In dit artikel zullen we leren over een ander belangrijk voordeel van waterstof; de anti-apoptotische werking ervan. Voordat we in detail treden, laten we eerst weten wat apoptose betekent.

Wat is apoptose?

Apoptose is de celdood die normaal in ons lichaam optreedt als gevolg van veroudering of als gecontroleerd onderdeel van groei en ontwikkeling. Deze geprogrammeerde celdood kan optreden als gevolg van verschillende biochemische processen binnen de cel. Het is een vorm van zelfmoord door de activering van het interne doodsmechanisme.

Dus wat gebeurt er eigenlijk als de cel gedwongen wordt zelfmoord te plegen?

Dit leidt ertoe dat verschillende chemische processen in het lichaam in gang worden gezet. Eiwitten die bekend staan als caspases worden geactiveerd en vernietigen de celarchitectuur. Dit triggert op zijn beurt een enzym genaamd DNAse, dat in staat is DNA af te breken. DNA is het genetisch materiaal in de celkern dat de hele cel bestuurt. De beschadigde cel begint dan geleidelijk te krimpen en er komen meer proteolytische enzymen vrij, die de cel van binnenuit vernietigen. Op het celoppervlak vormen zich bubbelachtige plekken.

Als het mitochondrium, de energiegenerator in de cel, wordt vernietigd, komt cytochroom C vrij en valt de cel uiteen in kleine fragmenten die door een membraan worden omhuld. Als de binnenkant van de cel wordt vernietigd, komen er chemicaliën vrij die als noodsignalen aan de buitenkant van de cel fungeren dat hij aan het sterven is. Enkele daarvan zijn ATP en UTP. ATP, een nucleotide, en UTP, een nucleoside, zijn gebonden aan fagocytische cellen. Deze cellen kunnen delen van het weefsel en andere delen opnemen en verteren.

Als de signalen tot de fagocytaire cellen komen dat een cel doodgaat, proberen ze bij die bepaalde celfragmenten te komen. Deze celfragmenten leggen ook fosfolipiden bloot die normaal niet zichtbaar zijn voor de buitenkant. Dit helpt de macrofagen om deze fragmenten nauwkeurig te identificeren en ze beginnen ze op te slokken. De aasetercellen kunnen stoffen als cytokinen afscheiden die ontstekingen in de omgeving kunnen uitlokken.

Het celmembraan blijft tijdens dit proces echter intact. Daarom is er geen grote schade aan het omringende weefsel. Dit is anders dan bij necrose, waarbij de cel door trauma en verwonding afsterft. Maar hier is het celmembraan beschadigd en komen alle giftige stoffen naar buiten, waardoor veel ontstekingen ontstaan.

Wat is de rol van apoptose?

Apoptose kan optreden wanneer de cel op natuurlijke wijze veroudert en "besluit" dat zijn doel is vervuld. Het kan ook optreden als een vreemde bacterie of virus de cel binnendringt en de cel probeert de infectie in te dammen door zelfmoord te plegen.

Apoptose kan ook optreden bij andere ziekten. Bij veel oxidatieve stress kunnen cellen apoptose ondergaan. Er zijn veel ziekten die verhoogde apoptose vertonen als onderdeel van hun ziekteproces. De ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en AIDS en andere hebben een verhoogde apoptose. Door anti-apoptotische geneesmiddelen te gebruiken kunnen we niet alleen deze ziekteprocessen stoppen, maar ook het verouderingsproces tot op zekere hoogte bestrijden.

Hoe werkt waterstof als anti-apoptoticum?

Sinds de publicatie van Ohta et al. over de werking van waterstof in 2015, zijn er veel studies uitgevoerd om de effectiviteit van waterstof tegen verschillende ziekten te testen. Zelfs in deze eerste studie werd geschat dat waterstof anti-apoptotische eigenschappen heeft via het reguleren van de genexpressie van cellen. In de bijlage hebben we enkele van die studies opgesomd. Hier zal ik een samenvatting geven van het wetenschappelijk bewijs voor de effectiviteit van waterstof bij de bestrijding van apoptose dat in diermodellen is aangetoond.

