Молекулярный водород - это самая маленькая молекула, которую мы можем найти в природе. Его эффективность была обнаружена лишь около десяти лет назад в ходе научных исследований.

Водород обладает многочисленными преимуществами, и это связано с его антиоксидантными, противовоспалительными, антиапоптотическими, антиаллергическими и цитопротекторными свойствами. Ты наверняка удивишься, как эта маленькая молекула обладает всеми этими свойствами. Учёные продолжают открывать новые способы применения водорода день за днём. Каждый день появляются новые результаты исследований, и ты можешь найти сотни исследований, которые были проведены по лечению водородом, в основном в исследованиях на животных, но всё чаще в исследованиях на людях.

В этой статье мы поговорим о цитопротекторном эффекте водорода.

Клетка - это самый маленький строительный блок живого организма. Если клетки неправильно функционируют, это может привести к серьёзным заболеваниям. Клетки могут быть повреждены по разным причинам, включая травмы, окислительный стресс, химические вещества, ожоги, микроорганизмы, радиацию и другие.

Что такое цитопротекция?

Цитопротекция - это процесс, с помощью которого клетки защищаются от вредных веществ или раздражителей. Этот процесс был описан прежде всего в слизистой оболочке желудка. Образование язв желудка можно предотвратить, используя цитопротекторный агент для желудка, такой как простагландин. Точно так же водород может действовать как агент, защищающий клетки от раздражающих стимулов.

Как водород действует в качестве цитопротекторного агента?

Водород, в отличие от большинства других веществ, может действовать на клеточном уровне и поэтому считается уникальным. Он может даже пересекать гематоэнцефалический барьер, который отделяет мозг от кровотока. Он может проникать даже в субклеточные организмы, такие как митохондрии. Как только водород достигает этих идеальных мест, он может проявить свои антиоксидантные, цитопротекторные и антиапоптотические свойства.

Было высказано предположение, что водород может индуцировать сигнальные механизмы, которые приводят к образованию цитопротекторных факторов. По данным Itoh et al. 2011, водород действует как модулятор сигналов и влияет на сигнальную трансдукцию. Они предположили, что водород может ингибировать LPS/IFNγ-индуцированную выработку оксида азота в макрофагах, что, в свою очередь, приводит к снижению воспалительной реакции, которая в конечном итоге защищает клетки. Хотя полный механизм пока не ясен, есть и другие исследования, которые предполагают возможные механизмы. Согласно другому исследованию, водород повышает уровни антиоксидантных ферментов, таких как супероксиддисмутаза и каталаза, обеспечивая тем самым цитопротекторный эффект.

Другой предполагаемый механизм действия водорода как цитопротекторного вещества заключается в предотвращении действия каспазы, которая участвует в гибели клеток, как описано в статье об антиапоптотических свойствах водорода.

Также предполагается, что молекулярный водород связывается с ионами металлов и влияет на сигнальную трансдукцию, взаимодействуя с металлопротеинами.

В каких случаях проявляется цитопротекторный эффект водорода?

Поскольку водород не токсичен для организма даже в высоких концентрациях, его можно считать вполне безопасным для использования. Поскольку водород может быстро диффундировать через мембраны и оказывает своё действие с дополнительным преимуществом в виде целесообразности и относительно низкой стоимости, его можно использовать в лечении различных заболеваний.

Впервые цитопротекторный эффект молекулярного водорода был опубликован Ohsawa et al. в 2007 году. Это исследование было первым в своем роде. Они исследовали антиоксидантный эффект в крысиной модели, в которой повреждение окислительным стрессом индуцировалось в мозге фокальной ишемией и реперфузией, и в культивируемых клетках тремя независимыми методами. После инсульта, когда окклюзия сосуда снимается (реперфузия), клетки могут быть повреждены внезапным высвобождением окислительных веществ, это так называемое реперфузионное повреждение. Здесь было показано, что водород имеет потенциал в качестве антиоксиданта для профилактического и терапевтического применения. Это исследование проложило путь для многих других исследований, изучающих стратегии использования водорода для предотвращения повреждения клеток после ишемии.

Молекулярный водород также смог защитить клетки печени от повреждения, вызванного обструктивной желтухой. В крысиной модели была индуцирована обструктивная желтуха. Через 10 дней повреждение печени оценивали микроскопически и отслеживали уровни ферментов печени (АСАТ и АлАТ) и уровни медиаторов воспаления (IL-1, IL-6, TNFa и другие). Богатый водородом физраствор снижал уровни этих маркеров и облегчал морфологическое повреждение печени. Кроме того, он значительно повышал активность антиоксидантных ферментов. Он подавляет воспаление, окислительный стресс, а также модулирует так называемый путь ERK1/2, защищая клетки от повреждения.

