Molekulārais ūdeņradis ir mazākā dabā sastopamā molekula. Tā efektivitāte tika atklāta tikai pirms aptuveni desmit gadiem, veicot zinātniskus pētījumus.
Ūdeņradim ir daudz priekšrocību, un tas ir saistīts ar tā antioksidantu, pretiekaisuma, anti-apoptozes, anti-alerģiskajām un citoprotektīvajām īpašībām. Jūs droši vien brīnāties, kā šai mazajai molekulai piemīt visas šīs īpašības. Zinātnieki katru dienu joprojām atklāj jaunus ūdeņraža izmantošanas veidus. Katru dienu ir jauni pētījumu rezultāti, un jūs varat atrast simtiem pētījumu, kas veikti par ārstēšanu ar ūdeņradi, galvenokārt pētījumos ar dzīvniekiem, bet arvien biežāk arī ar cilvēkiem.
Šajā rakstā mēs runāsim par ūdeņraža citoprotektīvo iedarbību.
Šūna ir mazākais dzīvā organisma pamatelements. Ja šūnas darbojas nepareizi, var rasties nopietnas slimības. Šūnas var tikt bojātas dažādu iemeslu dēļ, tostarp traumu, oksidatīvā stresa, ķīmisko vielu, apdegumu, mikroorganismu, radiācijas un citu iemeslu dēļ.
Kas ir citoprotekcija?
Citoaizsardzība ir process, kurā šūnas tiek aizsargātas no kaitīgām vielām vai stimuliem. Šis process galvenokārt ir aprakstīts kuņģa gļotādā. Kuņģa čūlu veidošanos var novērst, lietojot kuņģa citoprotektoru, piemēram, prostaglandīnu. Līdzīgi arī ūdeņradis var darboties kā līdzeklis, kas aizsargā šūnas no kaitīgiem stimuliem.
Kā ūdeņradis darbojas kā citoprotektors?
Ūdeņradis atšķirībā no vairuma citu vielu var iedarboties šūnu līmenī, un tāpēc tas tiek uzskatīts par unikālu. Tas var pat šķērsot hematoencefalisko barjeru, kas atdala smadzenes no asinsrites. Tas var iekļūt pat tādos subšūnu organismos kā mitohondriji. Kad ūdeņradis sasniedz šīs ideālās vietas, tas var iedarboties antioksidatīvi, citoprotektīvi un anti-apoptotiski.
Ir izteikts pieņēmums, ka ūdeņradis var inducēt signalizācijas mehānismus, kuru rezultātā veidojas citoprotektīvie faktori. Saskaņā ar Itoh et al. 2011, ūdeņradis darbojas kā signālu modulators un ietekmē signālu pārnesi. Viņi ierosināja, ka ūdeņradis var kavēt LPS/IFNγ inducētu slāpekļa oksīda veidošanos makrofāgos, kas savukārt izraisa samazinātu iekaisuma reakciju, kas galu galā aizsargā šūnas. Lai gan pilnīgs mehānisms vēl nav noskaidrots, ir arī citi pētījumi, kas liecina par iespējamiem mehānismiem. Saskaņā ar cita pētījuma datiem ūdeņradis palielina antioksidantu enzīmu, piemēram, superoksīda dismutāzes un katalāzes, līmeni, tādējādi nodrošinot citoprotektīvo efektu.
Vēl viens ierosinātais ūdeņraža kā citoprotektīvās vielas mehānisms ir kaspāzes, kas ir iesaistīta šūnu bojāejas procesā, darbības novēršana, kā aprakstīts rakstā par ūdeņraža anti-apoptozes īpašībām.
Tiek arī ierosināts, ka molekulārais ūdeņradis saistās ar metālu joniem un ietekmē signālu pārnesi, mijiedarbojoties ar metaloproteīniem.
Kādi ir ūdeņraža citoprotektīvās iedarbības gadījumi?
Tā kā ūdeņradis nav toksisks organismam pat lielākās koncentrācijās, var uzskatīt, ka tā lietošana ir diezgan droša. Tā kā ūdeņradis var ātri difundēt caur membrānām un iedarbojas ar papildu priekšrocību - iespējamību un salīdzinoši zemām izmaksām, to var izmantot dažādu slimību ārstēšanā.
