Molekulinis vandenilis yra mažiausia gamtoje randama molekulė. Jos veiksmingumas buvo atrastas tik maždaug prieš dešimtmetį atliekant mokslinius tyrimus.

Vandenilis turi daugybę privalumų ir tai lemia jo antioksidacinės, priešuždegiminės, antiapoptozinės, antialerginės ir citoprotekcinės savybės. Tikriausiai stebitės, kaip ši maža molekulė turi visas šias savybes. Mokslininkai kasdien atranda vis naujų vandenilio panaudojimo būdų. Kiekvieną dieną gaunama naujų tyrimų rezultatų ir galima rasti šimtus tyrimų, atliktų gydant vandeniliu, daugiausia su gyvūnais, bet vis dažniau ir su žmonėmis.

Šiame straipsnyje kalbėsime apie vandenilio citoprotekcinį poveikį.

Ląstelė yra mažiausia gyvo organizmo sudedamoji dalis. Jei ląstelės veikia netinkamai, gali kilti sunkių ligų. Ląstelės gali būti pažeistos dėl įvairių priežasčių, įskaitant traumas, oksidacinį stresą, chemines medžiagas, nudegimus, mikroorganizmus, radiaciją ir kt.

Kas yra citoprotekcija?

Citoprotekcija - tai procesas, kurio metu ląstelės apsaugomos nuo kenksmingų medžiagų ar dirgiklių. Šis procesas pirmiausia aprašytas skrandžio gleivinėje. Skrandžio opų susidarymo galima išvengti vartojant skrandžio citoprotektorių, pavyzdžiui, prostaglandiną. Panašiai vandenilis gali veikti kaip priemonė, apsauganti ląsteles nuo kenksmingų dirgiklių.

Kaip vandenilis veikia kaip citoprotektorius?

Vandenilis, skirtingai nei dauguma kitų medžiagų, gali veikti ląstelių lygmeniu, todėl laikomas unikaliu. Jis netgi gali peržengti kraujo-smegenų barjerą, skiriantį smegenis nuo kraujotakos. Jis gali patekti net į subląstelinius organizmus, pavyzdžiui, mitochondrijas. Pasiekęs šias idealias vietas, vandenilis gali pasireikšti antioksidacinėmis, citoprotekcinėmis ir antiapoptozinėmis savybėmis.

Teigiama, kad vandenilis gali sukelti signalinius mechanizmus, dėl kurių susidaro citoprotekciniai veiksniai. Pasak Itoh et al. 2011, vandenilis veikia kaip signalų moduliatorius ir daro įtaką signalų perdavimui. Jie pasiūlė, kad vandenilis gali slopinti LPS/IFNγ sukeltą azoto oksido gamybą makrofaguose, o tai savo ruožtu lemia mažesnes uždegimines reakcijas, kurios galiausiai apsaugo ląsteles. Nors visas mechanizmas dar nėra aiškus, yra ir kitų tyrimų, kuriuose siūlomi galimi mechanizmai. Kito tyrimo duomenimis, vandenilis padidina antioksidacinių fermentų, tokių kaip superoksido dismutazė ir katalazė, kiekį, taip užtikrindamas citoprotekcinį poveikį.

Kitas siūlomas vandenilio, kaip citoprotekcinės medžiagos, mechanizmas yra kaspazės, kuri dalyvauja ląstelių mirtyje, veikimo prevencija, kaip aprašyta straipsnyje apie antiapoptozines vandenilio savybes.

Taip pat siūloma, kad molekulinis vandenilis jungiasi su metalų jonais ir sąveikaudamas su metaloproteinais veikia signalų perdavimą.

Kokiais atvejais pasireiškia citoprotekcinis vandenilio poveikis?

Kadangi vandenilis nėra toksiškas organizmui net ir esant didesnėms jo koncentracijoms, jį galima laikyti gana saugiu naudoti. Kadangi vandenilis gali greitai sklisti per membranas ir daro savo poveikį, o jo papildomas privalumas yra įgyvendinamumas ir palyginti nedidelė kaina, jis gali būti naudojamas įvairioms ligoms gydyti.

