Wiele chorób jest spowodowanych stresem oksydacyjnym, który utrzymuje się przez długi czas. Stres oksydacyjny może prowadzić do poważnych uszkodzeń tkanek. Chociaż ważne jest, aby zmniejszyć te uszkodzenia oksydacyjne, stosowanie konwencjonalnych przeciwutleniaczy nie przyniosło większych sukcesów. W 2007 roku nauka odkryła wodór molekularny jako nowy przeciwutleniacz w leczeniu i zapobieganiu chorobom.

Czym są choroby układu krążenia?

Choroba sercowo-naczyniowa to szeroki termin określający szereg chorób, które wpływają na serce i układ krążenia.

Zawał mięśnia sercowego występuje, gdy skrzep krwi lub blaszka miażdżycowa blokuje tętnice wieńcowe, które zaopatrują określoną część mięśnia sercowego. Prowadzi to do śmierci komórek mięśniowych. Istnieją leki, które mogą rozpuścić ten skrzep i doprowadzić do reperfuzji tkanki. Jednak gdy to nastąpi, nagły wzrost stresu oksydacyjnego może również uszkodzić mięsień sercowy, prowadząc do tak zwanego urazu niedokrwienno-reperfuzyjnego. Ten sam mechanizm może wystąpić w mózgu podczas udaru, prowadząc do uwolnienia reaktywnych form tlenu.

W jaki sposób wodór pomaga w chorobach serca?

Naukowcy przeprowadzili wiele badań nad wpływem wodoru molekularnego na serce i mózg. Wodór został wykorzystany w eksperymentach obejmujących zatrzymanie akcji serca u zwierząt. Odpowiednio reanimowanym szczurom podawano wodór do wdychania w jednej grupie, a w drugiej nie. Szczury, którym podawano wodór miały zwiększoną przeżywalność, dobre wyniki neurologiczne i redukcję zmian histologicznych w porównaniu do szczurów, którym nie podawano wodoru.

Wodór jest silnym przeciwutleniaczem i może usuwać wolne rodniki tlenowe

Korzystny efekt wykazany w tym badaniu można przypisać tej właściwości wodoru.

Przeprowadzono kilka innych badań dotyczących zatrzymania akcji serca. Gdy wodór był podawany dootrzewnowo królikom z zatrzymaniem krążenia, poprawiał on również wskaźniki przeżywalności i wyniki neurologiczne, zmniejszając uszkodzenia i śmierć neuronów.

W innym badaniu na szczurach wodór podawany dożylnie poprawił wyniki po zatrzymaniu krążenia. Naukowcy spekulowali, że efekt ten wynikał nie tylko z jego właściwości przeciwutleniających, ale także z innych, mniej znanych właściwości, takich jak właściwości antyapoptotyczne i przeciwzapalne. Ponieważ efekty te są bardzo obiecujące, w przyszłości może on zostać wykorzystany w ratownictwie, tak aby w sytuacjach awaryjnych podawać jednocześnie nie tylko tlen, ale także wodór (gaz Browna).

Jedno badanie na ludziach, o którym warto wspomnieć, zostało przeprowadzone w 2017 roku

W tym randomizowanym, kontrolowanym badaniu wzięło udział 50 pacjentów z ostrym stadium zawału mózgu o nasileniu łagodnym do umiarkowanego: 25 z nich otrzymywało 3% wodór do inhalacji (przez godzinę dwa razy dziennie), a 25 było w grupie kontrolnej bez inhalacji wodorem. Regularne kontrole MRI pacjentów wykazały, że nasilenie zmian patologicznych w obszarze zawału mózgu było znacznie niższe w grupie wodorowej w porównaniu z grupą kontrolną i szybciej zbliżało się do normy. Ponadto ocena fizjoterapeutyczna została oceniona za pomocą tak zwanego wskaźnika Barthesa, metody oceny zdolności pacjentów do radzenia sobie w życiu codziennym. Wskaźnik ten uległ znacznej poprawie w grupie otrzymującej wodór. Leczenie wodorem było bezpieczne w użyciu. Naukowcy potwierdzili potencjał szerokiego i ogólnego zastosowania terapii wodorowej.

