Šajā rakstā mēs uzzināsim par vēl vienu svarīgu ūdeņraža priekšrocību - tā anti-apoptozes iedarbību. Pirms iedziļināsimies sīkāk, uzzināsim, ko nozīmē apoptoze.
Kas ir apoptoze?
Apoptoze ir šūnu bojāeja, kas parasti notiek mūsu organismā novecošanās dēļ vai kā kontrolēta augšanas un attīstības sastāvdaļa. Šī programmētā šūnu nāve var notikt dažādu bioķīmisko procesu rezultātā šūnā. Tā ir sava veida pašnāvība, aktivizējot iekšējo nāves mehānismu.
Kas īsti notiek, kad šūna ir spiesta izdarīt pašnāvību?
Tā rezultātā organismā aktivizējas dažādi ķīmiski procesi. Tiek iedarbinātas olbaltumvielas, kas pazīstamas kā kaspāzes, un tās iznīcina šūnas arhitektūru. Tas, savukārt, iedarbina fermentu, ko sauc par DNSe, kas spēj noārdīt DNS. DNS ir ģenētiskais materiāls šūnas kodolā, kas kontrolē visu šūnu. Pēc tam bojātā šūna pakāpeniski sāk sarauties, un izdalās vairāk proteolītisko enzīmu, kas iznīcina šūnu no iekšienes. Uz šūnas virsmas veidojas burbuļveidīgi plankumi.
Kad tiek iznīcināts mitohondrions, enerģijas ģenerators šūnā, izdalās citohroms C, un šūna sadalās mazos fragmentos, ko apņem membrāna. Kad šūnas iekšpuse tiek iznīcināta, tā izdala ķīmiskās vielas, kas darbojas kā trauksmes signāls šūnas ārpusē, ka tā iet bojā. Dažas no tām ir ATP un UTP. ATP, nukleotīds, un UTP, nukleozīds, ir saistīti ar fagocītiskām šūnām. Šīs šūnas var norīt un sagremot audu daļas un citas daļas.
Kad fagocītiskās šūnas saņem signālu, ka kāda šūna iet bojā, tās cenšas nokļūt pie šiem konkrētajiem šūnu fragmentiem. Šajos šūnu fragmentos atklājas arī fosfolipīdi, kas parasti no ārpuses nav redzami. Tas palīdz makrofāgiem precīzi identificēt šos fragmentus, un tie sāk tos uzsūkt. Atkritumu uztvērējšūnas var izdalīt vielas, piemēram, citokīnus, kas var izraisīt iekaisumu apkārtējā teritorijā.
Tomēr šūnu membrāna šī procesa laikā paliek neskarta. Tāpēc apkārtējiem audiem netiek nodarīts liels kaitējums. Tas atšķiras no nekrozes, kad šūna iet bojā traumas un ievainojuma dēļ. Taču šajā gadījumā tiek bojāta šūnas membrāna un visas toksiskās vielas izdalās uz āru, izraisot lielu iekaisumu.
Kāda ir apoptozes loma?
Apoptoze var notikt, kad šūna dabiski noveco un "nolemj", ka tās uzdevums ir izpildīts. Tā var notikt arī tad, kad sveša baktērija vai vīruss iebrūk šūnā, un šūna mēģina apturēt infekciju, izdarot pašnāvību.
Apoptoze var rasties arī citu slimību gadījumā. Ja ir liels oksidatīvais stress, šūnās var notikt apoptoze. Ir daudzas slimības, kuru slimības procesa sastāvdaļa ir pastiprināta apoptoze. Alcheimera slimība, Parkinsona slimība, AIDS un citas slimības ir ar pastiprinātu apoptozi. Lietojot pretapoptozes zāles, mēs varam ne tikai apturēt šo slimību procesus, bet arī zināmā mērā cīnīties pret novecošanās procesu.
Kā ūdeņradis darbojas kā antiapopototiskais līdzeklis?