Molekulārā ūdeņraža citoprotektīvo iedarbību pirmo reizi 2007. gadā publicēja Ohsawa et al. Šis pētījums bija pirmais šāda veida. Viņi pētīja antioksidatīvo iedarbību žurku modelī, kurā smadzenēs ar fokālas išēmijas un reperfūzijas palīdzību izraisīja oksidatīvā stresa bojājumus, un kultivētās šūnās, izmantojot trīs neatkarīgas metodes. Pēc insulta, kad tiek noņemta asinsvada oklūzija (reperfūzija), šūnas var tikt bojātas, pēkšņi izdaloties oksidatīvajām vielām, tas ir tā sauktais reperfūzijas bojājums. Šajā gadījumā ir pierādīts, ka ūdeņradim ir potenciāls kā antioksidantam profilaktiskiem un terapeitiskiem lietojumiem. Šis pētījums ir pavēris ceļu daudziem citiem pētījumiem, kuros pētītas stratēģijas ūdeņraža izmantošanai, lai novērstu šūnu bojājumus pēc išēmijas.
Molekulārais ūdeņradis spēja arī aizsargāt aknu šūnas no obstruktīvas dzeltenes izraisītiem bojājumiem. Žurku modelī tika izraisīta obstruktīvā dzelte. Pēc 10 dienām mikroskopiski novērtēja aknu bojājumus un kontrolēja aknu enzīmu (ASAT un ALAT) un iekaisuma mediatoru (IL-1, IL-6, TNFa un citu) līmeni. Ar ūdeņradi bagāts sāls šķīdums samazināja šo marķieru līmeni un mazināja aknu morfoloģiskos bojājumus. Turklāt tas ievērojami palielināja antioksidantu enzīmu aktivitāti. Tas nomāc iekaisumu, oksidatīvo stresu un arī modulē tā saukto ERK1/2 ceļu, aizsargājot šūnas no bojājumiem.
Aknu transplantācijas gadījumā išēmijas un reperfūzijas bojājumi ir kritiski svarīgi transplantāta izdzīvošanai. Tā rezultātā veidojas citotoksiski skābekļa brīvie radikāļi. To iedarbību var neitralizēt ar ūdeņraža antioksidantu īpašībām. Tas pasargā šūnas no reperfūzijas bojājumiem. Tas tika konstatēts pētījumā ar cūkām.
Čūlainais kolīts ir slimība, kuras laikā zarnu gļotādā veidojas čūlas ģenētiskas noslieces dēļ. Tas ir saistīts ar paaugstinātu reaktīvo skābekļa sugu veidošanos un izmainītu angiogenezi. Ūdeņraža ievadīšana ar intraperitoneālu injekciju reizi divās dienās 2 nedēļas žurku modelī spēja samazināt čūlas, novēršot gļotādas šūnu bojājumus, pateicoties tā citoprotektīvai iedarbībai. Ārstēšana ar ūdeņradi saturošu fizioloģisko šķīdumu mazināja arī tādus simptomus kā svara zudums un caureja.
Vairāki pētījumi liecina, ka ūdeņraža ieelpošana aizsargāja arī nervu šūnas. Tā kā ūdeņradis var viegli šķērsot hematoencefalisko barjeru, tas var sasniegt neironus un uzlabot neiroloģiskos rezultātus slimības gadījumā. Ar ūdeņradi bagāta ūdens dzeršana spēja nomākt dopinerģisko neironu oksidatīvo stresu Parkinsona slimības gadījumā peļu modelī. Ir arī pierādīts, ka ūdeņradis novērš kognitīvo funkciju traucējumus.
Nesen tika uzsākts izmēģinājuma klīniskais pētījums, lai izpētītu ūdeņraža ūdens ietekmi uz Parkinsona slimības progresēšanu japāņu pacientiem. Pētījums bija randomizēts, placebo kontrolēts, dubultakls pētījums ar paralēlām grupām. Dalībnieki 48 nedēļas dzēra vienu litru ūdeņraža ūdens dienā vai placebo. Vienotās Parkinsona slimības novērtējuma skalas (Unified Parkinson's Disease Rating Scale) rādītāju pārbaude parādīja, ka slimība pasliktinājās grupā, kurā netika lietots ūdeņraža ūdens, savukārt ūdeņraža ūdens grupā rādītāji uzlabojās. Lai gan abu grupu skaits bija neliels un pētījuma ilgums īss, atšķirība starp ūdeņraža ūdens grupu un placebo grupu bija būtiska (p < 0,05).
