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Proprietà citoprotettive dell'H2

L'idrogeno molecolare è la più piccola molecola che possiamo trovare in natura. La sua efficacia è stata scoperta solo una decina di anni fa attraverso la ricerca scientifica.

L'idrogeno ha numerosi benefici e questo è dovuto alle sue proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, anti-apoptotiche, antiallergiche e citoprotettive. Probabilmente vi chiederete come questa piccola molecola abbia tutte queste proprietà. Gli scienziati continuano a scoprire ogni giorno nuovi usi dell'idrogeno. Ogni giorno ci sono nuovi risultati di ricerca, e si possono trovare centinaia di studi che sono stati fatti sul trattamento con l'idrogeno, per lo più in studi su animali, ma sempre più in studi umani.

In questo articolo parleremo degli effetti citoprotettivi dell'idrogeno.

La cellula è il più piccolo elemento costitutivo di un organismo vivente. Se le cellule funzionano male, si possono verificare gravi malattie. Le cellule possono essere danneggiate per una varietà di motivi, tra cui traumi, stress ossidativo, sostanze chimiche, ustioni, microrganismi, radiazioni e altri.

Cos'è la citoprotezione?

La citoprotezione è un processo attraverso il quale le cellule sono protette da sostanze o stimoli dannosi. Questo processo è stato descritto principalmente nella mucosa gastrica. La formazione di ulcere gastriche può essere prevenuta utilizzando un agente citoprotettivo per lo stomaco come la prostaglandina. Allo stesso modo, l'idrogeno può agire come un agente che protegge le cellule dagli stimoli nocivi.

Come agisce l'idrogeno come agente citoprotettivo?

L'idrogeno, a differenza della maggior parte delle altre sostanze, può agire a livello cellulare ed è quindi considerato unico. Può anche attraversare la barriera emato-encefalica che separa il cervello dal flusso sanguigno. Può anche entrare in organismi subcellulari come i mitocondri. Una volta che l'idrogeno raggiunge questi luoghi ideali, può esercitare le sue proprietà antiossidanti, citoprotettive e anti-apoptotiche.

È stato suggerito che l'idrogeno può indurre meccanismi di segnalazione che portano alla formazione di fattori citoprotettivi. Secondo Itoh et al. 2011, l'idrogeno agisce come un modulatore di segnale e influenza la trasduzione del segnale. Hanno proposto che l'idrogeno può inibire la produzione di ossido nitrico indotta da LPS/IFNγ nei macrofagi, che a sua volta porta a risposte infiammatorie ridotte che in definitiva proteggono le cellule. Anche se il meccanismo completo non è ancora chiaro, ci sono altre ricerche che suggeriscono possibili meccanismi. Secondo un'altra ricerca, l'idrogeno aumenta i livelli di enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi e la catalasi, fornendo così l'effetto citoprotettivo.

Un altro meccanismo proposto per l'idrogeno come sostanza citoprotettiva è quello di prevenire l'azione della caspasi, che è coinvolta nella morte cellulare, come descritto nell'articolo sulle proprietà anti-apoptotiche dell'idrogeno.

Si propone anche che l'idrogeno molecolare si leghi agli ioni metallici e influenzi la trasduzione del segnale interagendo con le metalloproteine.

Quali sono i casi dell'effetto citoprotettivo dell'idrogeno?

Poiché l'idrogeno non è tossico per il corpo anche in concentrazioni elevate, può essere considerato abbastanza sicuro da usare. Poiché l'idrogeno può diffondersi rapidamente attraverso le membrane ed esercita i suoi effetti con l'ulteriore vantaggio della fattibilità e del costo relativamente basso, può essere utilizzato in vari trattamenti di malattie.

Gli effetti citoprotettivi dell'idrogeno molecolare sono stati pubblicati per la prima volta da Ohsawa et al. nel 2007. Questa ricerca è stata la prima del suo genere. Hanno studiato l'effetto antiossidante in un modello di ratto in cui il danno da stress ossidativo è stato indotto nel cervello dall'ischemia focale e dalla riperfusione, e in cellule coltivate usando tre metodi indipendenti. Dopo l'ictus, quando l'occlusione del vaso viene rimossa (riperfusione), le cellule possono essere danneggiate dal rilascio improvviso di sostanze ossidative, è chiamato danno da riperfusione. Qui, l'idrogeno ha dimostrato di avere un potenziale come antiossidante per applicazioni preventive e terapeutiche. Questa ricerca ha aperto la strada a molte altre ricerche che esplorano strategie per usare l'idrogeno per prevenire i danni cellulari dopo l'ischemia.

L'idrogeno molecolare è stato anche in grado di proteggere le cellule del fegato dai danni causati dall'ittero ostruttivo. In un modello di ratto, è stato indotto un ittero ostruttivo. Dopo 10 giorni, il danno epatico è stato valutato al microscopio e sono stati monitorati i livelli di enzimi epatici (ASAT e ALAT) e i livelli di mediatori infiammatori (IL-1, IL-6, TNFa e altri). La soluzione salina ricca di idrogeno ha ridotto i livelli di questi marcatori e ha alleviato il danno morfologico del fegato. Inoltre, ha aumentato significativamente le attività degli enzimi antiossidanti. Inibisce l'infiammazione, lo stress ossidativo e modula anche il cosiddetto percorso ERK1/2 e protegge le cellule dai danni.