Kopš Ohta et al. publikācijas par ūdeņraža iedarbību 2015. gadā ir veikti daudzi pētījumi, lai pārbaudītu ūdeņraža efektivitāti pret dažādām slimībām. Jau šajā pirmajā pētījumā tika novērtēts, ka ūdeņradim piemīt antiapoptotiskas īpašības, regulējot šūnu gēnu ekspresiju. Dažus no šiem pētījumiem esam uzskaitījuši pielikumā. Šeit es apkopošu zinātniskos pierādījumus par ūdeņraža efektivitāti cīņā pret apoptozi, kas pierādīta dzīvnieku modeļos.
Ir pierādīts, ka ūdeņraža ieelpošana iedarbojas antioksidatīvi un antiapoptotiski un aizsargā smadzenes išēmijas-reperfūzijas bojājumu gadījumā. Tas notiek, samazinot oksidatīvo brīvo radikāļu, piemēram, hidroksilradikāļu un peroksinitrīta, iedarbību.
Ūdeņradis efektīvi mazina arī akūtu aknu bojājumu. Ja pelēm deva ar ūdeņradi bagātu sāls šķīdumu, tika nomākta apoptozi veicinošo vielu, piemēram, JNK un kaspāzes-3, aktivitāte. Tas var kavēt šūnu bojāeju aknās ne tikai akūta bojājuma gadījumā, bet arī aknu cirozes un aknu šūnu kompensācijas proliferācijas gadījumā, kas izraisa aknu slimības.
Antiapoptozes efekts ir svarīgs arī orgānu transplantācijas gadījumā, lai samazinātu šūnu bojāeju. Ir pierādīts, ka zarnu transplantātos ūdeņradis palielina antiapoptozes proteīna hemoksigenāzes 1 regulāciju. Ja transplantātus pirms transplantācijas iepriekš apstrādāja ar ūdeņradi, to funkcija tika aizsargāta, kā rezultātā uzlabojās transplantātu saņēmēju izdzīvošanas rādītāji.
Kad ūdeņradi ievadīja kā inhalācijas gāzi pēc sirds un plaušu apvedceļošanas operācijas, tas deva pozitīvus rezultātus, un pētnieki ierosināja šo ārstēšanu kā jaunu potenciālu terapiju.
Ūdeņradis var uzlabot izdzīvošanu sepses gadījumā. Tas ir svarīgi, jo sepse joprojām ir viens no galvenajiem kritiski slimu pacientu nāves cēloņiem slimnīcā. Kad dzīvnieku modeļiem tika ievadīts ūdeņradi saturošs sāls šķīdums, tika konstatēts, ka papildus tā pretiekaisuma un antioksidanta īpašībām tas samazina apoptozi, tādējādi mazinot sepses sekas.
Stresa laikā var rasties grēmas. Stresa izraisītas kuņģa čūlas var novērst, dzerot ūdeņradi saturošus šķidrumus. Ārstēšana ar ūdeņradi var samazināt kaspāzes līmeni kuņģa gļotādā un samazināt kuņģa gļotādas bojājumus, novēršot šūnu apoptozi.
Mūsdienās sirdslēkmes ir ļoti izplatītas
Tomēr ir pierādīts, ka ar ūdeņradi bagāts sāls šķīdums samazina miokarda infarkta lielumu. Cita grupa ir atklājusi, ka ūdeņraža gāze uzlabo kreisā kambara funkcijas atjaunošanos pēc anoksijas-reoksigenācijas (kas nozīmē, ka reperfūzija parasti izraisa tā saukto reperfūzijas bojājumu). Ūdeņradis samazināja infarkta lielumu, nemainot hemodinamiskos parametrus. Ūdeņraža gāze arī novērsa kreisā kambara remodelāciju (kambara izmēra, formas un funkcijas maiņas procesu) pēc miokarda infarkta.