Kad pēc sirdsdarbības apstāšanās hiperoksiskās kardiopulmonālās reanimācijas sākumā tika ievadīts ūdeņradi saturošs sāls šķīdums, tas būtiski uzlaboja smadzeņu un sirds darbības rezultātus žurku modelī, aizsargājot šūnas no turpmākiem bojājumiem.
Dažiem pacientiem komas un ievainojumu dēļ ilgstoši jāveic mākslīgā ventilācija. Šiem cilvēkiem var attīstīties plaušu bojājumi, ko sauc par akūtu ventilācijas izraisītu plaušu bojājumu. Ūdeņraža gāzes ievadīšana peļu modelī samazināja šo bojājumu biežumu, modulējot kodola faktora-kappa B (NFκB) signalizācijas ceļu. Šī ceļa agrīna aktivizēšanās ūdeņraža iedarbības laikā bija saistīta ar paaugstinātu antiapoptozes proteīnu līmeni. Ūdeņraža ieelpošana palielināja skābekļa spriedzi, samazināja plaušu tūsku un proiekaisuma mediatoru ekspresiju. Tika pierādīta ūdeņraža citoprotektīvā iedarbība pret apoptozes un iekaisuma signalizācijas ceļiem.
Ūdeņradis kā gāze 3 % koncentrācijā pagarināja arī kaulu smadzeņu stromālo šūnu un mezenhīma cilmes šūnu replikācijas ilgumu in vitro. Tas ir svarīgi, jo cilmes šūnas tiek izmantotas reģeneratīvajā medicīnā daudzu slimību ārstēšanā. Sākotnēji ūdeņraža citoprotektīvo iedarbību saistīja ar antioksidantu iedarbību. Tomēr tika konstatēts, ka izmantotā 3 % koncentrācija nesamazina hidroksila radikāļu daudzumu, lai gan tā efektīvi aizsargā šūnas. Tāpēc viņi izteica pieņēmumu, ka šūnu aizsardzībai jābūt papildu mehānismam.
Šo apbrīnojamo ūdeņraža iedarbību dēļ to izmanto kā jaunu terapeitisku līdzekli sirds un asinsvadu, vielmaiņas, elpošanas, neiroloģijas un vēža ārstēšanā. Nākotnē neatliekamās medicīniskās palīdzības medicīnā vienlaicīgi varētu ievadīt ne tikai skābekli, bet arī ūdeņradi (Brauna gāzi).
Atsauces Liu, Q., et al, Ar ūdeņradi bagāts fizioloģiskais šķīdums aizsargā pret aknu bojājumiem žurkām ar obstruktīvu dzelti.
Liver International, 2010. 30(7): p. 958-968. Matsuno, N., et al, Beneficial effects of hydrogen gas on porcine liver reperfusion injury with use of total vascular exclusion and active venous bypass.
Transplant Proc, 2014. 46(4): p. 1104-6. He, J., et al. (Engl.), Protective effects of hydrogen-rich saline on ulcerative colitis rat model.
Journal of Surgical Research, 2013(0). Hayashida, K., et al, Hydrogen Inhalation During Normoxic Resuscitation Improves Neurological Outcome in a Rat Model of Cardiac Arrest, Independent of Targeted Temperature Management.
Circulation, 2014 Cui, Y., et al, Hydrogen-rich saline attenuates neuronal ischemia-reperfusion injury by protecting mitochondrial function in rats.
J Surg Res, 2014. Ito, M., et al, Drinking hydrogen water and intermittent hydrogen gas exposure, but not lactulose or continuous hydrogen gas exposure, prevent 6-hydorxydopamine-induced Parkinson's disease in rats. Med Gas Res, 2012. 2(1): 15. lpp.