In diesem Artikel werden wir über einen weiteren wichtigen Vorteil von Wasserstoff lernen; es ist anti-apoptotische Wirkung. Bevor wir ins Detail gehen, lassen Sie uns wissen, was Apoptose bedeutet.

Was ist Apoptose?

Apoptose ist der Zelltod, der normalerweise in unserem Körper aufgrund von Alterung oder als kontrollierter Teil von Wachstum und Entwicklung auftritt. Dieser programmierte Zelltod kann als Folge verschiedener biochemischer Prozesse innerhalb der Zelle auftreten. Es handelt sich dabei um eine Form des Selbstmordes durch die Aktivierung des internen Todesmechanismus.

Was passiert also wirklich, wenn die Zelle gezwungen wird, Selbstmord zu begehen?

Dies führt dazu, dass verschiedene chemische Prozesse im Körper ausgelöst werden. Die als Caspasen bekannten Proteine werden ausgelöst und zerstören die Zellarchitektur. Dies wiederum löst ein Enzym namens DNAse aus, das in der Lage ist, die DNA abzubauen. Die DNA ist das genetische Material im Zellkern, das die gesamte Zelle steuert. Die geschädigte Zelle beginnt dann allmählich zu schrumpfen und es werden weitere proteolytische Enzyme freigesetzt, die die Zelle von innen heraus zerstören. An der Zelloberfläche bilden sich blasenartige Flecken.

Wenn das Mitochondrium, der Energiegenerator im Inneren der Zelle, zerstört ist, wird Cytochrom C freigesetzt und die Zelle zerfällt in kleine Fragmente, die von einer Membran umhüllt werden. Wenn das Innere der Zelle zerstört wird, setzt sie Chemikalien frei, die als Notsignale an die Außenseite der Zelle wirken, dass sie stirbt. Einige von ihnen sind ATP und UTP. ATP, ein Nukleotid, und UTP, ein Nukleosid, sind an Phagozytenzellen gebunden. Diese Zellen können Teile des Gewebes und andere Teile aufnehmen und verdauen.

Wenn die Signale an die Phagozytenzellen kommen, dass eine Zelle stirbt, versuchen sie, zu diesen bestimmten Zellfragmenten zu gelangen. Diese Zellfragmente legen auch Phospholipide frei, die normalerweise nicht nach außen hin sichtbar sind. Dies hilft den Makrophagen, diese Fragmente genau zu identifizieren, und sie beginnen, sie zu verschlingen. Die Fresszellen können Substanzen wie Zytokine absondern, die in der Umgebung eine Entzündung auslösen können.

Die Zellmembran bleibt bei diesem Prozess jedoch intakt. Daher entsteht für das umliegende Gewebe kein großer Schaden. Dies ist anders als bei der Nekrose, bei der die Zelle aufgrund eines Traumas und einer Verletzung abstirbt. Aber hier wird die Zellmembran beschädigt und alle toxisch wirkenden Substanzen werden nach außen abgegeben, was eine Menge Entzündungen verursacht.

Was ist die Rolle der Apoptose?

Apoptose kann auftreten, wenn die Zelle auf natürliche Weise altert und "beschließt", dass ihr Zweck erfüllt ist. Sie kann auch auftreten, wenn eine fremde Bakterie oder ein Virus in die Zelle eindringt und die Zelle versucht, die Infektion durch Selbstmord einzudämmen.

Apoptose kann aber auch bei anderen Krankheiten auftreten. Wenn es viel oxidativen Stress gibt, können die Zellen Apoptose durchlaufen. Es gibt viele Krankheiten, die eine erhöhte Apoptose als Teil ihres Krankheitsprozesses zeigen. Die Alzheimer-Krankheit, die Parkinson-Krankheit und AIDS und andere haben eine erhöhte Apoptose. Durch den Einsatz von Anti-Apoptotika können wir nicht nur diese Krankheitsprozesse aufhalten, sondern auch den Alterungsprozess bis zu einem gewissen Grad bekämpfen.

Wie wirkt Wasserstoff als Antiapoptotikum?

