V tem članku bomo spoznali še eno pomembno prednost vodika; njegov anti-apoptotični učinek. Preden se lotimo podrobnosti, povejmo, kaj pomeni apoptoza.
Kaj je apoptoza?
Apoptoza je celična smrt, ki se v našem telesu običajno pojavi zaradi staranja ali kot nadzorovan del rasti in razvoja. Ta programirana celična smrt je lahko posledica različnih biokemičnih procesov v celici. Gre za obliko samomora z aktiviranjem notranjega mehanizma smrti.
Kaj se v resnici zgodi, ko je celica prisiljena storiti samomor?
Pri tem se v telesu sprožijo različni kemični procesi. Sprožijo se beljakovine, znane kot kaspaze, ki uničijo celično arhitekturo. To pa sproži encim, imenovan DNAse, ki lahko razgradi DNK. DNK je genetski material v celičnem jedru, ki upravlja celotno celico. Poškodovana celica se nato začne postopoma krčiti in sprosti se več proteolitičnih encimov, ki celico uničijo od znotraj. Na celični površini nastanejo mehurčkom podobne lise.
Ko je mitohondrij, generator energije v celici, uničen, se sprosti citokrom C in celica razpade na majhne delce, ki jih ovije membrana. Ko je notranjost celice uničena, se iz nje sproščajo kemikalije, ki delujejo kot signali za nevarnost za zunanjost celice, da celica umira. Nekatere od teh snovi so ATP in UTP. ATP, nukleotid, in UTP, nukleozid, sta vezana na fagocitne celice. Te celice lahko pogoltnejo in prebavijo dele tkiva in druge dele.
Ko do fagocitnih celic prispejo signali, da celica umira, poskušajo priti do teh določenih delov celic. Ti celični fragmenti razkrijejo tudi fosfolipide, ki običajno niso vidni navzven. To makrofagom pomaga, da te fragmente natančno prepoznajo in jih začnejo vsrkavati. Odstranjevalne celice lahko izločajo snovi, kot so citokini, ki lahko sprožijo vnetje v okolici.
Vendar pa celična membrana med tem procesom ostane nedotaknjena. Zato ne pride do večje poškodbe okoliškega tkiva. To se razlikuje od nekroze, pri kateri celica odmre zaradi poškodbe in poškodbe. Tu pa je celična membrana poškodovana in vse strupene snovi se sprostijo navzven, kar povzroči veliko vnetje.
Kakšna je vloga apoptoze?
Do apoptoze lahko pride, ko se celica naravno stara in se "odloči", da je njen namen izpolnjen. Pojavi se lahko tudi, ko v celico vdre tuja bakterija ali virus in celica poskuša okužbo zadržati s samomorom.
Apoptoza se lahko pojavi tudi pri drugih boleznih. Kadar je v celicah veliko oksidativnega stresa, lahko pride do apoptoze. Obstaja veliko bolezni, pri katerih se kot del bolezenskega procesa poveča apoptoza. Pri Alzheimerjevi bolezni, Parkinsonovi bolezni, aidsu in drugih boleznih je apoptoza povečana. Z uporabo antiapoptotičnih zdravil lahko ne le zaustavimo te bolezenske procese, temveč se do neke mere borimo tudi proti procesu staranja.
Kako deluje vodik kot anti-apoptotik?
Od objave Ohte in drugih o učinku vodika leta 2015 so bile izvedene številne študije, s katerimi so preverjali učinkovitost vodika proti različnim boleznim. Že v tej prvi študiji je bilo ocenjeno, da ima vodik anti-apoptotične lastnosti prek uravnavanja izražanja genov celic. Nekatere od teh študij smo navedli v prilogi. Na tem mestu bom povzel znanstvene dokaze o učinkovitosti vodika v boju proti apoptozi, ki so bili dokazani na živalskih modelih.
Dokazano je, da vdihavanje vodika deluje antioksidativno in anti-apoptotično ter ščiti možgane pri ishemično-reperfuzijski poškodbi. To doseže z zmanjšanjem oksidativnih prostih radikalov, kot sta hidroksilni radikal in peroksinitrit.
Vodik je učinkovit tudi pri zmanjševanju akutne poškodbe jeter. Ko so mišim dajali s fiziološko raztopino, bogato z vodikom, je bila aktivnost snovi, ki spodbujajo apoptozo, kot sta JNK in kaspaza-3, zavirana. To lahko zavira celično smrt v jetrih ne le pri akutni poškodbi, temveč tudi pri jetrni cirozi in kompenzacijski proliferaciji jetrnih celic, ki vodi v bolezen jeter.
Antiapoptotični učinek je pomemben tudi pri presaditvah organov, da se zmanjša celična smrt. V črevesnih presadkih je bilo dokazano, da vodik povečuje regulacijo anti-apoptotičnega proteina hem oksigenaze 1. Če so presadke pred presaditvijo predhodno obdelali z vodikom, je bilo njihovo delovanje zaščiteno, kar je pri prejemnikih presadkov omogočilo boljše preživetje.
Ko so vodik dajali kot plin za vdihavanje po operaciji srčno-pljučnega obvoda, so bili rezultati pozitivni, zato so raziskovalci predlagali to zdravljenje kot novo možno terapijo.
