الهيدروجين الجزيئي هو أصغر جزيء يمكن أن نجده في الطبيعة. لم يتم اكتشاف فعاليته إلا منذ حوالي عقد من الزمان من خلال البحث العلمي.
يمتلك الهيدروجين العديد من الفوائد وهذا يرجع إلى خصائصه المضادة للأكسدة، والمضادة للالتهابات، والمضادة للاستماتة، والمضادة للحساسية، والوقاية الخلوية. ربما تتساءل كيف يمتلك هذا الجزيء الصغير كل هذه الخصائص. لا يزال العلماء يكتشفون استخدامات جديدة للهيدروجين كل يوم. كل يوم هناك نتائج بحثية جديدة ويمكنك العثور على مئات الدراسات التي أجريت على العلاج بالهيدروجين، معظمها في الدراسات على الحيوانات، ولكن بشكل متزايد في الدراسات البشرية أيضًا.
سنتحدث في هذا المقال عن التأثير الوقائي الخلوي للهيدروجين.
الخلية هي أصغر لبنة بناء للكائن الحي. إذا تعطلت الخلايا، يمكن أن تتطور أمراض خطيرة. يمكن أن تتضرر الخلايا لأسباب مختلفة، مثل الصدمات والإجهاد التأكسدي والمواد الكيميائية والحروق والكائنات الحية الدقيقة والإشعاع وغيرها.
ما هي الحماية الخلوية؟
الحماية الخلوية هي عملية يتم فيها حماية الخلايا من المواد أو المحفزات الضارة. وقد تم وصف هذه العملية قبل كل شيء في الغشاء المخاطي للمعدة. يمكن منع تكون قرحة المعدة عن طريق استخدام عامل الحماية الخلوية للمعدة مثل البروستاغلاندين. وبالمثل، قد يعمل الهيدروجين كعامل يحمي الخلايا من المحفزات الضارة.
كيف يعمل الهيدروجين كعامل وقائي للخلايا؟
على عكس معظم المواد الأخرى، يمكن للهيدروجين أن يعمل على المستوى الخلوي وبالتالي يعتبر فريداً من نوعه. ويمكنه حتى عبور الحاجز الدموي الدماغي الذي يفصل الدماغ عن مجرى الدم. ويمكنه حتى اختراق الكائنات تحت الخلوية مثل الميتوكوندريا. وبمجرد أن يصل الهيدروجين إلى هذه المواقع المثالية، يمكنه ممارسة خصائصه المضادة للأكسدة والوقاية الخلوية ومكافحة الاستماتة.
وقد اقتُرح أن الهيدروجين يمكن أن يحفز آليات الإشارات التي تؤدي إلى تكوين عوامل الحماية الخلوية. ووفقاً لإيتوه وآخرون 2011، يعمل الهيدروجين كمعدّل للإشارات ويؤثر على نقل الإشارات. واقترحوا أن الهيدروجين يمكن أن يثبط إنتاج أكسيد النيتريك الناجم عن LPS/IFNγ في البلاعم، ما يؤدي بدوره إلى تقليل الاستجابات الالتهابية التي تحمي الخلايا في نهاية المطاف. على الرغم من أن الآلية الكاملة ليست واضحة بعد، إلا أن هناك أبحاث أخرى تشير إلى آليات محتملة. فوفقًا لدراسة أخرى، يزيد الهيدروجين من مستويات الإنزيمات المضادة للأكسدة مثل ديسموتاز الفائق الأكسدة والكاتالاز، مما يوفر تأثيرًا وقائيًا للخلايا.
هناك آلية أخرى مقترحة للهيدروجين كمادة واقية للخلايا وهي منع عمل إنزيم كاسباز الذي يشارك في موت الخلايا، كما هو موضح في المقال عن خصائص الهيدروجين المضادة للاستماتة.
كما يُقترح أيضاً أن الهيدروجين الجزيئي يرتبط بأيونات المعادن ويؤثر على نقل الإشارات من خلال التفاعل مع البروتينات المعدنية.
ما هي حالات التأثير الوقائي الخلوي للهيدروجين؟
بما أن الهيدروجين ليس سامًا للجسم حتى في التركيزات العالية، يمكن اعتباره آمنًا تمامًا للاستخدام. نظرًا لأن الهيدروجين يمكن أن ينتشر بسرعة عبر الأغشية ويمارس تأثيره مع ميزة إضافية تتمثل في الجدوى والتكلفة المنخفضة نسبيًا، يمكن استخدامه في علاجات الأمراض المختلفة.