Van waterstofinhalatie is aangetoond dat het antioxidatieve en anti-apoptotische effecten uitoefent en de hersenen beschermt bij ischemie-reperfusieschade. Het doet dit door oxidatieve vrije radicalen zoals hydroxylradicaal en peroxynitriet te verminderen.

Waterstof is ook effectief in het verminderen van acute leverschade. Toen muizen een waterstofrijke zoutoplossing kregen, werd de activiteit geremd van stoffen die apoptose bevorderen, zoals JNK en caspase-3. Dit kan de celdood in de lever remmen, niet alleen bij acuut letsel, maar ook bij levercirrose en compenserende proliferatie van levercellen die leiden tot leverziekte.

De anti-apoptotische werking is ook belangrijk bij orgaantransplantaties om celdood te verminderen. In darmtransplantaten is aangetoond dat waterstof het anti-apoptotische eiwit haem oxygenase 1 verhoogt. Wanneer transplantaten vóór de transplantatie werden voorbehandeld met waterstof, werd de functie beschermd, wat resulteerde in betere overlevingspercentages bij de ontvangers van het transplantaat.

Toen waterstof werd toegediend als inhalatiegas na een cardio-pulmonale bypassoperatie leidde dit tot positieve resultaten, en de onderzoekers stelden deze behandeling voor als een nieuwe potentiële therapie.

Waterstof kan de overleving bij sepsis verbeteren. Dit is belangrijk omdat sepsis nog steeds een van de belangrijkste doodsoorzaken is bij ernstig zieke patiënten in het ziekenhuis. Toen waterstofrijke zoutoplossing werd toegediend aan diermodellen, bleek het naast zijn ontstekingsremmende en antioxiderende eigenschappen ook apoptose te verminderen, waardoor de effecten van sepsis werden verminderd.

Het is mogelijk om maagzuur te ervaren als we gestrest zijn. De door stress veroorzaakte maagzweren kunnen worden voorkomen door het drinken van waterstofrijke vloeistoffen. Waterstofbehandeling kan het niveau van caspase in het maagslijmvlies verlagen en de schade aan het maagslijmvlies verminderen door celapoptose te voorkomen.

Hartaanvallen komen in de moderne tijd veel voor

Er is echter aangetoond dat waterstofrijke zoutoplossing de omvang van het hartinfarct vermindert. Een andere groep heeft ontdekt dat waterstofgas het herstel van de linkerkamerfunctie verbetert na anoxie-reoxygenatie (wat betekent dat reperfusie meestal een zogenaamde reperfusieschade veroorzaakt). Waterstof verminderde de infarctgrootte zonder de hemodynamische parameters te veranderen. Waterstofgas voorkwam ook linkerventrikel remodellering (het proces van verandering van ventrikelgrootte, -vorm en -functie) na een myocardinfarct.

Subarachnoïdale bloeding wordt beschouwd als een levensbedreigende aandoening en kan leiden tot de dood van hersencellen. Waterstof is in staat pathways die tot dood leiden te wijzigen, met name via de Akt/GSK3β pathway. Dit vermindert apoptose van neuronen in de hersenen en verbetert de uitkomst na een subarachnoïdale bloeding.

Niet alleen dat, waterstof kan ook inwerken op de longen en de celdood bij longschade verminderen. Het induceert anti-apoptotische genen. Zo wordt het anti-apoptotische eiwit Bcl 2 verhoogd en eiwitten die apoptose bevorderen, zoals Bax, verlaagd.

Van waterstof is aangetoond dat het de apoptose in de alvleesklier bij acute pancreatitis vermindert, waardoor de kans op het ontwikkelen van diabetes mellitus afneemt.

In het geval van diabetische retinopathie werden retinale apoptose en vasculaire permeabiliteit biomarkers verminderd door inhalatie van waterstofgas in een rattenmodel. Deze resultaten suggereren een mogelijk gebruik van waterstof voor de behandeling van deze ziekte, die vaak tot blindheid leidt.

