Šiame straipsnyje sužinosime apie dar vieną svarbią vandenilio naudą - jo antiapoptozinį poveikį. Prieš pradėdami išsamiau nagrinėti, sužinokime, ką reiškia apoptozė.

Kas yra apoptozė?

Apoptozė - tai ląstelių žūtis, kuri paprastai vyksta mūsų organizme dėl senėjimo arba kaip kontroliuojama augimo ir vystymosi dalis. Ši užprogramuota ląstelių mirtis gali įvykti dėl įvairių biocheminių procesų ląstelėje. Tai savižudybės forma, kai suaktyvinamas vidinis mirties mechanizmas.

Taigi kas iš tikrųjų nutinka, kai ląstelė priverčiama nusižudyti?

Dėl to organizme įsijungia įvairūs cheminiai procesai. Suveikia baltymai, vadinami kaspazėmis, ir sunaikina ląstelės architektūrą. Tai savo ruožtu suaktyvina fermentą, vadinamą DNazė, kuris gali skaidyti DNR. DNR yra genetinė medžiaga, esanti ląstelės branduolyje ir valdanti visą ląstelę. Tuomet pažeista ląstelė palaipsniui pradeda trauktis ir išsiskiria daugiau proteolitinių fermentų, naikinančių ląstelę iš vidaus. Ląstelės paviršiuje susidaro į burbuliukus panašios dėmės.

Sunaikinus mitochondriją - ląstelėje esantį energijos generatorių - išsiskiria citochromas C ir ląstelė suyra į mažus fragmentus, kuriuos apgaubia membrana. Kai ląstelės vidus sunaikinamas, jis išskiria chemines medžiagas, kurios veikia kaip pavojaus signalai ląstelės išorei, kad ji miršta. Kai kurie iš jų yra ATP ir UTP. ATP, nukleotidas, ir UTP, nukleozidas, yra prisijungę prie fagocituojančių ląstelių. Šios ląstelės gali praryti ir suvirškinti audinių dalis ir kitas dalis.

Kai fagocitines ląsteles pasiekia signalai, kad ląstelė miršta, jos stengiasi patekti prie tų konkrečių ląstelių fragmentų. Šie ląstelių fragmentai taip pat atidengia fosfolipidus, kurie paprastai išorėje nematomi. Tai padeda makrofagams tiksliai identifikuoti šiuos fragmentus ir jie pradeda juos absorbuoti. Šiukšlinės ląstelės gali išskirti medžiagas, pavyzdžiui, citokinus, kurie gali sukelti uždegimą aplinkinėje teritorijoje.

Tačiau šio proceso metu ląstelių membrana lieka nepažeista. Todėl aplinkiniai audiniai nėra labai pažeidžiami. Tai skiriasi nuo nekrozės, kai ląstelė žūsta dėl traumos ir sužalojimo. Tačiau šiuo atveju pažeidžiama ląstelės membrana ir visos toksinės medžiagos išsiskiria į išorę, sukeldamos didelį uždegimą.

Koks yra apoptozės vaidmuo?

Apoptozė gali pasireikšti, kai ląstelė natūraliai sensta ir "nusprendžia", kad jos paskirtis jau įvykdyta. Ji taip pat gali įvykti, kai į ląstelę įsiveržia svetima bakterija ar virusas ir ląstelė bando sulaikyti infekciją nusižudydama.

Apoptozė taip pat gali pasireikšti sergant kitomis ligomis. Kai ląstelės patiria didelį oksidacinį stresą, jos gali būti apoptozuotos. Yra daug ligų, kurių ligos proceso metu padidėja apoptozė. Alzheimerio liga, Parkinsono liga, AIDS ir kitos ligos pasižymi padidėjusia apoptoze. Naudodami antiapoptozinius vaistus galime ne tik sustabdyti šių ligų procesus, bet ir iš dalies kovoti su senėjimo procesu.

Kaip vandenilis veikia kaip antiapoptotikas?

Nuo 2015 m. Ohta ir kt. publikacijos apie vandenilio poveikį buvo atlikta daugybė tyrimų, siekiant patikrinti vandenilio veiksmingumą kovojant su įvairiomis ligomis. Jau šiame pirmajame tyrime buvo įvertinta, kad vandenilis pasižymi antiapoptozinėmis savybėmis reguliuodamas ląstelių genų raišką. Kai kuriuos tyrimus išvardijome priede. Čia apibendrinsiu mokslinius įrodymus apie vandenilio veiksmingumą kovojant su apoptoze, kuris buvo įrodytas gyvūnų modeliuose.