تم نشر التأثير الوقائي الخلوي للهيدروجين الجزيئي لأول مرة من قبل أوهساوا وآخرون في عام 2007. وكان هذا البحث الأول من نوعه. فقد بحثوا في التأثير المضاد للأكسدة في نموذج الفئران الذي تم فيه تحفيز تلف الإجهاد التأكسدي في الدماغ عن طريق نقص التروية البؤري وإعادة ضخ الدم، وفي الخلايا المستزرعة باستخدام ثلاث طرق مستقلة. بعد السكتة الدماغية، عندما يتم إزالة انسداد الوعاء الدموي (إعادة ضخ الدم)، يمكن أن تتضرر الخلايا بسبب الإطلاق المفاجئ للمواد المؤكسدة، وهو ما يسمى بإصابة إعادة ضخ الدم. وقد تبيّن أن الهيدروجين كمضاد للأكسدة له إمكانات في التطبيقات الوقائية والعلاجية. وقد مهّد هذا البحث الطريق للكثير من الأبحاث الأخرى التي تستكشف استراتيجيات استخدام الهيدروجين لمنع تلف الخلايا بعد الإصابة بنقص التروية.
كان الهيدروجين الجزيئي قادرًا أيضًا على حماية خلايا الكبد من التلف الناجم عن اليرقان الانسدادي. تم تحفيز اليرقان الانسدادي في نموذج الفئران. وبعد مرور 10 أيام، تم تحليل تلف الكبد مجهرياً ومراقبة مستويات إنزيمات الكبد (ASAT و ALAT) ومستويات الوسطاء الالتهابيين (IL-1 و IL-6 و TNFa وغيرها). قلل المحلول الملحي الغني بالهيدروجين من مستويات هذه العلامات وخفف من تلف الكبد المورفولوجي. بالإضافة إلى ذلك، فقد زاد بشكل ملحوظ من أنشطة الإنزيمات المضادة للأكسدة. كما أنه يثبط الالتهاب والإجهاد التأكسدي ويعدل أيضاً ما يسمى بمسار ERK1/2 ويحمي الخلايا من التلف.
في زراعة الكبد، تُعد الإصابة بنقص التروية وإعادة ضخ الدم أمرًا بالغ الأهمية لبقاء عملية الزرع على قيد الحياة. وهذا يؤدي إلى تكوين جذور الأكسجين الحرة السامة للخلايا. يمكن تحييد تأثيرها بواسطة الخصائص المضادة للأكسدة للهيدروجين. فهو يحمي الخلايا من إصابة إعادة ضخ الدم. وقد ثبت ذلك في دراسة أجريت على الخنازير.
التهاب القولون التقرحي هو مرض تتشكل فيه تقرحات في الغشاء المخاطي للأمعاء بسبب الاستعداد الوراثي. ويرتبط بزيادة إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية وتغير تكوين الأوعية الدموية. وقد تمكن إعطاء الهيدروجين عن طريق الحقن داخل الصفاق مرة كل يومين لمدة أسبوعين في نموذج الفئران من تقليل التقرحات عن طريق منع تلف الخلايا المخاطية من خلال تأثيراته الواقية للخلايا. كما قلل العلاج بمحلول ملحي يحتوي على الهيدروجين من الأعراض مثل فقدان الوزن والإسهال.
ووفقاً للعديد من الدراسات، فإن استنشاق الهيدروجين يحمي أيضاً الخلايا العصبية. نظرًا لأن الهيدروجين يمكنه عبور الحاجز الدموي الدماغي بسهولة، فيمكنه الوصول إلى الخلايا العصبية وتحسين النتائج العصبية للأمراض. وقد تبيّن أن شرب الماء الغني بالهيدروجين يثبط الإجهاد التأكسدي للخلايا العصبية الدوبينية في مرض باركنسون في نموذج الفئران. كما ثبت أن الهيدروجين يمنع الضعف الإدراكي.
في الآونة الأخيرة، بدأت تجربة سريرية تجريبية للتحقيق في آثار ماء الهيدروجين على تطور مرض باركنسون لدى المرضى اليابانيين. كانت الدراسة عبارة عن دراسة عشوائية مزدوجة التعمية خاضعة للتحكم الوهمي مع مجموعات متوازية. شرب المشاركون لترًا واحدًا من الماء المرطب أو الدواء الوهمي يوميًا لمدة 48 أسبوعًا. عندما تم تحليل درجات مقياس التقييم الموحد لمرض باركنسون، وجد أن المرض ساء في المجموعة التي لم تستخدم الماء المهدرج، بينما تحسنت الدرجات في مجموعة الماء المهدرج. وعلى الرغم من أن عدد أفراد المجموعتين كان صغيراً ومدة الدراسة كانت قصيرة، إلا أن الفرق بين مجموعة الماء المهدرج والمجموعة التي استخدمت الماء المهدرج والمجموعة التي استخدمت الماء الوهمي كان كبيراً (p <0.05).
