L'idrogeno molecolare è la molecola più piccola che possiamo trovare in natura. La sua efficacia è stata scoperta solo circa un decennio fa grazie alla ricerca scientifica.
L'idrogeno ha numerosi benefici grazie alle sue proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, antiapoptotiche, antiallergiche e citoprotettive. Probabilmente ti chiederai come fa questa piccola molecola ad avere tutte queste proprietà. Gli scienziati continuano a scoprire nuovi usi dell'idrogeno giorno dopo giorno. Ogni giorno ci sono nuovi risultati di ricerca e puoi trovare centinaia di studi sul trattamento con l'idrogeno, per lo più su animali, ma sempre più spesso anche sull'uomo.
In questo articolo parleremo dell'effetto citoprotettivo dell'idrogeno.
La cellula è il più piccolo elemento costitutivo di un organismo vivente. Se le cellule non funzionano correttamente, possono insorgere gravi malattie. Le cellule possono essere danneggiate per diversi motivi, tra cui traumi, stress ossidativo, sostanze chimiche, ustioni, microrganismi, radiazioni e altro.
Cos'è la citoprotezione?
La citoprotezione è un processo attraverso il quale le cellule vengono protette da sostanze o stimoli dannosi. Questo processo è stato descritto soprattutto nella mucosa gastrica. La formazione di ulcere gastriche può essere prevenuta utilizzando un agente citoprotettivo per lo stomaco come la prostaglandina. Allo stesso modo, l'idrogeno può agire come agente che protegge le cellule dagli stimoli nocivi.
Come agisce l'idrogeno come agente citoprotettivo?
L'idrogeno, a differenza della maggior parte delle altre sostanze, può agire a livello cellulare e per questo è considerato unico. Può persino attraversare la barriera emato-encefalica che separa il cervello dal flusso sanguigno. Può anche entrare negli organismi subcellulari come i mitocondri. Una volta che l'idrogeno raggiunge questi luoghi ideali, può esercitare le sue proprietà antiossidanti, citoprotettive e antiapoptotiche.
È stato suggerito che l'idrogeno può indurre meccanismi di segnalazione che portano alla formazione di fattori citoprotettivi. Secondo Itoh et al. 2011, l'idrogeno agisce come modulatore di segnale e influenza la trasduzione del segnale. Hanno proposto che l'idrogeno possa inibire la produzione di ossido nitrico indotta da LPS/IFNγ nei macrofagi, che a sua volta porta a una riduzione delle risposte infiammatorie che in ultima analisi proteggono le cellule. Anche se il meccanismo completo non è ancora chiaro, ci sono altre ricerche che suggeriscono possibili meccanismi. Secondo un altro studio, l'idrogeno aumenta i livelli di enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi e la catalasi, fornendo così l'effetto citoprotettivo.
Un altro meccanismo proposto per l'idrogeno come sostanza citoprotettiva è la prevenzione dell'azione della caspasi, coinvolta nella morte cellulare, come descritto nell'articolo sulle proprietà anti-apoptotiche dell'idrogeno.
Si propone inoltre che l'idrogeno molecolare si leghi agli ioni metallici e influisca sulla trasduzione del segnale interagendo con le metalloproteine.
Quali sono i casi di effetto citoprotettivo dell'idrogeno?
Dal momento che l'idrogeno non è tossico per l'organismo anche in concentrazioni elevate, il suo utilizzo può essere considerato abbastanza sicuro. Poiché l'idrogeno è in grado di diffondersi rapidamente attraverso le membrane ed esercita i suoi effetti con l'ulteriore vantaggio della fattibilità e del costo relativamente basso, può essere utilizzato in diversi trattamenti patologici.
L'effetto citoprotettivo dell'idrogeno molecolare è stato pubblicato per la prima volta da Ohsawa et al. nel 2007. Questa ricerca è stata la prima nel suo genere. Hanno studiato l'effetto antiossidante in un modello di ratto in cui il danno da stress ossidativo veniva indotto nel cervello mediante ischemia focale e riperfusione, e in cellule coltivate utilizzando tre metodi indipendenti. Dopo un ictus, quando l'occlusione del vaso viene rimossa (riperfusione), le cellule possono essere danneggiate dall'improvviso rilascio di sostanze ossidative, il cosiddetto danno da riperfusione. In questo caso, è stato dimostrato che l'idrogeno ha un potenziale come antiossidante per applicazioni preventive e terapeutiche. Questa ricerca ha aperto la strada a molte altre ricerche che esplorano le strategie di utilizzo dell'idrogeno per prevenire i danni cellulari dopo l'ischemia.
