Mnoho nemocí je způsobeno dlouhodobým oxidačním stresem. Oxidační stres může vést k vážnému poškození tkání. Přestože je důležité toto oxidační poškození omezit, používání běžných antioxidantů je zatím bez většího úspěchu. V roce 2007 věda objevila molekulární vodík jako nový antioxidant v léčbě a prevenci onemocnění.
Co je to kardiovaskulární onemocnění?
Kardiovaskulární onemocnění je široký pojem pro řadu onemocnění, která postihují srdce a oběhový systém.
K infarktu myokardu dochází, když krevní sraženina nebo aterosklerotický plát zablokuje věnčité tepny, které zásobují určitou část srdečního svalu. To vede k odumírání svalových buněk. Existují léky, které mohou tuto sraženinu rozpustit a vést k reperfuzi tkáně. Když k tomu však dojde, náhlé nahromadění oxidačního stresu může také poškodit srdeční sval, což vede k tzv. ischemicko-reperfuznímu poškození. Stejný mechanismus může nastat v mozku během mrtvice, což vede k uvolnění reaktivních forem kyslíku.
Jak vodík pomáhá při srdečních onemocněních?
Vědci provedli mnoho výzkumů účinků molekulárního vodíku na srdce a mozek. Vodík byl použit při pokusech se zástavou srdce u zvířat. Adekvátně resuscitovaným potkanům byl vodík podáván k inhalaci jedné skupině a druhé ne. U potkanů s inhalovaným vodíkem se zvýšila míra přežití, dosáhlo se dobrých neurologických výsledků a snížilo se množství histologických změn ve srovnání s potkany, kteří plynný vodík neinhalovali.
Vodík je silný antioxidant a dokáže vychytávat volné radikály kyslíku
Příznivý účinek prokázaný v této studii lze přičíst této vlastnosti vodíku.
Bylo provedeno několik dalších studií týkajících se srdeční zástavy. Když byl vodík podáván intraperitoneálně králíkům při srdeční zástavě, zlepšil také míru přežití a neurologický výsledek se snížením poškození a úmrtí neuronů.
V jiné studii s potkany zlepšil vodík podávaný intravenózně výsledky po zástavě srdce. Vědci se domnívali, že tento účinek nebyl způsoben pouze jeho antioxidačními vlastnostmi, ale také dalšími, méně známými vlastnostmi, jako jsou anti-apoptotické a protizánětlivé vlastnosti. Vzhledem k tomu, že tyto účinky jsou velmi slibné, mohl by být v budoucnu využíván při záchranných akcích, takže by se v nouzových situacích současně podával nejen kyslík, ale i vodík (Brownův plyn).
Jedna studie na lidech, která stojí za zmínku, byla provedena v roce 2017
Této randomizované kontrolované studie se zúčastnilo 50 pacientů s akutním stadiem mozkového infarktu mírné až střední závažnosti: 25 z nich dostávalo 3% plynný vodík k inhalaci (dvakrát denně jednu hodinu) a 25 bylo v kontrolní skupině bez inhalace vodíku. Pravidelné kontroly pacientů pomocí magnetické rezonance ukázaly, že závažnost patologických změn v infarktové oblasti mozku byla ve vodíkové skupině ve srovnání s kontrolní skupinou výrazně nižší a rychleji se blížila normálu. Dále bylo provedeno fyzioterapeutické hodnocení pomocí takzvaného Barthesova indexu, což je metoda hodnocení schopnosti pacientů zvládat každodenní život. Ten se ve vodíkové skupině výrazně zlepšil. Léčba vodíkem byla bezpečná. Výzkumníci potvrdili potenciál širokého a obecného využití plynové vodíkové terapie.
Kardio-pulmonální bypass je chirurgický zákrok prováděný u pacientů s ucpanými cévami. Při podávání plynného vodíku po operaci bypassu na modelu potkanů dokázal vodík snížit množství zánětlivých mediátorů, jako jsou cytokiny. Tento protizánětlivý účinek by mohl být v budoucnu využit jako nová terapie po operaci bypassu.
