Το μοριακό υδρογόνο είναι το μικρότερο μόριο που μπορούμε να βρούμε στη φύση. Η αποτελεσματικότητά του ανακαλύφθηκε μόλις πριν από περίπου μια δεκαετία μέσω επιστημονικών ερευνών.

Το υδρογόνο έχει πολυάριθμα οφέλη και αυτό οφείλεται στις αντιοξειδωτικές, αντιφλεγμονώδεις, αντι-αποπτωτικές, αντιαλλεργικές και κυτταροπροστατευτικές του ιδιότητες. Πιθανόν να αναρωτιέστε πώς αυτό το μικρό μόριο έχει όλες αυτές τις ιδιότητες. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να ανακαλύπτουν νέες χρήσεις για το υδρογόνο μέρα με τη μέρα. Κάθε μέρα υπάρχουν νέα ερευνητικά αποτελέσματα και μπορείτε να βρείτε εκατοντάδες μελέτες που έχουν γίνει για τη θεραπεία με υδρογόνο, κυρίως σε μελέτες σε ζώα, αλλά όλο και περισσότερο σε μελέτες σε ανθρώπους.

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για την κυτταροπροστατευτική δράση του υδρογόνου.

Το κύτταρο είναι το μικρότερο δομικό στοιχείο ενός ζωντανού οργανισμού. Εάν τα κύτταρα δυσλειτουργούν, μπορεί να προκύψουν σοβαρές ασθένειες. Τα κύτταρα μπορούν να υποστούν βλάβη για διάφορους λόγους, όπως τραύμα, οξειδωτικό στρες, χημικές ουσίες, εγκαύματα, μικροοργανισμοί, ακτινοβολία και άλλα.

Τι είναι η κυτταροπροστασία

Η κυτταροπροστασία είναι μια διαδικασία με την οποία τα κύτταρα προστατεύονται από επιβλαβείς ουσίες ή ερεθίσματα. Η διαδικασία αυτή έχει περιγραφεί κυρίως στον γαστρικό βλεννογόνο. Ο σχηματισμός γαστρικών ελκών μπορεί να προληφθεί με τη χρήση ενός κυτταροπροστατευτικού παράγοντα για το στομάχι, όπως η προσταγλανδίνη. Ομοίως, το υδρογόνο μπορεί να λειτουργήσει ως παράγοντας που προστατεύει τα κύτταρα από βλαβερά ερεθίσματα.

Πώς δρα το υδρογόνο ως κυτταροπροστατευτικός παράγοντας

Το υδρογόνο, σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες ουσίες, μπορεί να δράσει σε κυτταρικό επίπεδο και ως εκ τούτου θεωρείται μοναδικό. Μπορεί ακόμη και να διασχίσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό που χωρίζει τον εγκέφαλο από την κυκλοφορία του αίματος. Μπορεί ακόμη και να εισέλθει στους υποκυτταρικούς οργανισμούς, όπως τα μιτοχόνδρια. Μόλις το υδρογόνο φτάσει σε αυτές τις ιδανικές θέσεις, μπορεί να ασκήσει τις αντιοξειδωτικές, κυτταροπροστατευτικές και αντι-αποπτωτικές του ιδιότητες.

Έχει προταθεί ότι το υδρογόνο μπορεί να προκαλέσει μηχανισμούς σηματοδότησης που οδηγούν στο σχηματισμό κυτταροπροστατευτικών παραγόντων. Σύμφωνα με τους Itoh et al. 2011, το υδρογόνο δρα ως ρυθμιστής σημάτων και επηρεάζει τη μεταγωγή σημάτων. Πρότειναν ότι το υδρογόνο μπορεί να αναστείλει την επαγόμενη από LPS/IFNγ παραγωγή μονοξειδίου του αζώτου στα μακροφάγα, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε μειωμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις που τελικά προστατεύουν τα κύτταρα. Αν και ο πλήρης μηχανισμός δεν είναι ακόμη σαφής, υπάρχουν άλλες έρευνες που υποδεικνύουν πιθανούς μηχανισμούς. Σύμφωνα με μια άλλη μελέτη, το υδρογόνο αυξάνει τα επίπεδα αντιοξειδωτικών ενζύμων όπως η υπεροξειδική δισμουτάση και η καταλάση, παρέχοντας έτσι την κυτταροπροστατευτική δράση.

Ένας άλλος προτεινόμενος μηχανισμός για το υδρογόνο ως κυτταροπροστατευτική ουσία είναι η πρόληψη της δράσης της κασπάσης, η οποία εμπλέκεται στον κυτταρικό θάνατο, όπως περιγράφεται στο άρθρο για τις αντι-αποπτωτικές ιδιότητες του υδρογόνου.

Προτείνεται επίσης ότι το μοριακό υδρογόνο συνδέεται με μεταλλικά ιόντα και επηρεάζει τη μεταγωγή σήματος αλληλεπιδρώντας με μεταλλοπρωτεΐνες.

