W tym artykule poznamy kolejną ważną zaletę wodoru; jego działanie antyapoptotyczne. Zanim przejdziemy do szczegółów, dowiedzmy się, co oznacza apoptoza.
Czym jest apoptoza?
Apoptoza to śmierć komórek, która normalnie występuje w naszych ciałach z powodu starzenia się lub jako kontrolowana część wzrostu i rozwoju. Ta zaprogramowana śmierć komórki może wystąpić w wyniku różnych procesów biochemicznych zachodzących w komórce. Jest to forma samobójstwa poprzez aktywację wewnętrznego mechanizmu śmierci.
Co tak naprawdę dzieje się, gdy komórka jest zmuszona do popełnienia samobójstwa?
Prowadzi to do uruchomienia różnych procesów chemicznych w organizmie. Białka znane jako kaspazy są uruchamiane i niszczą architekturę komórki. To z kolei wyzwala enzym zwany DNAzą, który jest w stanie degradować DNA. DNA to materiał genetyczny w jądrze komórkowym, który kontroluje całą komórkę. Następnie uszkodzona komórka stopniowo zaczyna się kurczyć i uwalniane są kolejne enzymy proteolityczne, niszcząc komórkę od wewnątrz. Na powierzchni komórki tworzą się pęcherzykowate plamy.
Gdy mitochondrium, generator energii wewnątrz komórki, zostanie zniszczone, uwalniany jest cytochrom C, a komórka rozpada się na małe fragmenty, które są otoczone błoną. Kiedy wnętrze komórki ulega zniszczeniu, uwalnia substancje chemiczne, które działają jako sygnały alarmowe na zewnątrz komórki, że umiera. Niektóre z nich to ATP i UTP. ATP, nukleotyd, i UTP, nukleozyd, są związane z komórkami fagocytarnymi. Komórki te mogą połykać i trawić części tkanki i inne części.
Kiedy do komórek fagocytujących dociera sygnał, że komórka umiera, próbują one dostać się do tych konkretnych fragmentów komórek. Te fragmenty komórek odsłaniają również fosfolipidy, które normalnie nie są widoczne na zewnątrz. Pomaga to makrofagom dokładnie zidentyfikować te fragmenty i rozpocząć ich pochłanianie. Komórki zmiatające mogą wydzielać substancje, takie jak cytokiny, które mogą wywołać stan zapalny w otaczającym obszarze.
Jednak błona komórkowa pozostaje nienaruszona podczas tego procesu. W związku z tym nie dochodzi do dużego uszkodzenia otaczającej tkanki. Różni się to od martwicy, w której komórka umiera z powodu urazu i obrażeń. W tym przypadku błona komórkowa zostaje uszkodzona, a wszystkie toksyczne substancje są uwalniane na zewnątrz, powodując wiele stanów zapalnych.
Jaka jest rola apoptozy?
Apoptoza może wystąpić, gdy komórka naturalnie się starzeje i "decyduje", że jej cel został spełniony. Może również wystąpić, gdy obca bakteria lub wirus zaatakuje komórkę, a komórka próbuje powstrzymać infekcję, popełniając samobójstwo.
Apoptoza może również wystąpić w innych chorobach. Gdy występuje duży stres oksydacyjny, komórki mogą ulegać apoptozie. Istnieje wiele chorób, które wykazują zwiększoną apoptozę jako część procesu chorobowego. Choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, AIDS i inne wykazują zwiększoną apoptozę. Stosując leki antyapoptotyczne, możemy nie tylko zatrzymać te procesy chorobowe, ale także w pewnym stopniu przeciwdziałać procesowi starzenia.
Jak działa wodór jako lek antyapoptotyczny?
Od czasu publikacji Ohta et al. na temat wpływu wodoru w 2015 roku, przeprowadzono wiele badań mających na celu sprawdzenie skuteczności wodoru w walce z różnymi chorobami. Nawet w tym pierwszym badaniu oszacowano, że wodór ma właściwości antyapoptotyczne poprzez regulację ekspresji genów w komórkach. Niektóre z tych badań wymieniliśmy w załączniku. Tutaj podsumuję dowody naukowe na skuteczność wodoru w zwalczaniu apoptozy, które zostały wykazane w modelach zwierzęcych.
Wykazano, że wdychanie wodoru wywiera działanie przeciwutleniające i antyapoptotyczne oraz chroni mózg w przypadku urazu niedokrwienno-reperfuzyjnego. Czyni to poprzez redukcję wolnych rodników oksydacyjnych, takich jak rodnik hydroksylowy i nadtlenoazotyn.
Wodór jest również skuteczny w zmniejszaniu ostrego uszkodzenia wątroby. Gdy myszom podawano sól fizjologiczną bogatą w wodór, aktywność substancji promujących apoptozę, takich jak JNK i kaspaza-3, została zahamowana. Może to hamować śmierć komórek w wątrobie nie tylko w przypadku ostrego uszkodzenia, ale także w marskości wątroby i kompensacyjnej proliferacji komórek wątroby prowadzącej do choroby wątroby.