Įrodyta, kad vandenilio inhaliacija pasižymi antioksidaciniu ir antiapoptoziniu poveikiu bei apsaugo smegenis išemijos ir reperfuzijos pažeidimo atveju. Jis tai daro mažindamas oksidacinius laisvuosius radikalus, tokius kaip hidroksilo radikalas ir peroksinitritas.

Vandenilis taip pat veiksmingai mažina ūminį kepenų pažeidimą. Kai pelėms buvo duodama daug vandenilio turinčio fiziologinio tirpalo, buvo slopinamas apoptozę skatinančių medžiagų, tokių kaip JNK ir kaspazė-3, aktyvumas. Tai gali slopinti ląstelių žūtį kepenyse ne tik esant ūmiam sužalojimui, bet ir kepenų cirozei bei kompensacinei kepenų ląstelių proliferacijai, lemiančiai kepenų ligas.

Antiapoptozinis poveikis taip pat svarbus organų transplantacijos metu, siekiant sumažinti ląstelių žūtį. Nustatyta, kad žarnyno transplantatuose vandenilis reguliuoja antiapoptozinį baltymą hemoksigenazę 1. Kai prieš transplantaciją transplantatai buvo iš anksto apdoroti vandeniliu, jų funkcija buvo apsaugota, todėl transplantatų recipientai išgyveno geriau.

Po širdies ir plaučių šuntavimo operacijos, kai vandenilis buvo leidžiamas kaip inhaliacinės dujos, rezultatai buvo teigiami, todėl mokslininkai pasiūlė šį gydymą kaip naują galimą terapijos būdą.

Vandenilis gali pagerinti išgyvenamumą sergant sepsiu. Tai svarbu, nes sepsis tebėra viena iš pagrindinių kritiškai sergančių pacientų mirties priežasčių ligoninėse. Gyvūnų modeliams skiriant vandenilio turtingą fiziologinį tirpalą, nustatyta, kad jis, be priešuždegiminių ir antioksidacinių savybių, mažina apoptozę ir taip mažina sepsio poveikį.

Rėmenį galima patirti, kai patiriame stresą. Streso sukeltų skrandžio opų galima išvengti geriant vandenilio turtingus skysčius. Gydymas vandeniliu gali sumažinti kaspazės kiekį skrandžio gleivinėje ir sumažinti skrandžio gleivinės pažeidimą, užkirsdamas kelią ląstelių apoptozei.

Širdies priepuoliai šiais laikais yra labai dažni

Tačiau įrodyta, kad vandenilio turtingas fiziologinis tirpalas sumažina miokardo infarkto dydį. Kita grupė nustatė, kad vandenilio dujos pagerina kairiojo skilvelio funkcijos atsistatymą po anoksijos-reoksigenacijos (tai reiškia, kad reperfuzija paprastai sukelia vadinamąją reperfuzinę žalą). Vandenilis sumažino infarkto dydį nekeisdamas hemodinaminių parametrų. Vandenilio dujos taip pat užkirto kelią kairiojo skilvelio remodeliacijai (skilvelio dydžio, formos ir funkcijos kitimo procesui) po miokardo infarkto.

Subarachnoidinis kraujavimas laikomas gyvybei pavojinga būkle ir gali sukelti smegenų ląstelių žūtį. Vandenilis gali pakeisti kelius, kurie lemia mirtį, ypač per Akt/GSK3β kelią. Tai sumažina smegenų neuronų apoptozę ir pagerina rezultatus po subarachnoidinio kraujavimo.

Vandenilis taip pat gali veikti plaučius ir sumažinti ląstelių žūtį plaučių pažeidimo atveju. Jis indukuoja antiapoptozinius genus. Taip padidėja antiapoptozinio baltymo Bcl 2 koncentracija ir sumažėja apoptozę skatinančių baltymų, tokių kaip Bax, koncentracija.

Įrodyta, kad vandenilis sumažina apoptozę kasoje sergant ūminiu pankreatitu ir taip sumažina cukrinio diabeto išsivystymo riziką.