Účinek vodíku byl také zkoumán u potkanů po infarktu myokardu
Významně zlepšil funkci levého srdce a zároveň zmenšil velikost infarktu a zlepšil funkci. Plynný vodík rovněž zabránil remodelaci levé komory (proces změny velikosti, tvaru a funkce srdeční komory) po infarktu myokardu.
Na prasečím modelu dokázali vědci vdechováním 2% kyslíku zmenšit velikost infarktu. Aby se předešlo ischemii a reperfuznímu poškození, musí se postkondicionování provádět opatrně. Při podávání vodíku se velikost infarktu snížila spolu s indexem apoptózy. Vědci předpokládali, že tento účinek byl způsoben snížením regulace Akt a GSK3β v myokardiální tkáni.
Vzhledem ke všem těmto aplikacím u kardiovaskulárních onemocnění lze vodík považovat za nové léčivo s velkým potenciálem do budoucna, a to i v urgentní medicíně.
Odkazy
Drábek, T. a P. M. Kochanek, Zlepšení výsledků resuscitace: od hypertenze a hemodiluce k terapeutické hypotermii a H2. Circulation, 2014. 130(24): p. 2133-5.
Fujii, Y., et al, Insufflation of hydrogen gas restrains the inflammatory response of cardiopulmonary bypass in a rat model [Insuflace plynného vodíku omezuje zánětlivou odpověď kardiopulmonálního bypassu na modelu potkana]. Artif Organs, 2013. 37(2): p. 136-41.
Hayashi, T., et al, Inhalation of hydrogen gas attenuates intermittent hypoxia-induced left ventricular remodelling in mice. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology, 2011. 301(3): s. H1062-9.
Hayashida, K., et al. plyn H(2) zlepšuje funkční výsledky po srdeční zástavě v míře srovnatelné s terapeutickou hypotermií na modelu potkanů. J Am Heart Assoc, 2012. 1(5): p. e003459.
Hayashida, K., et al, Hydrogen Inhalation During Normoxic Resuscitation Improves Neurological Outcome in a Rat Model of Cardiac Arrest, Independent of Targeted Temperature Management (Inhalace vodíku během normoxické resuscitace zlepšuje neurologický výsledek u krysího modelu srdeční zástavy nezávisle na cíleném řízení teploty). Circulation, 2014.
Huo, T.T., et al, Hydrogen-Rich Saline Improves Survival and Neurological Outcome after Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation in Rats (Fyziologický roztok bohatý na vodík zlepšuje přežití a neurologický výsledek po srdeční zástavě a kardiopulmonální resuscitaci u potkanů). Anesth Analg, 2014.
Jing, L., et al, Cardioprotective Effect of Hydrogen-rich Saline on Isoproterenol-induced Myocardial Infarction in Rats (Kardioprotektivní účinek fyziologického roztoku bohatého na vodík na infarkt myokardu vyvolaný izoproterenolem u potkanů). Heart Lung Circ, 2014.
Kasuyama, K., et al, Hydrogen-rich water attenuates experimental periodontitis in a rat model [Voda bohatá na vodík tlumí experimentální parodontitidu na modelu potkana]. J Clin Periodontol, 2011. 38(12): s. 1085-90.
Nagatani, K., et al, The Effect of Hydrogen Gas on a Mouse Bilateral Common Carotid Artery Occlusion [Vliv plynného vodíku na oboustrannou okluzi společné karotické tepny u myší]. Brain Edema XVActa Neurochirurgica Supplement 2013.
Noda, K., et al, Hydrogen-supplemented drinking water protects cardiac allografts from inflammation-associated deterioration. Transpl Int, 2012. 25(12): s. 1213-22.
Qin, Z.X., et al, Hydrogen-rich saline preventates neointima formation after carotid balloon injury by suppressing ROS and the TNF-alpha/NF-kappaB pathway. Atherosclerosis, 2012. 220(2): p. 343-50.
Sakai, K., et al. Inhalace plynného vodíku chrání před omráčením a infarktem myokardu u prasat. Scandinavian Cardiovascular Journal, 2012. 46(3): s. 183-9.