Seit der Veröffentlichung von Ohta et al. über die Wirkung von Wasserstoff im Jahr 2015 wurden viele Untersuchungen durchgeführt, um die Wirksamkeit von Wasserstoff gegen verschiedene Krankheiten zu testen. Schon in dieser ersten Studie wurde geschätzt, dass Wasserstoff über die Regulierung der Genexpression der Zellen anti-apoptotische Eigenschaften besitzt. Wir haben einige der Studien im Anhang aufgelistet. Hier werde ich die wissenschaftlichen Beweise für die Wirksamkeit von Wasserstoff bei der Bekämpfung der Apoptose, die in Tiermodellen nachgewiesen wurden, zusammenfassen.

Es hat sich gezeigt, dass die Inhalation von Wasserstoff antioxidative und anti-apoptotische Effekte ausübt und das Gehirn bei Ischämie-Reperfusionsverletzungen schützt. Dies geschieht durch die Reduzierung der oxidativen freien Radikale wie Hydroxylradikal und Peroxynitrit.

Wasserstoff ist auch wirksam bei der Reduzierung akuter Leberverletzungen. Wenn Mäusen wasserstoffreiche Kochsalzlösung verabreicht wurde, wurde die Aktivität von Substanzen, die die Apoptose fördern, wie JNK und Caspase-3, gehemmt. Dies kann den Zelltod in der Leber nicht nur bei akuten Verletzungen hemmen, sondern auch bei Leberzirrhose und kompensatorischer Proliferation der Leberzellen, die zu Lebererkrankungen führen.

Der anti-apoptotische Effekt ist auch bei Organtransplantationen wichtig, um das Absterben von Zellen zu reduzieren. In Darmtransplantaten wurde gezeigt, dass Wasserstoff das anti-apoptotische Protein Häm-Oxygenase 1 hochreguliert. Wenn die Transplantate vor der Transplantation mit Wasserstoff vorbehandelt wurden, wurde die Funktion geschützt, was zu besseren Überlebensraten bei den Empfängern des Transplantats führte.

Wenn nach einer kardio-pulmonalen Bypass-Operation Wasserstoff als Inhalationsgas verabreicht wurde, führte dies zu positiven Ergebnissen, und die Forscher schlugen diese Behandlung als neue potenzielle Therapie vor.

Wasserstoff kann die Überlebensrate bei Sepsis verbessern. Das ist wichtig, weil Sepsis nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen bei kritisch kranken Patienten im Krankenhaus ist. Bei der Verabreichung von wasserstoffreicher Kochsalzlösung an Tiermodelle wurde festgestellt, dass sie zusätzlich zu den entzündungshemmenden und antioxidativen Eigenschaften die Apoptose reduziert und damit die Auswirkungen der Sepsis verringert.

Es ist möglich, Sodbrennen zu erleben, wenn wir gestresst sind. Die stressinduzierten Magengeschwüre können durch das Trinken von wasserstoffreicher Flüssigkeit verhindert werden. Die Wasserstoff-Behandlung kann das Caspase-Niveau in der Magenschleimhaut reduzieren und den Schaden an der Magenschleimhaut durch die Verhinderung der Zellapoptose verringern.

Herzinfarkte sind in der heutigen Zeit sehr häufig

Es hat sich jedoch gezeigt, dass wasserstoffreiche Kochsalzlösung die Größe des Myokardinfarkts reduziert. Eine andere Gruppe hat herausgefunden, dass Wasserstoffgas die Erholung der linksventrikulären Funktion nach einer Anoxie-Reoxygenierung (das bedeutet, dass die Reperfusion normalerweise eine so genannte Reperfusionsverletzung verursacht) verbessert. Wasserstoff reduzierte die Infarktgröße, ohne die hämodynamischen Parameter zu verändern. Wasserstoffgas verhinderte auch das linksventrikuläre Remodeling (den Prozess der Veränderung der ventrikulären Größe, Form und Funktion) nach einem Myokardinfarkt.

Eine Subarachnoidalblutung gilt als lebensbedrohlicher Zustand und kann zum Absterben von Gehirnzellen führen. Wasserstoff ist in der Lage, Wege zu modifizieren, die zum Tod führen, insbesondere über den Akt/GSK3β-Weg. Dies reduziert die Apoptose von Neuronen im Gehirn und verbessert das Ergebnis nach einer Subarachnoidalblutung.

