las células de daños mayores.
Algunos pacientes necesitan ser ventilados artificialmente durante un largo periodo de tiempo debido al coma y las lesiones. Estas personas pueden desarrollar lesiones pulmonares denominadas lesiones pulmonares agudas inducidas por la ventilación. La administración de gas hidrógeno en un modelo de ratón redujo la incidencia de esta lesión mediante la modulación de la vía de señalización del factor nuclear-kappa B (NFκB). La activación temprana de esta vía durante el tratamiento con hidrógeno se correlacionó con el aumento de los niveles de proteínas antiapoptóticas. La inhalación de hidrógeno aumentó la tensión de oxígeno, disminuyó el edema pulmonar y redujo la expresión de mediadores proinflamatorios. Se demostró el efecto citoprotector del hidrógeno contra las vías de señalización apoptótica e inflamatoria.
El hidrógeno como gas a una concentración del 3% también prolongó la vida útil de replicación in vitro de las células estromales de la médula ósea y las células madre mesenquimales. Esto es importante porque las células madre se utilizan en medicina regenerativa para tratar muchas enfermedades. El efecto citoprotector del hidrógeno se atribuyó inicialmente a un efecto antioxidante. Sin embargo, se descubrió que la concentración del 3% que utilizaron no reducía los radicales hidroxilo, aunque era eficaz para proteger las células. Por tanto, sugirieron que debía estar en juego un mecanismo adicional para proteger las células.
Debido a estos sorprendentes efectos del hidrógeno, se está utilizando como agente terapéutico novedoso en el tratamiento cardiovascular, metabólico, respiratorio, neurológico y del cáncer. En el futuro, no sólo el oxígeno, sino también el hidrógeno (gas de Brown) se administrarán simultáneamente en medicina de urgencias.
Referencias
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