Molekylärt väte är den minsta molekyl vi kan hitta i naturen. Dess effektivitet upptäcktes först för ungefär ett decennium sedan genom vetenskaplig forskning.
Väte har många fördelar och det beror på dess antioxidativa, antiinflammatoriska, anti-apoptotiska, anti-allergiska och cytoprotektiva egenskaper. Du undrar säkert hur denna lilla molekyl kan ha alla dessa egenskaper. Forskare upptäcker fortfarande nya användningsområden för väte dag för dag. Varje dag kommer det nya forskningsresultat och du kan hitta hundratals studier som har gjorts på behandling med vätgas, mestadels i djurstudier, men allt oftare i studier på människor.
I den här artikeln ska vi tala om vätgasens cytoprotektiva effekt.
Cellen är den minsta byggstenen i en levande organism. Om cellerna inte fungerar som de ska kan allvarliga sjukdomar uppstå. Celler kan skadas av en mängd olika orsaker, inklusive trauma, oxidativ stress, kemikalier, brännskador, mikroorganismer, strålning och andra.
Vad är cytoprotektion?
Cytoprotektion är en process genom vilken celler skyddas från skadliga ämnen eller stimuli. Denna process har främst beskrivits i magslemhinnan. Bildandet av magsår kan förebyggas genom att använda ett cytoprotektivt medel för magen, t.ex. prostaglandin. På samma sätt kan vätgas fungera som ett medel som skyddar celler från skadliga stimuli.
Hur fungerar väte som cytoprotektivt medel?
Väte kan, till skillnad från de flesta andra ämnen, verka på cellnivå och anses därför vara unikt. Det kan till och med korsa blod-hjärnbarriären som skiljer hjärnan från blodomloppet. Det kan även ta sig in i subcellulära organismer som mitokondrierna. När vätgas väl har nått dessa idealiska platser kan det utöva sina antioxidativa, cytoprotektiva och anti-apoptotiska egenskaper.
Det har föreslagits att väte kan inducera signalmekanismer som leder till bildandet av cytoprotektiva faktorer. Enligt Itoh et al. 2011 fungerar väte som en signalmodulator och påverkar signaltransduktionen. De föreslog att vätgas kan hämma LPS/IFNγ-inducerad kväveoxidproduktion i makrofager, vilket i sin tur leder till minskade inflammatoriska reaktioner som i slutändan skyddar cellerna. Även om den fullständiga mekanismen ännu inte är klarlagd finns det annan forskning som tyder på möjliga mekanismer. Enligt en annan studie ökar väte nivåerna av antioxidativa enzymer som superoxiddismutas och katalas, vilket ger den cytoprotektiva effekten.
En annan föreslagen mekanism för väte som en cytoprotektiv substans är förebyggandet av verkan av caspase, som är involverat i celldöd, vilket beskrivs i artikeln om vätets anti-apoptotiska egenskaper.
Det föreslås också att molekylärt väte binder till metalljoner och påverkar signaltransduktion genom att interagera med metalloproteiner.
Vilka är fallen av den cytoprotektiva effekten av väte?
Eftersom väte inte är giftigt för kroppen ens i högre koncentrationer, kan det anses vara ganska säkert att använda. Eftersom väte kan diffundera snabbt genom membran och utövar sina effekter med den extra fördelen att det är genomförbart och relativt billigt, kan det användas vid olika sjukdomsbehandlingar.
Den cytoprotektiva effekten av molekylärt väte publicerades för första gången av Ohsawa et al. 2007. Denna forskning var den första i sitt slag. De undersökte antioxidanteffekten i en råttmodell där oxidativ stress orsakade skador i hjärnan genom fokal ischemi och reperfusion, och i odlade celler med hjälp av tre oberoende metoder. Efter en stroke, när ocklusionen av kärlet avlägsnas (reperfusion), kan cellerna skadas av den plötsliga frisättningen av oxidativa ämnen, detta är den så kallade reperfusionsskadan. Här har vätgas visat sig ha potential som antioxidant för förebyggande och terapeutiska tillämpningar. Denna forskning har banat väg för mycket annan forskning som undersöker strategier för att använda väte för att förhindra cellskador efter ischemi.