Apie molekulinio vandenilio citoprotekcinį poveikį pirmą kartą 2007 m. paskelbė Ohsawa ir kt. Šis tyrimas buvo pirmasis tokio pobūdžio. Jie tyrė antioksidacinį poveikį žiurkių modelyje, kuriame oksidacinio streso sukelta židininė smegenų išemija ir reperfuzija, ir kultivuotose ląstelėse trimis nepriklausomais metodais. Po insulto, pašalinus kraujagyslės okliuziją (reperfuzija), ląstelės gali būti pažeistos dėl staigaus oksidacinių medžiagų išsiskyrimo, tai yra vadinamasis reperfuzinis pažeidimas. Šiuo atveju įrodyta, kad vandenilis gali būti potencialus antioksidantas prevenciniam ir gydomajam taikymui. Šis tyrimas atvėrė kelią daugeliui kitų tyrimų, kuriuose nagrinėjamos vandenilio panaudojimo strategijos siekiant išvengti ląstelių pažeidimo po išemijos.

Molekulinis vandenilis taip pat galėjo apsaugoti kepenų ląsteles nuo obstrukcinės geltos sukeltos žalos. Žiurkių modelyje buvo sukelta obstrukcinė gelta. Po 10 dienų kepenų pažeidimas buvo įvertintas mikroskopu ir stebėtas kepenų fermentų (ASAT ir ALAT) bei uždegimo mediatorių (IL-1, IL-6, TNFa ir kt.) kiekis. Vandenilio turtingas fiziologinis tirpalas sumažino šių žymenų kiekį ir sušvelnino morfologinį kepenų pažeidimą. Be to, jis reikšmingai padidino antioksidacinių fermentų aktyvumą. Jis slopina uždegimą, oksidacinį stresą, taip pat moduliuoja vadinamąjį ERK1/2 kelią, apsaugodamas ląsteles nuo pažeidimų.

Kepenų transplantacijos metu išemijos ir reperfuzijos pažeidimas yra labai svarbus transplantato išgyvenamumui. Dėl to susidaro citotoksiški laisvieji deguonies radikalai. Jų poveikį gali neutralizuoti antioksidacinės vandenilio savybės. Jis apsaugo ląsteles nuo reperfuzijos pažeidimų. Tai nustatyta atlikus tyrimą su kiaulėmis.

Opinis kolitas - tai liga, kai dėl genetinio polinkio žarnyno gleivinėje susidaro opos. Ji susijusi su padidėjusia reaktyvių deguonies rūšių gamyba ir pakitusia angiogeneze. Vandenilio vartojimas intraperitonine injekcija kartą per 2 dienas 2 savaites žiurkių modelyje galėjo sumažinti opų atsiradimą, nes dėl citoprotekcinio poveikio buvo išvengta gleivinės ląstelių pažeidimo. Gydymas fiziologiniu tirpalu su vandeniliu taip pat sumažino tokius simptomus kaip svorio kritimas ir viduriavimas.

Kelių tyrimų duomenimis, vandenilio inhaliacijos taip pat apsaugojo nervų ląsteles. Kadangi vandenilis lengvai pereina kraujo-smegenų barjerą, jis gali pasiekti neuronus ir pagerinti neurologinius ligos rezultatus. Geriant vandenilio turtingą vandenį pavyko nuslopinti pelės modelio dopinerginiams neuronams, sergantiems Parkinsono liga, kylantį oksidacinį stresą. Taip pat įrodyta, kad vandenilis apsaugo nuo kognityvinių funkcijų sutrikimų.