Ποιες είναι οι περιπτώσεις της κυτταροπροστατευτικής δράσης του υδρογόνου

Δεδομένου ότι το υδρογόνο δεν είναι τοξικό για τον οργανισμό ακόμη και σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, μπορεί να θεωρηθεί αρκετά ασφαλής η χρήση του. Δεδομένου ότι το υδρογόνο μπορεί να διαχέεται γρήγορα μέσω των μεμβρανών και ασκεί τα αποτελέσματά του με το πρόσθετο πλεονέκτημα της εφικτότητας και του σχετικά χαμηλού κόστους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες θεραπείες ασθενειών.

Η κυτταροπροστατευτική δράση του μοριακού υδρογόνου δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά από τους Ohsawa et al. το 2007. Η έρευνα αυτή ήταν η πρώτη του είδους της. Διερεύνησαν την αντιοξειδωτική δράση σε ένα μοντέλο αρουραίου στο οποίο προκλήθηκε βλάβη από οξειδωτικό στρες στον εγκέφαλο με εστιακή ισχαιμία και επαναιμάτωση, καθώς και σε καλλιεργημένα κύτταρα με τρεις ανεξάρτητες μεθόδους. Μετά από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο, όταν αίρεται η απόφραξη του αγγείου (επαναιμάτωση), τα κύτταρα μπορεί να υποστούν βλάβη από την ξαφνική απελευθέρωση οξειδωτικών ουσιών, πρόκειται για τη λεγόμενη βλάβη επαναιμάτωσης. Εδώ έχει αποδειχθεί ότι το υδρογόνο έχει δυνατότητες ως αντιοξειδωτικό για προληπτικές και θεραπευτικές εφαρμογές. Αυτή η έρευνα άνοιξε το δρόμο για πολλές άλλες έρευνες που διερευνούν στρατηγικές χρήσης του υδρογόνου για την πρόληψη της κυτταρικής βλάβης μετά από ισχαιμία.

Το μοριακό υδρογόνο μπόρεσε επίσης να προστατεύσει τα ηπατικά κύτταρα από τη βλάβη που προκαλεί ο αποφρακτικός ίκτερος. Σε ένα μοντέλο αρουραίου προκλήθηκε αποφρακτικός ίκτερος. Μετά από 10 ημέρες, η ηπατική βλάβη αξιολογήθηκε μικροσκοπικά και παρακολουθήθηκαν τα επίπεδα ηπατικών ενζύμων (ASAT και ALAT) και τα επίπεδα φλεγμονωδών μεσολαβητών (IL-1, IL-6, TNFa και άλλα). Το αλατούχο διάλυμα πλούσιο σε υδρογόνο μείωσε τα επίπεδα αυτών των δεικτών και ανακούφισε τη μορφολογική ηπατική βλάβη. Επιπλέον, αύξησε σημαντικά τις δραστηριότητες των αντιοξειδωτικών ενζύμων. Αναστέλλει τη φλεγμονή, το οξειδωτικό στρες και ρυθμίζει επίσης το λεγόμενο μονοπάτι ERK1/2, προστατεύοντας τα κύτταρα από βλάβες.

Στη μεταμόσχευση ήπατος, η βλάβη από ισχαιμία και επαναιμάτωση είναι κρίσιμη για την επιβίωση του μοσχεύματος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό κυτταροτοξικών ελεύθερων ριζών οξυγόνου. Η επίδρασή τους μπορεί να εξουδετερωθεί από τις αντιοξειδωτικές ιδιότητες του υδρογόνου. Προστατεύει τα κύτταρα από τραυματισμούς επαναιμάτωσης. Αυτό διαπιστώθηκε σε μια μελέτη με χοίρους.

Η ελκώδης κολίτιδα είναι μια ασθένεια κατά την οποία σχηματίζονται έλκη στον εντερικό βλεννογόνο λόγω γενετικής προδιάθεσης. Συνδέεται με αυξημένη παραγωγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου και τροποποιημένη αγγειογένεση. Η χορήγηση υδρογόνου με ενδοπεριτοναϊκή ένεση μία φορά κάθε 2 ημέρες για 2 εβδομάδες σε μοντέλο αρουραίου ήταν σε θέση να μειώσει τα έλκη αποτρέποντας τη βλάβη των κυττάρων του βλεννογόνου μέσω των κυτταροπροστατευτικών του επιδράσεων. Η θεραπεία με φυσιολογικό ορό που περιείχε υδρογόνο μείωσε επίσης τα συμπτώματα όπως η απώλεια βάρους και η διάρροια.

Η εισπνοή υδρογόνου προστάτευε επίσης τα νευρικά κύτταρα, σύμφωνα με διάφορες μελέτες. Επειδή το υδρογόνο μπορεί εύκολα να διασχίσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, μπορεί να φτάσει στους νευρώνες και να βελτιώσει τα νευρολογικά αποτελέσματα σε ασθένειες. Η κατανάλωση νερού πλούσιου σε υδρογόνο ήταν σε θέση να καταστείλει το οξειδωτικό στρες για τους ντοπινεργικούς νευρώνες στη νόσο του Πάρκινσον σε ένα μοντέλο ποντικού. Το υδρογόνο έχει επίσης αποδειχθεί ότι προλαμβάνει τη γνωστική εξασθένιση.