Molekylärt väte kunde också skydda leverceller från skador orsakade av obstruktiv gulsot. I en råttmodell inducerades obstruktiv gulsot. Efter 10 dagar utvärderades leverskadorna mikroskopiskt och nivåerna av leverenzymer (ASAT och ALAT) och inflammatoriska mediatorer (IL-1, IL-6, TNFa och andra) övervakades. Den väterika saltlösningen minskade nivåerna av dessa markörer och lindrade den morfologiska leverskadan. Dessutom ökade den signifikant aktiviteten hos antioxidativa enzymer. Det hämmar inflammation, oxidativ stress och modulerar även den så kallade ERK1/2-vägen, vilket skyddar cellerna från skador.
Vid levertransplantation är ischemi och reperfusionsskador avgörande för transplantatets överlevnad. Detta resulterar i bildandet av cytotoxiska syrefria radikaler. Deras effekt kan neutraliseras av vätgasens antioxidativa egenskaper. Det skyddar cellerna från reperfusionsskador. Detta konstaterades i en studie med grisar.
Ulcerös kolit är en sjukdom där sår bildas i tarmslemhinnan på grund av en genetisk predisposition. Den är förknippad med ökad produktion av reaktiva syreföreningar och förändrad angiogenes. Administrering av vätgas genom intraperitoneal injektion en gång varannan dag i 2 veckor i en råttmodell kunde minska såren genom att förhindra cellskador i slemhinnan genom dess cytoprotektiva effekter. Behandling med vätgasinnehållande saltlösning minskade också symtom som viktminskning och diarré.
Inandning av vätgas skyddade också nervceller, enligt flera studier. Eftersom vätgas lätt kan passera blod-hjärnbarriären kan det nå nervceller och förbättra neurologiska resultat vid sjukdom. Att dricka vätgasrikt vatten kunde i en musmodell dämpa oxidativ stress för dopinerga nervceller i Parkinsons sjukdom. Väte har också visat sig kunna förebygga kognitiv försämring.
Nyligen inleddes en klinisk pilotstudie för att undersöka effekterna av vätgas på utvecklingen av Parkinsons sjukdom hos japanska patienter. Studien var en randomiserad, placebokontrollerad, dubbelblind studie med parallella grupper. Deltagarna drack en liter hydrerat vatten eller placebo per dag i 48 veckor. En undersökning av resultaten från Unified Parkinson's Disease Rating Scale visade att sjukdomen förvärrades i gruppen utan vätskevatten, medan resultaten förbättrades i gruppen med vätskevatten. Även om antalet personer i de två grupperna var litet och studien pågick under kort tid var skillnaden mellan vätgasgruppen och placebogruppen signifikant (p < 0,05).
När vätgasrik saltlösning administrerades efter hjärtstillestånd i början av hyperoxisk hjärt-lungräddning förbättrade det avsevärt hjärn- och hjärtresultaten i en råttmodell genom att skydda cellerna från ytterligare skador.
Vissa patienter måste ventileras artificiellt under en längre tid på grund av koma och skador. Dessa personer kan utveckla lungskador som kallas akut ventilatorinducerad lungskada. Administrering av vätgas i en musmodell minskade förekomsten av denna skada genom modulering av signalvägen för kärnfaktor-kappa B (NFκB). Tidig aktivering av denna signalväg under vätgasbehandling korrelerade med ökade nivåer av anti-apoptotiska proteiner. Inandning av vätgas ökade syrespänningen, minskade lungödem och minskade uttrycket av proinflammatoriska mediatorer. Den cytoprotektiva effekten av vätgas mot apoptotiska och inflammatoriska signalvägar påvisades.
Väte som gas i en koncentration på 3 % förlängde också livslängden för in vitro-replikation av benmärgsstromaceller och mesenkymala stamceller. Detta är viktigt eftersom stamceller används inom regenerativ medicin för att behandla många sjukdomar. Den cytoprotektiva effekten av väte tillskrevs ursprungligen en antioxidant effekt. Det visade sig dock att den koncentration på 3 % som de använde inte reducerade hydroxylradikaler, även om den var effektiv för att skydda celler. Därför föreslog de att en ytterligare mekanism måste vara i spel för att skydda cellerna.
På grund av vätets fantastiska effekter används det som ett nytt terapeutiskt medel inom hjärt- och kärlsjukdomar, ämnesomsättning, andningsvägar, neurologi och cancerbehandling. I framtiden kommer inte bara syre utan även väte (Browns gas) att administreras samtidigt inom akutmedicin.
Referenser
Liu, Q., et al, Hydrogen-rich saline protects against liver injury in rats with obstructive gulsot. Liver International, 2010. 30(7): s. 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): s. 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): s. 15.