Neseniai buvo pradėtas bandomasis klinikinis tyrimas, kuriuo siekta ištirti vandenilio vandens poveikį Parkinsono ligos progresavimui japonų pacientams. Tyrimas buvo atsitiktinių imčių, placebu kontroliuojamas, dvigubai aklas tyrimas su lygiagrečiomis grupėmis. Dalyviai 48 savaites gėrė po vieną litrą vandenilio vandens per dieną arba placebo. Ištyrus Unifikuotos Parkinsono ligos vertinimo skalės balus paaiškėjo, kad liga pablogėjo grupėje, nevartojusioje vandenilio vandens, o vandenilio vandens grupėje balai pagerėjo. Nors abiejų grupių skaičius buvo mažas, o tyrimo trukmė trumpa, skirtumas tarp vandenilio vandens grupės ir placebo grupės buvo reikšmingas (p < 0,05).

Kai po širdies sustojimo hiperoksinio kardiopulmoninio gaivinimo pradžioje buvo duodama daug vandenilio turinčio fiziologinio tirpalo, jis reikšmingai pagerino smegenų ir širdies būklę žiurkių modelyje, apsaugodamas ląsteles nuo tolesnio pažeidimo.

Kai kuriuos pacientus dėl komos ir sužalojimų reikia ilgai dirbtinai ventiliuoti. Šiems žmonėms gali išsivystyti plaučių pažeidimai, vadinami ūminiu ventiliatoriaus sukeltu plaučių pažeidimu. Leidžiant vandenilio dujas pelės modeliui, sumažintas šio pažeidimo dažnumas dėl branduolinio faktoriaus-kappa B (NFκB) signalizavimo kelio moduliacijos. Ankstyvas šio kelio suaktyvėjimas gydant vandeniliu buvo susijęs su padidėjusiu antiapoptozinių baltymų kiekiu. Įkvėpus vandenilio padidėjo deguonies įtampa, sumažėjo plaučių edema ir prouždegiminių mediatorių raiška. Buvo įrodytas citoprotekcinis vandenilio poveikis apoptozės ir uždegimo signaliniams keliams.

3 % koncentracijos vandenilis kaip dujos taip pat pailgino kaulų čiulpų stromos ląstelių ir mezenchiminių kamieninių ląstelių replikacijos in vitro trukmę. Tai svarbu, nes kamieninės ląstelės naudojamos regeneracinėje medicinoje daugeliui ligų gydyti. Citoprotekcinis vandenilio poveikis iš pradžių buvo siejamas su antioksidaciniu poveikiu. Tačiau buvo nustatyta, kad jų naudota 3 % koncentracija nesumažino hidroksilo radikalų, nors ir veiksmingai apsaugojo ląsteles. Todėl jie padarė prielaidą, kad ląstelės turi būti apsaugotos papildomu mechanizmu.

Dėl šio nuostabaus vandenilio poveikio jis naudojamas kaip nauja terapinė priemonė širdies ir kraujagyslių, medžiagų apykaitos, kvėpavimo takų, neurologijos ir vėžio gydymui. Ateityje skubiosios medicinos srityje vienu metu būtų skiriamas ne tik deguonis, bet ir vandenilis (Browno dujos).

Literatūros šaltiniai Liu, Q., et al, Vandenilio turtingas fiziologinis tirpalas apsaugo nuo kepenų pažeidimo žiurkėms, sergančioms obstrukcine gelta.
Liver International, 2010. 30(7): p. 958-968. Matsuno, N., et al, Teigiamas vandenilio dujų poveikis kiaulių kepenų reperfuziniam sužalojimui naudojant visišką kraujagyslių pašalinimą ir aktyvųjį venų šuntavimą.
Transplant Proc, 2014. 46(4): p. 1104-6. He, J., et al. (angl.), Protective effects of hydrogen-rich saline on ulcerative colitis rat model.
Journal of Surgical Research, 2013(0). 2013 m. 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, Drinking hydrogen water and intermittent hydrogen gas exposure, but not lactulose or continuous hydrogen gas exposure, prevent 6-hydorxydopamine-induced Parkinson's disease in rats. Med Gas Res, 2012. 2(1): p. 15.