Nel trapianto di fegato, il danno da ischemia e riperfusione è fondamentale per la sopravvivenza dell'innesto. Questo porta alla formazione di radicali liberi dell'ossigeno citotossici. Il loro effetto può essere neutralizzato dalle proprietà antiossidanti dell'idrogeno. Protegge le cellule dal danno da riperfusione. Questo è stato trovato in uno studio con i maiali.

La colite ulcerosa è una malattia in cui le ulcere si formano nella mucosa intestinale a causa di una predisposizione genetica. È associato a una maggiore produzione di specie reattive dell'ossigeno e a un'angiogenesi alterata. La somministrazione di idrogeno tramite iniezione intraperitoneale una volta ogni 2 giorni per 2 settimane in un modello di ratto è stata in grado di ridurre le ulcere prevenendo i danni alle cellule della mucosa attraverso i suoi effetti citoprotettivi. Il trattamento con la soluzione salina contenente idrogeno ha anche ridotto i sintomi come la perdita di peso e la diarrea.

L'inalazione di idrogeno ha anche protetto le cellule nervose, secondo diversi studi. Poiché l'idrogeno può facilmente attraversare la barriera emato-encefalica, può raggiungere i neuroni e migliorare i risultati neurologici nella malattia. Bere acqua ricca di idrogeno è stato in grado di sopprimere lo stress ossidativo per i neuroni dopinergici nella malattia di Parkinson in un modello di topo. L'idrogeno ha anche dimostrato di prevenire il deterioramento cognitivo.

Recentemente, è stato avviato uno studio clinico pilota per studiare gli effetti dell'acqua idrogenata sulla progressione della malattia di Parkinson in pazienti giapponesi. Lo studio era uno studio randomizzato, controllato con placebo e in doppio cieco con gruppi paralleli. I partecipanti hanno bevuto un litro al giorno di acqua idratata o placebo per 48 settimane. L'esame dei punteggi della Unified Parkinson's Disease Rating Scale ha mostrato che la malattia è peggiorata nel gruppo senza l'uso di acqua idrogenata, mentre i punteggi sono migliorati nel gruppo dell'acqua idrogenata. Anche se il numero dei due gruppi era piccolo e la durata dello studio era breve, la differenza tra il gruppo acqua idrogenata e il gruppo placebo era significativa (p < 0,05).

Quando la soluzione salina ricca di idrogeno è stata somministrata dopo l'arresto cardiaco all'inizio della rianimazione cardiopolmonare iperossica, ha migliorato significativamente i risultati del cervello e del cuore in un modello di ratto, proteggendo le cellule da ulteriori danni.

Alcuni pazienti devono essere ventilati artificialmente per lunghi periodi di tempo a causa del coma e delle lesioni. Queste persone possono sviluppare lesioni polmonari chiamate lesioni polmonari acute indotte dal ventilatore. La somministrazione di gas idrogeno in un modello di topo ha ridotto l'incidenza di questa lesione attraverso la modulazione del percorso del fattore nuclearekappa B (NFκB). L'attivazione precoce di questa via durante il trattamento con idrogeno è stata correlata con un aumento dei livelli di proteine antiapoptotiche. L'inalazione di idrogeno ha aumentato la tensione di ossigeno, diminuito l'edema polmonare e ridotto l'espressione dei mediatori proinfiammatori. È stato dimostrato l'effetto citoprotettivo dell'idrogeno contro le vie apoptotiche e infiammatorie.

L'idrogeno come gas ad una concentrazione del 3% ha anche prolungato la durata della replicazione in vitro delle cellule stromali del midollo osseo e delle cellule staminali mesenchimali. Questo è importante perché le cellule staminali sono usate nella medicina rigenerativa per trattare molte malattie. L'effetto citoprotettivo dell'idrogeno è stato inizialmente attribuito a un effetto antiossidante. Tuttavia, si è scoperto che la concentrazione del 3% utilizzata non riduceva i radicali idrossili, anche se era efficace nel proteggere le cellule. Pertanto, hanno suggerito che un ulteriore meccanismo deve essere in gioco per proteggere le cellule.

A causa di questi effetti sorprendenti dell'idrogeno, viene utilizzato come un nuovo agente terapeutico nel trattamento cardiovascolare, metabolico, respiratorio, neurologico e del cancro. In futuro, non solo l'ossigeno ma anche l'idrogeno (il gas di Brown) sarà somministrato simultaneamente nella medicina d'urgenza.

Riferimenti
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Ito, M., et al, Bere acqua all'idrogeno e l'esposizione intermittente al gas idrogeno, ma non il lattulosio o l'esposizione continua al gas idrogeno, previene la malattia di Parkinson indotta dalla 6-idrossidopamina nei ratti. Med Gas Res, 2012. 2(1): p. 15.

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