Shinbo, T., et al, Inhalation of nitric oxide plus hydrogen gas reduces ischemia-reperfusion injury and nitrotyrosine production in the mouse heart [Inhalace oxidu dusnatého a plynného vodíku snižuje ischemicko-reperfuzní poškození a produkci nitrotyrosinu v myším srdci]. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2013. 305(4): s. H542-50.
Sun, Q., et al, Oral intake of hydrogen-rich water inhibits intimal hyperplasia in arterialized vein grafts in rats. Cardiovasc Res, 2012. 94(1): s. 144-53.
Wu, S., et al, Hydrogenated saline attenuates doxorubicin-induced heart failure in rats (Vodíkem obohacený fyziologický roztok tlumí srdeční selhání vyvolané doxorubicinem u potkanů). Pharmacy, 2014. 69(8): p. 633-6.
Xie, Q., et al, Hydrogen gas protects against serum and glucose deprivation-induced myocardial injury in H9c2 cells through activation of the NFE2 related factor 2/heme oxygenase 1 pathway. Mol Med Rep, 2014. 10(2): p. 1143-9.
Yoshida, A., et al, H(2) zprostředkovává kardioprotekci prostřednictvím zapojení K(ATP) kanálů a permeability transition pores of mitochondria in dogs. Cardiovasc Drugs Ther, 2012. 26(3): p. 217-26.
Wang P, Jia L, Chen B, et al. Inhalace vodíku je lepší než mírná hypotermie ve zlepšení srdeční funkce a neurologického výsledku u modelu asfyxické srdeční zástavy u potkanů. Shock. 2016 Sep;46(3):312-8.
Tao B, Liu L, Wang N, et al. Hydrogen-rich saline attenuates lipopolysacharid-induced heart dysfunction by restoring fatty acid oxidation in rats by mitigating C-jun N-terminal kinase activation. Shock. 2015 Dec;44(6):593-600.
Yue L, Li H, Zhao Y, Li J, Wang B. effects of hydrogen-rich saline on Akt/GSK3β signaling pathways and cardiac function during myocardial ischemia-reperfusion in rats [Účinky fyziologického roztoku bohatého na vodík na signální dráhy Akt/GSK3β a srdeční funkci během ischemie-reperfuze myokardu u potkanů]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015 May 19;95(19):1483-7.
Zhang G, Gao S, Li X, et al. Pharmacological postconditioning with lactic acid and hydrogen-rich saline attenuates myocardial reperfusion injury in rats. Sci Rep. 2015 Apr 30;5:9858.
Han L, Tian R, Yan H, et al. Hydrogen-rich water protects against ischemic brain injury in rats by regulating calcium buffering proteins. Brain Res. 2015 Jul 30;1615:129-38.
Chen Y, Jiang J, Miao H, Chen X, Sun X, Li Y. Hydrogen-rich saline attenuates vascular smooth muscle cell proliferation and neointimal hyperplasia by inhibiting reactive oxygen species production and inactivating Ras-ERK1/2-MEK1/2 and Akt pathways. Int J Mol Med. 2013 Mar;31(3):597-606.
Yu YS, Zheng H. Chronická léčba fyziologickým roztokem bohatým na vodík snižuje oxidační stres a tlumí hypertrofii levé komory u spontánně hypertenzních potkanů. Mol Cell Biochem. 2012 Jun;365(1-2):233-42.
Zheng H, Yu YS. Chronická léčba fyziologickým roztokem bohatým na vodík oslabuje vaskulární dysfunkci u spontánně hypertenzních potkanů. Biochem Pharmacol. 2012 May 1;83(9):1269-77.
Nagatani K, Takeuchi S, Kobayashi H, Otani N, Wada K, Fujita M, et al. The effect of hydrogen gas on a mouse bilateral common carotid artery occlusion. Acta Neurochir Suppl 2013; Vol. 118, pp. 61-3.
Hirohisa Ono, MD, Yoji Nishijima, MD,Shigeo Ohta, PhD, et al. Hydrogen Gas Inhalation Treatment in Acute Cerebral Infarction: A Randomised Controlled Clinical Trial of Safety and Neuroprotection. Journal of Stroke and Cerebrovascular diseases, Vol 26, No.11, 2017: pp 2587-2594 https://doi.org/10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2017.06.012Get