Pomostowanie krążeniowo-oddechowe to zabieg chirurgiczny wykonywany u pacjentów z zablokowanymi naczyniami krwionośnymi. Gdy wodór był podawany po operacji pomostowania w modelu szczurzym, wodór był w stanie zmniejszyć mediatory stanu zapalnego, takie jak cytokiny. Ten efekt przeciwzapalny może być w przyszłości wykorzystany jako nowa terapia po operacji bypassów.

Działanie wodoru badano również na szczurach po zawale mięśnia sercowego

Wodór znacząco poprawił czynność lewego serca, jednocześnie zmniejszając rozmiar zawału i poprawiając jego funkcjonowanie. Wodór zapobiegał również przebudowie lewej komory (procesowi zmiany rozmiaru, kształtu i funkcji komory serca) po zawale mięśnia sercowego.

W modelu świń naukowcy byli w stanie zmniejszyć rozmiar zawału poprzez wdychanie 2% tlenu. Aby uniknąć niedokrwienia i urazu reperfuzyjnego, kondycjonowanie należy przeprowadzać ostrożnie. Po podaniu wodoru rozmiar zawału zmniejszył się wraz ze wskaźnikiem apoptozy. Naukowcy zasugerowali, że efekt ten był spowodowany obniżeniem regulacji Akt i GSK3β w tkance mięśnia sercowego.

Biorąc pod uwagę wszystkie te zastosowania w chorobach układu krążenia, wodór można uznać za nowy lek o dużym potencjale w przyszłości, nie tylko w medycynie ratunkowej.