Sergant diabetine retinopatija, žiurkių modelyje įkvėpus vandenilio dujų, sumažėjo tinklainės apoptozė ir kraujagyslių pralaidumo biomarkeriai. Šie rezultatai leidžia manyti, kad vandenilį būtų galima panaudoti šiai ligai, kuri dažnai baigiasi aklumu, gydyti.

Vandenilį galima vartoti įkvepiant dujas, įkvepiant daug vandenilio turinčio aerozolio tirpalo, švirkščiant daug vandenilio turinčio fiziologinio tirpalo, maudantis vandenilio vonioje ir geriant vandenyje ištirpintą vandenilį. Kasdieniam vartojimui tinkamiausias būdas yra gerti vandenilio prisodrintą vandenilį arba įkvėpti vandenilio dujų, pagamintų elektrolyzatoriumi.

Nors vandenilis yra gausiausias cheminis elementas visatoje, jis dar nebuvo naudojamas terapinėje aplinkoje ligoms gydyti. Tačiau naujausi atradimai apie šias nuostabias dujas tai pakeitė. Šimtai tyrimų apie vandenilį, iki šiol daugiausia atliktų su gyvūnų modeliais, rodo, kad jis veiksmingas ir žmonėms sergant daugeliu ligų. Galima daryti prielaidą, kad netolimoje ateityje vandenilį išvysime klinikose. Dėl savo antiapoptozinio ir antioksidacinio poveikio jis taip pat galėtų būti naudojamas kaip priemonė nuo senėjimo.

Šaltiniai

Ohta, S., Molekulinis vandenilis kaip naujas antioksidantas: vandenilio privalumų medicinoje apžvalga.
Methods Enzymol, 2015. 555: p. 289-317. Shen, M.H., et al, Hydrogen as a novel and effective treatment for acute carbon monoxide poisoning.
Medical Hypotheses, 2010. 75(2): p. 235-237. Sun, H., et al, The protective role of hydrogen-rich saline in experimental liver injury in peles.
Journal of Hepatology, 2011. 54(3): p. 471-80. Buchholz, B.M., et al, Hydrogen-enriched preservation protects isogenic intestinal graft and improves recipient gastric function during transplantation.
Transplantation, 2011. 92(9): p. 985-92. Li, G.M., et al. Effects of treatment with hydrogen-rich saline on polymicrobial sepsis.
Journal of Surgical Research, 2013. 181(2): p. 279-86. Liu, X., et al, The protective of hydrogen on stress-induced gastric ulceration.
Int Immunopharmacol, 2012. 13(2): p. 197-203. Fujii, Y., et al, Insufflation of hydrogen gas inhibits the inflammatory response in cardiopulmonary bypass in a rat model.
Artif Organs, 2013. 37(2): p. 136-41. Zhang G, Gao S, Li X, et al. Pharmacological postconditioning with lactic acid and hydrogen rich saline alleviates myocardial reperfusion injury in rats.
Sci Rep. 2015 Apr 30;5:9858. Bari, F., et al, Inhalation of hydrogen gas protects cerebrovascular reactivity from moderate but not severe perinatal hypoxic injury in newborn piglets.
Stroke, 2010. 41(4): p. E323-E323. Hong, Y., et al, Neuroprotective effect of hydrogen-rich saline against neurologic damage and apoptosis in early brain injury after subarachnoid hemorrhage: possible role of the Akt/GSK3beta signalling pathway.
PLoS One, 2014. 9(4): p. e96212. Huang, C.S., et al, Hydrogen inhalation ameliorates ventilator-induced lung injury.
Critical Care, 2010. 14(6): p. 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: p. 121-124. Oharazawa, H., et al, Protection of the Retina by Rapid Diffusion of Hydrogen: Vandenilio įkrautų akių lašų vartojimas esant tinklainės išemijos ir reperfuzijos sužalojimui.
Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2010. 51(1): p. 487-492. Qu, J., et al, Inhalation of hydrogen gas attenuates ouabain-induced auditory neuropathy in gerbils.
Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): p. 445-451. Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K., et al. (2008) Inhalation of Hydrogen Gas Reduces Infarct Size in the Rat Model of Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury. Biochemical and Biomedical Research Communications, 373, 30-35.