При трансплантации печени ишемия и реперфузионное повреждение являются критическими для выживания трансплантата. Это приводит к образованию цитотоксических свободных радикалов кислорода. Их действие может быть нейтрализовано антиоксидантными свойствами водорода. Он защищает клетки от реперфузионных повреждений. Это было обнаружено в исследовании с участием свиней.

Язвенный колит - это заболевание, при котором в слизистой оболочке кишечника образуются язвы из-за генетической предрасположенности. Оно связано с повышенной выработкой реактивных форм кислорода и измененным ангиогенезом. Введение водорода путем внутрибрюшинной инъекции один раз в 2 дня в течение 2 недель в крысиной модели смогло уменьшить язвы путем предотвращения повреждения клеток слизистой оболочки за счет его цитопротекторного действия. Лечение физраствором, содержащим водород, также уменьшало такие симптомы, как потеря веса и диарея.

Ингаляция водорода также защищала нервные клетки, согласно нескольким исследованиям. Поскольку водород легко преодолевает гематоэнцефалический барьер, он может достигать нейронов и улучшать неврологические исходы при заболеваниях. Питье богатой водородом воды смогло подавить окислительный стресс для допинергических нейронов при болезни Паркинсона в мышиной модели. Также было показано, что водород предотвращает когнитивные нарушения.

Недавно было начато пилотное клиническое исследование, целью которого было изучить влияние водородной воды на прогрессирование болезни Паркинсона у японских пациентов. Исследование представляло собой рандомизированное, плацебо-контролируемое, двойное слепое исследование с параллельными группами. Участники пили по одному литру в день водородной воды или плацебо в течение 48 недель. Изучение баллов по Унифицированной рейтинговой шкале болезни Паркинсона показало, что в группе без употребления водородной воды заболевание ухудшилось, а в группе с водородной водой показатели улучшились. Хотя численность двух групп была небольшой, а продолжительность исследования - короткой, разница между группой водородной воды и группой плацебо была значительной (p < 0,05).

Когда богатый водородом физраствор давали после остановки сердца в начале гипероксической сердечно-легочной реанимации, он значительно улучшал исходы для мозга и сердца в крысиной модели, защищая клетки от дальнейшего повреждения.

Некоторые пациенты нуждаются в искусственной вентиляции легких в течение длительного периода времени из-за комы и травм. У таких людей могут развиться повреждения лёгких, называемые острым вентилятор-индуцированным повреждением лёгких. Введение газообразного водорода в мышиной модели снижало частоту этого повреждения через модуляцию сигнального пути ядерного фактора-каппа В (NFκB). Ранняя активация этого пути во время лечения водородом коррелировала с повышением уровня антиапоптотических белков. Ингаляция водорода повышала напряжение кислорода, уменьшала отек легких и снижала экспрессию провоспалительных медиаторов. Был продемонстрирован цитопротекторный эффект водорода против апоптотического и воспалительного сигнальных путей.

Водород в качестве газа в концентрации 3% также продлевал продолжительность жизни репликации in vitro стромальных клеток костного мозга и мезенхимальных стволовых клеток. Это важно, поскольку стволовые клетки используются в регенеративной медицине для лечения многих заболеваний. Цитопротекторное действие водорода первоначально приписывалось антиоксидантному эффекту. Однако было обнаружено, что использованная ими 3%-ная концентрация не уменьшала гидроксильные радикалы, хотя и была эффективна для защиты клеток. Поэтому они предположили, что для защиты клеток должен действовать дополнительный механизм.

Из-за этих удивительных эффектов водорода он используется как новое терапевтическое средство в лечении сердечно-сосудистых, метаболических, респираторных, неврологических и онкологических заболеваний. В будущем в неотложной медицине одновременно будут вводить не только кислород, но и водород (газ Брауна).

Ссылки
Liu, Q., et al, Богатый водородом физраствор защищает от повреждения печени у крыс с обструктивной желтухой. Liver International, 2010. 30(7): p. 958-968.
Matsuno, N., et al, Благотворное влияние водородного газа на реперфузионное повреждение печени свиньи при использовании полного исключения сосудов и активного венозного шунтирования. 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, Ингаляция водорода во время нормоксической реанимации улучшает неврологический исход в крысиной модели остановки сердца, независимо от целенаправленного управления температурой. 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, Питьевая водородная вода и периодическое воздействие водородного газа, но не лактулоза или непрерывное воздействие водородного газа, предотвращают 6-гидорксидофамин-индуцированную болезнь Паркинсона у крыс. Med Gas Res, 2012. 2(1): p. 15.