Działanie antyapoptotyczne jest również ważne w przypadku przeszczepów narządów w celu zmniejszenia śmierci komórek. W przeszczepach jelitowych wykazano, że wodór zwiększa regulację antyapoptotycznego białka oksygenazy hemowej 1. Gdy przeszczepy były wstępnie traktowane wodorem przed transplantacją, ich funkcja była chroniona, co skutkowało lepszymi wskaźnikami przeżywalności u biorców przeszczepów.
Gdy wodór był podawany jako gaz inhalacyjny po operacji pomostowania krążeniowo-oddechowego, przyniosło to pozytywne wyniki, a naukowcy zasugerowali, że leczenie to może być nową potencjalną terapią.
Wodór może poprawić przeżywalność w sepsie. Jest to ważne, ponieważ sepsa pozostaje jedną z głównych przyczyn śmierci krytycznie chorych pacjentów w szpitalu. Po podaniu soli fizjologicznej bogatej w wodór modelom zwierzęcym stwierdzono, że oprócz właściwości przeciwzapalnych i przeciwutleniających zmniejsza ona apoptozę, zmniejszając w ten sposób skutki sepsy.
Możliwe jest wystąpienie zgagi, gdy jesteśmy zestresowani. Wywołanym stresem wrzodom żołądka można zapobiegać, pijąc płyny bogate w wodór. Leczenie wodorem może zmniejszyć poziom kaspazy w wyściółce żołądka i zmniejszyć uszkodzenia wyściółki żołądka poprzez zapobieganie apoptozie komórek.
Ataki serca są bardzo powszechne w dzisiejszych czasach
Wykazano jednak, że sól fizjologiczna bogata w wodór zmniejsza rozmiar zawału mięśnia sercowego. Inna grupa odkryła, że wodór poprawia odzyskiwanie funkcji lewej komory po niedotlenieniu-reoksygenacji (co oznacza, że reperfuzja zwykle powoduje tak zwane uszkodzenie reperfuzyjne). Wodór zmniejszył rozmiar zawału bez zmiany parametrów hemodynamicznych. Wodór zapobiegał również przebudowie lewej komory (procesowi zmiany wielkości, kształtu i funkcji komory) po zawale mięśnia sercowego.
Krwotok podpajęczynówkowy jest uważany za stan zagrażający życiu i może prowadzić do śmierci komórek mózgowych. Wodór jest w stanie modyfikować szlaki prowadzące do śmierci, w szczególności poprzez szlak Akt/GSK3β. Zmniejsza to apoptozę neuronów w mózgu i poprawia wyniki po krwotoku podpajęczynówkowym.
Wodór może również działać na płuca i zmniejszać śmierć komórek w uszkodzeniu płuc. Indukuje on geny antyapoptotyczne. W ten sposób antyapoptotyczne białko Bcl 2 jest regulowane w górę, a białka promujące apoptozę, takie jak Bax, są regulowane w dół.
Wykazano, że wodór zmniejsza apoptozę w trzustce w ostrym zapaleniu trzustki, zmniejszając w ten sposób ryzyko rozwoju cukrzycy.
W przypadku retinopatii cukrzycowej, apoptoza siatkówki i biomarkery przepuszczalności naczyń zostały zmniejszone przez wdychanie wodoru w modelu szczurzym. Wyniki te sugerują możliwość wykorzystania wodoru w leczeniu tej choroby, która często prowadzi do ślepoty.
Wodór można przyjmować poprzez wdychanie gazu, wdychanie bogatego w wodór roztworu aerozolu, wstrzykiwanie bogatego w wodór roztworu soli fizjologicznej, kąpiele wodorowe i picie wodoru rozpuszczonego w wodzie. W przypadku codziennego przyjmowania wodoru najodpowiedniejszą metodą jest picie wody wzbogaconej wodorem lub wdychanie wodoru wytwarzanego przez elektrolizer.
Chociaż wodór jest najobficiej występującym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, nie był jeszcze wykorzystywany w środowisku terapeutycznym do leczenia chorób. Jednak ostatnie odkrycia dotyczące tego niesamowitego gazu zmieniły ten stan rzeczy. Setki badań nad wodorem, do tej pory głównie na modelach zwierzęcych, sugerują, że jest on również skuteczny u ludzi w przypadku wielu chorób. Można bezpiecznie założyć, że w niedalekiej przyszłości zobaczymy wodór w klinikach. Ze względu na swoje działanie antyapoptotyczne i antyoksydacyjne, może być również stosowany jako środek przeciwstarzeniowy.
Źródła
Ohta, S., Wodór molekularny jako nowy przeciwutleniacz: przegląd zalet wodoru w zastosowaniach medycznych. Methods Enzymol, 2015. 555: s. 289-317.
Shen, M.H., et al, Hydrogen as a novel and effective treatment for acute carbon monoxide poisoning. Medical Hypotheses, 2010. 75(2): s. 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 saline 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): s. 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, Neuroprotekcyjne działanie soli fizjologicznej bogatej w wodór przeciwko uszkodzeniom neurologicznym i apoptozie we wczesnym uszkodzeniu mózgu po krwotoku podpajęczynówkowym: możliwa rola szlaku sygnalizacyjnego Akt/GSK3beta. PLoS One, 2014. 9(4): p. e96212.
Huang, C.S., et al, Hydrogen inhalation ameliorates ventilator-induced lung injury. Critical Care, 2010. 14(6): s. 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 triggered 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: 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): s. 445-451.
Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K., et al. (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.