L'idrogeno molecolare è stato anche in grado di proteggere le cellule epatiche dai danni causati dall'ittero ostruttivo. In un modello di ratto è stato indotto l'ittero ostruttivo. Dopo 10 giorni, il danno epatico è stato valutato al microscopio e sono stati monitorati i livelli degli enzimi epatici (ASAT e ALAT) e i livelli dei mediatori infiammatori (IL-1, IL-6, TNFa e altri). La soluzione salina ricca di idrogeno ha ridotto i livelli di questi marcatori e ha alleviato il danno morfologico del fegato. Inoltre, ha aumentato significativamente le attività degli enzimi antiossidanti. Inibisce l'infiammazione e lo stress ossidativo e modula anche il cosiddetto percorso ERK1/2, proteggendo le cellule dai danni.
Nel trapianto di fegato, il danno da ischemia e riperfusione è fondamentale per la sopravvivenza dell'innesto. Ciò comporta la formazione di radicali liberi di ossigeno citotossici. Il loro effetto può essere neutralizzato dalle proprietà antiossidanti dell'idrogeno. Protegge le cellule dalle lesioni da riperfusione. Questo è stato riscontrato in uno studio condotto sui maiali.
La colite ulcerosa è una malattia in cui si formano ulcere nella mucosa intestinale a causa di una predisposizione genetica. È associata a una maggiore produzione di specie reattive dell'ossigeno e a un'alterazione dell'angiogenesi. La somministrazione di idrogeno tramite iniezione intraperitoneale una volta ogni 2 giorni per 2 settimane in un modello di ratto è stata in grado di ridurre le ulcere prevenendo i danni alle cellule della mucosa grazie ai suoi effetti citoprotettivi. Il trattamento con soluzione fisiologica contenente idrogeno ha inoltre ridotto sintomi quali perdita di peso e diarrea.
Secondo diversi studi, l'inalazione di idrogeno protegge anche le cellule nervose. Poiché l'idrogeno può attraversare facilmente la barriera emato-encefalica, può raggiungere i neuroni e migliorare i risultati neurologici nelle malattie. Bere acqua ricca di idrogeno è stato in grado di sopprimere lo stress ossidativo dei neuroni dopinergici nel morbo di Parkinson in un modello murino. È stato inoltre dimostrato che l'idrogeno previene il deterioramento cognitivo.
Recentemente, è stato avviato uno studio clinico pilota per studiare gli effetti dell'acqua all'idrogeno sulla progressione della malattia di Parkinson in pazienti giapponesi. Lo studio è stato randomizzato, controllato con placebo, in doppio cieco e a gruppi paralleli. I partecipanti hanno bevuto un litro al giorno di acqua idrogenata o placebo per 48 settimane. L'esame dei punteggi della Unified Parkinson's Disease Rating Scale ha mostrato che la malattia peggiorava nel gruppo che non faceva uso di acqua idrogenata, mentre i punteggi miglioravano nel gruppo dell'acqua idrogenata. Sebbene il numero dei due gruppi fosse ridotto e la durata dello studio fosse breve, la differenza tra il gruppo dell'acqua all'idrogeno e il gruppo del placebo era significativa (p < 0,05).
Quando la soluzione salina ricca di idrogeno è stata somministrata dopo un arresto cardiaco all'inizio della rianimazione cardiopolmonare iperossica, ha migliorato significativamente i risultati cerebrali e cardiaci in un modello di ratto, proteggendo le cellule da ulteriori danni.
Alcuni pazienti devono essere ventilati artificialmente per un lungo periodo di tempo a causa di coma e lesioni. Queste persone possono sviluppare lesioni polmonari chiamate lesioni polmonari acute indotte dalla ventilazione. La somministrazione di idrogeno gassoso in un modello murino ha ridotto l'incidenza di questa lesione attraverso la modulazione della via di segnalazione del fattore nucleare-kappa B (NFκB). L'attivazione precoce di questa via durante il trattamento con idrogeno era correlata a un aumento dei livelli di proteine anti-apoptotiche. L'inalazione di idrogeno ha aumentato la tensione di ossigeno, diminuito l'edema polmonare e ridotto l'espressione di mediatori proinfiammatori. È stato dimostrato l'effetto citoprotettivo dell'idrogeno contro le vie di segnalazione apoptotiche e infiammatorie.
L'idrogeno come gas a una concentrazione del 3% ha anche prolungato la durata della replicazione in vitro delle cellule stromali del midollo osseo e delle cellule staminali mesenchimali. Questo è importante perché le cellule staminali sono utilizzate nella medicina rigenerativa per trattare molte malattie. L'effetto citoprotettivo dell'idrogeno era stato inizialmente attribuito a un effetto antiossidante. Tuttavia, si è scoperto che la concentrazione del 3% utilizzata non riduceva i radicali idrossilici, pur essendo efficace nel proteggere le cellule. Pertanto, hanno suggerito che deve essere in gioco un meccanismo aggiuntivo per proteggere le cellule.
Grazie a questi sorprendenti effetti dell'idrogeno, viene utilizzato come nuovo agente terapeutico nel trattamento di malattie cardiovascolari, metaboliche, respiratorie, neurologiche e del cancro. In futuro, non solo l'ossigeno ma anche l'idrogeno (gas di Brown) saranno somministrati contemporaneamente nella medicina d'emergenza.
Riferimenti
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