Subarahnoidālo asinsizplūdumu uzskata par dzīvībai bīstamu stāvokli, kas var izraisīt smadzeņu šūnu nāvi. Ūdeņradis spēj modificēt ceļus, kas izraisa nāvi, jo īpaši izmantojot Akt/GSK3β ceļu. Tas samazina smadzeņu neironu apoptozi un uzlabo iznākumu pēc subarahnoidālā asinsizplūduma.
Ūdeņradis var iedarboties arī uz plaušām un samazināt šūnu bojāeju plaušu bojājumu gadījumā. Tas inducē antiapoptozes gēnus. Tādējādi antiapoptozes proteīns Bcl 2 tiek regulēts, bet olbaltumvielas, kas veicina apoptozi, piemēram, Bax, tiek samazinātas.
Pierādīts, ka ūdeņradis samazina apoptozi aizkuņģa dziedzerī akūta pankreatīta gadījumā, tādējādi samazinot cukura diabēta attīstības risku.
Diabētiskās retinopātijas gadījumā tīklenes apoptozi un asinsvadu caurlaidības biomarķierus samazināja ūdeņraža gāzes ieelpošana žurku modelī. Šie rezultāti liecina, ka ūdeņradi varētu izmantot šīs slimības, kas bieži noved pie akluma, ārstēšanā.
Ūdeņradi var uzņemt, ieelpojot gāzi, ieelpojot ūdeņradi saturošu aerosola šķīdumu, injicējot ūdeņradi saturošu sāls šķīdumu, lietojot ūdeņraža vannu un dzerot ūdenī izšķīdušu ūdeņradi. Ikdienas uzņemšanai vispiemērotākā metode ir ar ūdeņradi bagātināta ūdens dzeršana vai ūdeņraža gāzes ieelpošana, ko iegūst ar elektrolīzes aparātu.
Lai gan ūdeņradis ir visplašāk sastopamais ķīmiskais elements Visumā, tas vēl nav ticis izmantots terapeitiskajā vidē slimību ārstēšanai. Tomēr nesenie atklājumi par šo apbrīnojamo gāzi to ir mainījuši. Simtiem pētījumu par ūdeņradi, līdz šim galvenokārt ar dzīvnieku modeļiem, liecina, ka tā ir efektīva arī cilvēkiem daudzu slimību ārstēšanā. Var droši pieņemt, ka tuvākajā nākotnē mēs redzēsim ūdeņradi klīnikās. Tā kā ūdeņradis darbojas antiapoptotiski un antioksidanti, to varētu izmantot arī kā līdzekli pret novecošanu.
Avoti
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, Hydrogen as a novel and effective treatment for acute carbon monoxide poisoning.
Medical Hypotheses, 2010. 75(2): p. 235-237. Sun, H., et al, The protective role of hydrogen-rich saline in experimental liver injury in mice.
Journal of Hepatology, 2011. 54(3): p. 471-80. Buchholz, B.M., et al, Hydrogen-enriched preservation protects isogenic intestinal graft and improves recipient gastric function during transplantation.
Transplantation, 2011. 92(9): p. 985-92. Li, G.M., et al. Effects of treatment with hydrogen-rich saltine on polymicrobial 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 of hydrogen gas inhibits the inflammatory response in cardiopulmonary bypass in a rat model.
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 of hydrogen gas protects cerebrovascular reactivity from moderate but not severe perinatal hypoxic injury in newborn piglets.
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 triged by oxidative stress in pancreatic b HIT-T15 cell.
Animal cell technology meets genomics, 2005: pp. 121-124. Oharazawa, H., et al, Protection of the Retina by Rapid Diffusion of Hydrogen: Injury in Retinal Ischemia-Reperfusion Injury: Administration of Hydrogen-Loaded Eye Drops in Retinal Ischemia-Reperfusion Injury.
Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2010. 51(1): p. 487-492. Qu, J., et al, Inhalation of hydrogen gas attenuates ouabain-induced auditory neuropathy in gerbils.
Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): p. 445-451. Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K. un citi (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.