Piśmiennictwo
Drabek, T. and P.M. Kochanek, Improving outcomes from resuscitation: from hypertension and hemodilution to therapeutic hypothermia to H2. Circulation, 2014. 130(24): s. 2133-5.
Fujii, Y., et al, Insufflation of hydrogen gas restrains the inflammatory response of cardiopulmonary bypass in a rat model. Artif Organs, 2013. 37(2): s. 136-41.
Hayashi, T., et al, Inhalation of hydrogen gas attenuates intermittent hypoxia-induced left ventricular remodelling in mice. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology, 2011. 301(3): p. H1062-9.
Hayashida, K., et al. Gaz H(2) poprawia wyniki czynnościowe po zatrzymaniu krążenia w stopniu porównywalnym do hipotermii terapeutycznej w modelu szczurzym. J Am Heart Assoc, 2012. 1(5): p. e003459.
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.
Huo, T.T., et al, Hydrogen-Rich Saline Improves Survival and Neurological Outcome after Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation in Rats. Anesth Analg, 2014.
Jing, L., et al, Cardioprotective Effect of Hydrogen-rich Saline on Isoproterenol-induced Myocardial Infarction in Rats. Heart Lung Circ, 2014.
Kasuyama, K., et al, Hydrogen-rich water attenuates experimental periodontitis in a rat model. J Clin Periodontol, 2011. 38(12): p. 1085-90.
Nagatani, K., et al, The Effect of Hydrogen Gas on a Mouse Bilateral Common Carotid Artery Occlusion. Brain Edema XVActa Neurochirurgica Supplement 2013.
Noda, K., et al, Hydrogen-supplemented drinking water protects cardiac allografts from inflammation-associated deterioration. Transpl Int, 2012. 25(12): p. 1213-22.
Qin, Z.X., et al, Hydrogen-rich saline prevents neointima formation after carotid balloon injury by suppressing ROS and the TNF-alpha/NF-kappaB pathway. Atherosclerosis, 2012. 220(2): p. 343-50.
Sakai, K., et al. Wdychanie wodoru chroni przed ogłuszeniem mięśnia sercowego i zawałem u świń. Scandinavian Cardiovascular Journal, 2012. 46(3): s. 183-9.
Shinbo, T., et al, Inhalacja tlenku azotu i wodoru zmniejsza uraz niedokrwienno-reperfuzyjny i produkcję nitrotyrozyny w sercu myszy. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2013. 305(4): p. H542-50.
Sun, Q., et al, Oral intake of hydrogen-rich water inhibits intimal hyperplasia in arterialized vein grafts in rats. Cardiovasc Res, 2012. 94(1): s. 144-53.
Wu, S., et al, Hydrogenated saline attenuates doxorubicin-induced heart failure in rats. Pharmacy, 2014. 69(8): p. 633-6.
Xie, Q., et al, Hydrogen gas protects against serum and glucose deprivation-induced myocardial injury in H9c2 cells through activation of the NFE2 related factor 2/heme oxygenase 1 pathway. Mol Med Rep, 2014. 10(2): p. 1143-9.
Yoshida, A., et al, H (2) pośredniczy w kardioprotekcji poprzez zaangażowanie kanałów K (ATP) i porów przejścia przepuszczalności mitochondriów u psów. Cardiovasc Drugs Ther, 2012. 26(3): s. 217-26.
Wang P, Jia L, Chen B, et al. Wdychanie wodoru jest lepsze niż łagodna hipotermia w poprawie czynności serca i wyników neurologicznych w modelu uduszonego zatrzymania krążenia u szczurów. Shock. 2016 Sep; 46 (3): 312-8.
Tao B, Liu L, Wang N, et al. Sól fizjologiczna bogata w wodór łagodzi dysfunkcję serca wywołaną lipopolisacharydem poprzez przywrócenie utleniania kwasów tłuszczowych u szczurów poprzez złagodzenie aktywacji kinazy C-jun N-końcowej. Shock. 2015 Dec; 44 (6): 593-600.
Yue L, Li H, Zhao Y, Li J, Wang B. [Wpływ soli fizjologicznej bogatej w wodór na szlaki sygnałowe Akt/GSK3β i czynność serca podczas niedokrwienia mięśnia sercowego i reperfuzji u szczurów]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015 May 19;95(19):1483-7.
Zhang G, Gao S, Li X, et al. Farmakologiczne kondycjonowanie następcze kwasem mlekowym i solą fizjologiczną bogatą w wodór osłabia uszkodzenie reperfuzyjne mięśnia sercowego u szczurów. Sci Rep. 2015 Apr 30;5:9858.
Han L, Tian R, Yan H, et al. Woda bogata w wodór chroni przed niedokrwiennym uszkodzeniem mózgu u szczurów poprzez regulację białek buforujących wapń. Brain Res. 2015 Jul 30;1615:129-38.
Chen Y, Jiang J, Miao H, Chen X, Sun X, Li Y. Sól fizjologiczna bogata w wodór osłabia proliferację komórek mięśni gładkich naczyń krwionośnych i hiperplazję neointimy poprzez hamowanie produkcji reaktywnych form tlenu i inaktywację szlaków Ras-ERK1/2-MEK1/2 i Akt. Int J Mol Med. 2013 Mar; 31 (3): 597-606.
Yu YS, Zheng H. Przewlekłe leczenie solą fizjologiczną bogatą w wodór zmniejsza stres oksydacyjny i łagodzi przerost lewej komory u szczurów z samoistnym nadciśnieniem. Mol Cell Biochem. 2012 Jun;365(1-2):233-42.
Zheng H, Yu YS. Przewlekłe leczenie solą fizjologiczną bogatą w wodór łagodzi dysfunkcję naczyń krwionośnych u szczurów z samoistnym nadciśnieniem tętniczym. Biochem Pharmacol. 2012 May 1;83(9):1269-77.
Nagatani K, Takeuchi S, Kobayashi H, Otani N, Wada K, Fujita M, et al. The effect of hydrogen gas on a mouse bilateral common carotid artery occlusion. Acta Neurochir Suppl 2013; Vol. 118, pp. 61-3.

Hirohisa Ono, MD, Yoji Nishijima, MD,Shigeo Ohta, PhD, et al. Hydrogen Gas Inhalation Treatment in Acute Cerebral Infarction: A Randomised Controlled Clinical Trial of Safety and Neuroprotection. Journal of Stroke and Cerebrovascular diseases, Vol 26, No.11, 2017: pp 2587-2594 https://doi.org/10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2017.06.012Get