Vodik lahko izboljša preživetje pri sepsi. To je pomembno, ker je sepsa še vedno eden od glavnih vzrokov smrti kritično bolnih bolnikov v bolnišnicah. Ko so živalskim modelom dajali fiziološko raztopino, bogato z vodikom, so ugotovili, da poleg protivnetnih in antioksidativnih lastnosti zmanjšuje apoptozo in s tem zmanjšuje učinke sepse.
Kadar smo pod stresom, se lahko pojavi zgaga. S stresom povzročene želodčne razjede lahko preprečimo s pitjem tekočin, bogatih z vodikom. Zdravljenje z vodikom lahko zmanjša raven kaspaze v želodčni sluznici in s preprečevanjem apoptoze celic zmanjša poškodbe želodčne sluznice.
Srčni napadi so v sodobnem času zelo pogosti
Vendar pa je bilo dokazano, da z vodikom bogata fiziološka raztopina zmanjša velikost miokardnega infarkta. Druga skupina je ugotovila, da plinski vodik izboljša okrevanje funkcije levega prekata po anoksiji-reoksigenaciji (kar pomeni, da reperfuzija običajno povzroči tako imenovano reperfuzijsko poškodbo). Vodik je zmanjšal velikost infarkta, ne da bi spremenil hemodinamske parametre. Plinski vodik je preprečil tudi remodeliranje levega prekata (proces spreminjanja velikosti, oblike in funkcije prekata) po miokardnem infarktu.
Subarahnoidna krvavitev velja za življenjsko nevarno stanje in lahko povzroči smrt možganskih celic. Vodik lahko spreminja poti, ki vodijo v smrt, zlasti po poti Akt/GSK3β. To zmanjša apoptozo nevronov v možganih in izboljša izid po subarahnoidni krvavitvi.
Vodik lahko deluje tudi na pljuča in zmanjša celično smrt pri poškodbah pljuč. Inducira anti-apoptotične gene. Tako se antiapoptotični protein Bcl 2 poveča, proteini, ki spodbujajo apoptozo, kot je Bax, pa se zmanjšajo.
Pokazalo se je, da vodik zmanjša apoptozo v trebušni slinavki pri akutnem pankreatitisu in tako zmanjša tveganje za razvoj sladkorne bolezni.
V primeru diabetične retinopatije so se z vdihavanjem vodikovega plina na modelu podgane zmanjšali apoptoza mrežnice in biomarkerji žilne prepustnosti. Ti rezultati kažejo na možnost uporabe vodika za zdravljenje te bolezni, ki pogosto vodi v slepoto.
Vodik lahko zaužijemo z vdihavanjem plina, vdihavanjem aerosolne raztopine, bogate z vodikom, injiciranjem fiziološke raztopine, bogate z vodikom, vodikovo kopeljo in pitjem vodika, raztopljenega v vodi. Za vsakodnevno zaužitje je najprimernejša metoda pitje vode, obogatene z vodikom, ali vdihavanje plinastega vodika, ki ga proizvaja elektrolizator.
Čeprav je vodik najpogostejši kemični element v vesolju, ga v terapevtskem okolju za zdravljenje bolezni še niso uporabljali. Vendar so nedavna odkritja o tem neverjetnem plinu to spremenila. Na stotine študij o vodiku, doslej večinoma na živalskih modelih, kaže, da je pri številnih boleznih učinkovit tudi pri ljudeh. Varno lahko domnevamo, da bomo vodik v bližnji prihodnosti videli v klinikah. Zaradi svojih anti-apoptotičnih in antioksidativnih učinkov bi ga lahko uporabljali tudi kot sredstvo proti staranju.
Viri
Ohta, S., Molekularni vodik kot nov antioksidant: pregled prednosti vodika za uporabo v medicini. Methods Enzymol, 2015. 555: str. 289-317.
Shen, M.H., et al, Hydrogen as a novel and effective treatment for acute carbon monoxide poisoning. Medical Hypotheses, 2010. 75(2): str. 235-237.
Sun, H., et al, The protective role of hydrogen-rich saline in experimental liver injury in mice. Journal of Hepatology, 2011. 54(3): str. 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): str. 985-92.
Li, G.M., et al. Effects of treatment with hydrogen-rich saline on polymicrobial sepsis. Journal of Surgical Research, 2013. 181(2): str. 279-86.
Liu, X., et al, The protective of hydrogen on stress-induced gastric ulceration. Int Immunopharmacol, 2012. 13(2): str. 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): str. 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): str. E323-E323.
Hong, Y., et al, Neuroprotective effect of hydrogen-rich saline against neurologic damage and apoptosis in early brain injury following subarachnoid hemorrhage: possible role of the Akt/GSK3beta signalling pathway. PLoS One, 2014. 9(4): str. e96212.
Huang, C.S., et al, Hydrogen inhalation ameliorates ventilator-induced lung injury. Critical Care, 2010. 14(6): str. 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: str. 121-124.
Oharazawa, H., et al, Protection of the Retina by Rapid Diffusion of Hydrogen: (1): Administration of Hydrogen-Loaded Eye Drops in Retinal Ischemia-Reperfusion Injury (Uporaba vodikovih kapljic pri poškodbah mrežnice zaradi ishemije in reperfuzije). Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2010. 51(1): str. 487-492.
Qu, J., et al, Inhalation of hydrogen gas attenuates ouabain-induced auditory neuropathy in gerbils. Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): str. 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. Sporočila za biokemične in biomedicinske raziskave, 373, 30-35.