Nicht nur das, Wasserstoff kann auch auf die Lunge wirken und den Zelltod bei Lungenverletzungen reduzieren. Er induziert anti-apoptotische Gene. So wird das anti-apoptotische Protein Bcl 2 hochreguliert und die die Apoptose fördernden Proteine wie Bax herunterreguliert.

Wasserstoff reduziert nachweislich die Apoptose in der Bauchspeicheldrüse bei einer akuten Bauchspeicheldrüsenentzündung, so dass das Risiko für die Entwicklung eines Diabetes mellitus verringert wird.

Im Falle einer diabetischen Retinopathie wurden die retinale Apoptose und vaskuläre Permeabilitäts-Biomarker durch Wasserstoffgas-Inhalation in einem Rattenmodell reduziert. Diese Ergebnisse deuten auf einen möglichen Einsatz von Wasserstoff zur Behandlung dieser Krankheit hin, die häufig zur Erblindung führt.

Wasserstoff kann durch Inhalation des Gases, Inhalation einer wasserstoffreichen Aerosollösung, Injektion einer wasserstoffreichen Kochsalzlösung, Einnahme eines Wasserstoffbades und Trinken von in Wasser gelöstem Wasserstoff eingenommen werden. Für die tägliche Einnahme ist die geeignetste Methode das Trinken von wasserstoffangereichertem Wasser oder das Inhalieren von Wasserstoffgas, das von einem Elektrolyseur erzeugt wird.

Obwohl Wasserstoff das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum ist, wird er in der therapeutischen Umgebung bisher nicht zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt. Jüngste Erkenntnisse über dieses erstaunliche Gas haben das jedoch geändert. Hunderte von Studien über Wasserstoff, bisher meist im Tiermodell, legen nahe, dass er bei vielen Krankheiten auch beim Menschen wirksam ist. Es kann davon ausgegangen werden, dass wir Wasserstoff in naher Zukunft in den Kliniken sehen werden. Aufgrund seiner anti-apoptotischen und anti-oxidativen Wirkung könnte er auch als Anti-Aging-Mittel eingesetzt werden.

Quellen

Ohta, S., Molecular hydrogen as a novel antioxidant: overview of the advantages of hydrogen for medical applications. Methods Enzymol, 2015. 555: p. 289-317.
Shen, M.H., et al., Wasserstoff als neuartige und effektive Behandlung der akuten Kohlenmonoxidvergiftung. Medical Hypotheses, 2010. 75(2): p. 235-237.
Sun, H., et al., Die schützende Rolle von wasserstoffreicher Kochsalzlösung bei experimentellen Leberverletzungen in Mäusen. Journal of Hepatology, 2011. 54(3): p. 471-80.
Buchholz, B.M., et al., Wasserstoffangereicherte Konservierung schützt das isogene Darmtransplantat und verbessert die Magenfunktion des Empfängers während der Transplantation. Transplantation, 2011. 92(9): p. 985-92.
Li, G.M., et al. Auswirkungen der Behandlung mit wasserstoffreicher Kochsalzlösung auf die polymikrobielle Sepsis. Journal of Surgical Research, 2013. 181(2): p. 279-86.
Liu, X., et al., The protective of hydrogen on stress-induced gastric ulceration. Int Immunopharmacol, 2012. 13(2): p. 197-203.
Fujii, Y., et al., Insufflation von Wasserstoffgas hemmt die Entzündungsreaktion bei kardiopulmonalem Bypass in einem Rattenmodell. Artif Organs, 2013. 37(2): p. 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 von Wasserstoffgas schützt die zerebrovaskuläre Reaktivität vor mäßiger, aber nicht schwerer perinataler hypoxischer Schädigung bei neugeborenen Ferkeln. Stroke, 2010. 41(4): p. 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): p. e96212.
Huang, C.S., et al., Hydrogen inhalation ameliorates ventilator-induced lung injury. Critical Care, 2010. 14(6): p. 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: S. 121-124.

Qu, J., et al., Inhalation von Wasserstoffgas dämpft die Ouabain-induzierte auditorische Neuropathie bei Wüstenrennmäusen. Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): p. 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. Biochemical and Biomedical Research Communications, 373, 30-35.