Waterstof kan worden ingenomen door het gas in te ademen, een waterstofrijke aerosoloplossing in te ademen, een waterstofrijke zoutoplossing te injecteren, een waterstofbad te nemen en in water opgeloste waterstof te drinken. Voor dagelijkse inname is de meest geschikte methode het drinken van waterstofverrijkt water of het inademen van waterstofgas dat door een elektrolyser wordt geproduceerd.

Hoewel waterstof het meest overvloedige chemische element in het universum is, is het in de therapeutische omgeving nog niet gebruikt om ziekten te behandelen. Recente bevindingen over dit verbazingwekkende gas hebben daar echter verandering in gebracht. Honderden studies over waterstof, tot nu toe meestal in diermodellen, suggereren dat het ook bij mensen effectief is voor veel ziekten. Het is veilig om aan te nemen dat we waterstof in de nabije toekomst in klinieken zullen zien. Vanwege de anti-apoptotische en anti-oxidante effecten zou het ook gebruikt kunnen worden als middel tegen veroudering.

Bronnen

Ohta, S., Moleculaire waterstof als nieuw antioxidant: overzicht van de voordelen van waterstof voor medische toepassingen.
Methods Enzymol, 2015. 555: p. 289-317. Shen, M.H., et al, Waterstof als een nieuwe en effectieve behandeling voor acute koolmonoxidevergiftiging.
Medical Hypotheses, 2010. 75(2): p. 235-237. Sun, H., et al, De beschermende rol van waterstofrijke zoutoplossing bij experimentele leverschade bij muizen.
Journal of Hepatology, 2011. 54(3): p. 471-80. Buchholz, B.M., et al, Waterstofrijke conservering beschermt isogene darmtransplantatie en verbetert de maagfunctie van de ontvanger tijdens transplantatie.
Transplantatie, 2011. 92(9): p. 985-92. Li, G.M., et al. Effecten van behandeling met waterstofrijke zoutoplossing op polymicrobiële sepsis.
Journal of Surgical Research, 2013. 181(2): p. 279-86. Liu, X., et al, De beschermende werking van waterstof op stress-geïnduceerde maagzweer.
Int Immunopharmacol, 2012. 13(2): p. 197-203. Fujii, Y., et al, Insufflatie van waterstofgas remt de ontstekingsreactie bij cardiopulmonaire bypass in een ratmodel.
Artif Organs, 2013. 37(2): p. 136-41. Zhang G, Gao S, Li X, et al. Farmacologische postconditionering met melkzuur en waterstofrijke zoutoplossing verlicht myocardiale reperfusieschade bij ratten.
Sci Rep. 2015 Apr 30;5:9858. Bari, F., et al, Inhalatie van waterstofgas beschermt cerebrovasculaire reactiviteit tegen matige maar niet ernstige perinatale hypoxische schade bij pasgeboren biggen.
Stroke, 2010. 41(4): p. E323-E323. Hong, Y., et al, Neuroprotectief effect van waterstofrijke zoutoplossing tegen neurologische schade en apoptose bij vroeg hersenletsel na subarachnoïdale bloeding: mogelijke rol van de Akt/GSK3beta signaleringsroute.
PLoS One, 2014. 9(4): p. e96212. Huang, C.S., et al, Waterstofinhalatie verbetert beademingsgeïnduceerde longschade.
Critical Care, 2010. 14(6): p. R234. Li, Y.-P., Teruya, K., Katakura, Y., Kabayama, S., Otsubo, K.,Morisawa, S., et al, Effect van gereduceerd water op de apoptotische celdood veroorzaakt door oxidatieve stress in pancreas b HIT-T15 cel.
Animal cell technology meets genomics, 2005: pp. 121-124. Oharazawa, H., et al, Protection of the Retina by Rapid Diffusion of Hydrogen: Toediening van met waterstof geladen oogdruppels bij Retinale Ischemie-Reperfusie Letsel.

Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): p. 445-451. Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K., et al. (2008) Inhalatie van waterstofgas vermindert de infarctgrootte in het rattenmodel van myocardiale ischemie-reperfusiebeschadiging. Biochemical and Biomedical Research Communications, 373, 30-35.