Πρόσφατα, ξεκίνησε μια πιλοτική κλινική δοκιμή για τη διερεύνηση των επιδράσεων του νερού με υδρογόνο στην εξέλιξη της νόσου του Πάρκινσον σε Ιάπωνες ασθενείς. Η μελέτη ήταν μια τυχαιοποιημένη, ελεγχόμενη με εικονικό φάρμακο, διπλά τυφλή δοκιμή με παράλληλες ομάδες. Οι συμμετέχοντες έπιναν ένα λίτρο ημερησίως υδρογονωμένο νερό ή εικονικό φάρμακο για 48 εβδομάδες. Η εξέταση των βαθμολογιών της ενοποιημένης κλίμακας αξιολόγησης της νόσου του Πάρκινσον έδειξε ότι η νόσος επιδεινώθηκε στην ομάδα χωρίς τη χρήση υδρογονωμένου νερού, ενώ οι βαθμολογίες βελτιώθηκαν στην ομάδα του υδρογονωμένου νερού. Παρόλο που ο αριθμός των δύο ομάδων ήταν μικρός και η διάρκεια της μελέτης μικρή, η διαφορά μεταξύ της ομάδας του νερού υδρογόνου και της ομάδας του εικονικού φαρμάκου ήταν σημαντική (p < 0,05).

Όταν μετά την καρδιακή ανακοπή κατά την έναρξη της υπεροξικής καρδιοαναπνευστικής αναζωογόνησης χορηγήθηκε φυσιολογικός ορός πλούσιος σε υδρογόνο, βελτίωσε σημαντικά τα αποτελέσματα του εγκεφάλου και της καρδιάς σε ένα μοντέλο αρουραίου προστατεύοντας τα κύτταρα από περαιτέρω βλάβες.

Ορισμένοι ασθενείς πρέπει να αερίζονται τεχνητά για μεγάλο χρονικό διάστημα λόγω κώματος και τραυματισμού. Αυτοί οι άνθρωποι μπορεί να αναπτύξουν πνευμονικές βλάβες που ονομάζονται οξεία πνευμονική βλάβη που προκαλείται από τον αναπνευστήρα. Η χορήγηση αερίου υδρογόνου σε ένα μοντέλο ποντικού μείωσε τη συχνότητα εμφάνισης αυτής της βλάβης μέσω της διαμόρφωσης του σηματοδοτικού μονοπατιού του πυρηνικού παράγοντα-kappa B (NFκB). Η πρώιμη ενεργοποίηση αυτού του μονοπατιού κατά τη διάρκεια της θεραπείας με υδρογόνο συσχετίστηκε με αυξημένα επίπεδα αντι-αποπτωτικών πρωτεϊνών. Η εισπνοή υδρογόνου αύξησε την τάση οξυγόνου, μείωσε το πνευμονικό οίδημα και μείωσε την έκφραση προφλεγμονωδών μεσολαβητών. Καταδείχθηκε η κυτταροπροστατευτική δράση του υδρογόνου έναντι των αποπτωτικών και φλεγμονωδών σηματοδοτικών μονοπατιών.

Το υδρογόνο ως αέριο σε συγκέντρωση 3% παρέτεινε επίσης τη διάρκεια ζωής αναπαραγωγής in vitro των στρωματικών κυττάρων του μυελού των οστών και των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων. Αυτό είναι σημαντικό επειδή τα βλαστικά κύτταρα χρησιμοποιούνται στην αναγεννητική ιατρική για τη θεραπεία πολλών ασθενειών. Η κυτταροπροστατευτική δράση του υδρογόνου αποδόθηκε αρχικά σε αντιοξειδωτική δράση. Ωστόσο, διαπιστώθηκε ότι η συγκέντρωση 3% που χρησιμοποίησαν δεν μείωσε τις ρίζες υδροξυλίου, αν και ήταν αποτελεσματική στην προστασία των κυττάρων. Ως εκ τούτου, πρότειναν ότι ένας πρόσθετος μηχανισμός πρέπει να παίζει ρόλο για την προστασία των κυττάρων.

Εξαιτίας αυτών των εκπληκτικών επιδράσεων του υδρογόνου, χρησιμοποιείται ως νέος θεραπευτικός παράγοντας στην καρδιαγγειακή, μεταβολική, αναπνευστική, νευρολογική και καρκινική θεραπεία. Στο μέλλον, όχι μόνο το οξυγόνο αλλά και το υδρογόνο (αέριο Brown) θα χορηγούνται ταυτόχρονα στην επείγουσα ιατρική.

Αναφορές
Liu, Q., et al, Hydrogen-rich saline protects against liver injury in rats with obstructive jaundice. Liver International, 2010. 30(7): p. 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): p. 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, Η πόση νερού υδρογόνου και η διαλείπουσα έκθεση σε αέριο υδρογόνο, αλλά όχι η λακτουλόζη ή η συνεχής έκθεση σε αέριο υδρογόνο, προλαμβάνουν την επαγόμενη από 6-υδροξυδοπαμίνη νόσο του Πάρκινσον σε αρουραίους. Med Gas Res, 2012. 2(1): p. 15.