عندما أُعطي المحلول الملحي الغني بالهيدروجين بعد السكتة القلبية في بداية الإنعاش القلبي الرئوي المفرط الأكسجين، فقد حسّن بشكل ملحوظ نتائج الدماغ والقلب في نموذج الفئران من خلال حماية الخلايا من المزيد من التلف.
يحتاج بعض المرضى إلى التنفس الاصطناعي لفترات طويلة من الوقت بسبب الغيبوبة والإصابة. يمكن أن يصاب هؤلاء الأشخاص بإصابات في الرئة تسمى إصابة الرئة الحادة الناجمة عن التنفس الصناعي. من خلال إعطاء غاز الهيدروجين في نموذج الفئران، يمكن تقليل حدوث هذه الإصابة عن طريق تعديل مسار إشارات العامل النووي كابا ب (NFκBB). ارتبط التنشيط المبكر لمسار الإشارات هذا أثناء المعالجة بالهيدروجين بزيادة مستويات البروتينات المضادة للاستماتة. أدى استنشاق الهيدروجين إلى زيادة توتر الأكسجين وانخفاض الوذمة الرئوية وتقليل التعبير عن الوسطاء المؤيدين للالتهابات. وقد تم إثبات التأثير الوقائي الخلوي للهيدروجين ضد مسارات الإشارات المبرمجة والمضادة للالتهابات.
كما أدى الهيدروجين كغاز بتركيز 3 % إلى إطالة عمر التكاثر في المختبر للخلايا الجذعية لنخاع العظم والخلايا الجذعية الوسيطة. وهذا أمر مهم حيث تُستخدم الخلايا الجذعية في الطب التجديدي لعلاج العديد من الأمراض. عُزي التأثير الوقائي الخلوي للهيدروجين في البداية إلى تأثير مضاد للأكسدة. ومع ذلك، اتضح أن التركيز الذي استخدموه بنسبة 3% لم يقلل من جذور الهيدروكسيل، على الرغم من أنه يحمي الخلايا بشكل فعال. لذلك، اقترحوا أن هناك آلية إضافية يجب أن تلعب دوراً في حماية الخلايا.
وبسبب هذه التأثيرات المدهشة للهيدروجين، يتم استخدامه كعامل علاجي جديد في علاج أمراض القلب والأوعية الدموية والتمثيل الغذائي والجهاز التنفسي والعصبي والسرطان. في طب الطوارئ، لن يتم إعطاء الأكسجين فقط بل الهيدروجين (غاز براون) في وقت واحد في المستقبل.
المراجع
Liu, Q., وآخرون، محلول ملحي غني بالهيدروجين يحمي من تلف الكبد في الفئران المصابة باليرقان الانسدادي. Liver International, 2010. 30(7): ص. 958-968.
Matsuno, N., et al, التأثيرات المفيدة لغاز الهيدروجين على إصابة كبد الخنازير بإعادة ضخ الدم مع استخدام الاستبعاد الكلي للأوعية الدموية والمجاز الوريدي النشط. Transplant Proc, 2014. 46(4): p. 1104-6.
He, J., et al, التأثيرات الوقائية لمحلول ملحي غني بالهيدروجين على نموذج الفئران المصابة بالتهاب القولون التقرحي. مجلة الأبحاث الجراحية، 2013 (0).
Hayashida, K., et al, استنشاق الهيدروجين أثناء الإنعاش النوروكسي يحسن النتيجة العصبية في نموذج فأر للسكتة القلبية، مستقل عن إدارة درجة الحرارة المستهدفة. Circulation, 2014
Cui, Y., et al., محلول ملحي غني بالهيدروجين يخفف من إصابة نقص التروية وإعادة ضخ الدم العصبي عن طريق حماية وظيفة الميتوكوندريا في الفئران. J Surg Res, 2014.
Ito, M., et al., شرب ماء الهيدروجين والتعرض المتقطع لغاز الهيدروجين، ولكن ليس اللاكتولوز أو التعرض المستمر لغاز الهيدروجين، يمنع مرض باركنسون الناجم عن 6-هيدروكسيدوبامين في الفئران. Med Gas Res، 2012. 2 (1): ص 15.