В этой статье мы узнаем о ещё одном важном преимуществе водорода; это его антиапоптотический эффект. Прежде чем перейти к деталям, давай узнаем, что такое апоптоз.
Что такое апоптоз?
Апоптоз - это гибель клеток, которая обычно происходит в нашем организме в результате старения или как контролируемая часть роста и развития. Эта запрограммированная гибель клеток может происходить в результате различных биохимических процессов внутри клетки. Это форма самоубийства через активацию внутреннего механизма смерти.
Что же на самом деле происходит, когда клетка вынуждена совершить самоубийство?
Это приводит к тому, что в организме запускаются различные химические процессы. Белки, известные как каспазы, запускаются и разрушают архитектуру клетки. Это, в свою очередь, запускает фермент под названием ДНКза, который способен разрушать ДНК. ДНК - это генетический материал в клеточном ядре, который управляет всей клеткой. Затем поврежденная клетка постепенно начинает сжиматься, и высвобождается еще больше протеолитических ферментов, разрушающих клетку изнутри. На поверхности клетки образуются пузырькообразные пятна.
Когда митохондрия, генератор энергии внутри клетки, разрушается, высвобождается цитохром С, и клетка распадается на мелкие фрагменты, которые обволакиваются мембраной. Когда внутренняя часть клетки разрушается, она высвобождает химические вещества, которые действуют как сигналы бедствия для внешней части клетки о том, что она умирает. Некоторые из них - это АТФ и УТФ. АТФ, нуклеотид, и UTP, нуклеозид, связаны с фагоцитирующими клетками. Эти клетки могут проглатывать и переваривать части ткани и другие части.
Когда к клеткам-фагоцитам поступают сигналы о том, что клетка умирает, они пытаются добраться до этих конкретных фрагментов клетки. Эти фрагменты клеток также обнажают фосфолипиды, которые обычно не видны снаружи. Это помогает макрофагам точно идентифицировать эти фрагменты, и они начинают их поглощать. Клетки-падальщики могут выделять такие вещества, как цитокины, которые могут вызвать воспаление в окружающей области.
Однако во время этого процесса клеточная мембрана остается неповрежденной. Поэтому большого повреждения окружающих тканей не происходит. Это отличается от некроза, при котором клетка погибает из-за травмы и повреждения. Но здесь клеточная мембрана повреждается, и все токсичные вещества выходят наружу, вызывая сильное воспаление.
Какова роль апоптоза?
Апоптоз может происходить, когда клетка естественным образом стареет и "решает", что её предназначение выполнено. Он также может происходить, когда в клетку вторгается чужеродная бактерия или вирус, и клетка пытается сдержать инфекцию, совершая самоубийство.
Апоптоз может происходить и при других заболеваниях. Когда возникает сильный окислительный стресс, клетки могут подвергаться апоптозу. Существует множество заболеваний, которые демонстрируют повышенный апоптоз как часть своего болезненного процесса. При болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и СПИДе и других наблюдается повышенный апоптоз. Используя антиапоптотические препараты, мы можем не только остановить эти процессы болезни, но и в некоторой степени бороться с процессом старения.
Как водород работает в качестве антиапоптотика?
После публикации Охта и др. о действии водорода в 2015 году было проведено множество исследований, направленных на проверку эффективности водорода против различных заболеваний. Даже в этом первом исследовании было оценено, что водород обладает антиапоптотическими свойствами через регулирование экспрессии генов клеток. Мы перечислили некоторые из этих исследований в приложении. Здесь я кратко изложу научные доказательства эффективности водорода в борьбе с апоптозом, которые были продемонстрированы на животных моделях.
Было показано, что вдыхание водорода оказывает антиоксидантное и антиапоптотическое действие и защищает мозг при ишемии-реперфузионном повреждении. Он делает это за счет снижения окислительных свободных радикалов, таких как гидроксильный радикал и пероксинитрит.
Водород также эффективен в снижении острого повреждения печени. Когда мышам давали богатый водородом физраствор, активность веществ, способствующих апоптозу, таких как JNK и каспаза-3, подавлялась. Это может подавлять гибель клеток в печени не только при острой травме, но и при циррозе печени и компенсаторной пролиферации клеток печени, приводящей к её заболеванию.
Антиапоптотический эффект также важен при трансплантации органов для снижения гибели клеток. Было показано, что в кишечных трансплантатах водород повышает уровень антиапоптотического белка гемовой оксигеназы 1. Когда перед пересадкой трансплантаты предварительно обрабатывались водородом, их функция была защищена, что привело к улучшению показателей выживаемости у реципиентов трансплантатов.
Когда водород вводили в качестве ингаляционного газа после операции сердечно-легочного шунтирования, это привело к положительным результатам, и исследователи предложили это лечение в качестве новой потенциальной терапии.
Водород может улучшить выживаемость при сепсисе. Это важно, потому что сепсис остается одной из ведущих причин смерти тяжелобольных пациентов в больнице. Когда богатый водородом физраствор вводили животным моделям, было обнаружено, что помимо противовоспалительных и антиоксидантных свойств он снижает апоптоз, тем самым уменьшая последствия сепсиса.
Изжогу можно испытывать, когда мы находимся в состоянии стресса. Индуцированные стрессом язвы желудка можно предотвратить, если пить жидкости, богатые водородом. Лечение водородом может снизить уровень каспазы в желудке и уменьшить повреждение выстилки желудка, предотвращая апоптоз клеток.
Сердечные приступы очень распространены в наше время
Однако было показано, что богатый водородом физраствор уменьшает размер инфаркта миокарда. Другая группа обнаружила, что водородный газ улучшает восстановление функции левого желудочка после аноксии-реоксигенации (а это значит, что реперфузия обычно вызывает то, что называется реперфузионной травмой). Водород уменьшал размер инфаркта без изменения гемодинамических параметров. Водородный газ также предотвращал ремоделирование левого желудочка (процесс изменения размера, формы и функции желудочка) после инфаркта миокарда.
Субарахноидальное кровоизлияние считается угрожающим жизни состоянием и может привести к гибели клеток мозга. Водород способен модифицировать пути, которые ведут к смерти, в частности через Akt/GSK3β-путь. Это уменьшает апоптоз нейронов в мозге и улучшает исход после субарахноидального кровоизлияния.
Мало того, водород также может действовать на лёгкие и снижать гибель клеток при травме лёгких. Он индуцирует антиапоптотические гены. Так, антиапоптотический белок Bcl 2 повышается, а белки, способствующие апоптозу, такие как Bax, понижаются.
Было показано, что водород уменьшает апоптоз в поджелудочной железе при остром панкреатите, тем самым снижая риск развития сахарного диабета.
В случае диабетической ретинопатии апоптоз сетчатки и биомаркеры сосудистой проницаемости уменьшались при вдыхании газообразного водорода в крысиной модели. Эти результаты говорят о возможном использовании водорода для лечения этого заболевания, которое часто приводит к слепоте.
Водород можно принимать внутрь, вдыхая газ, вдыхая аэрозольный раствор, богатый водородом, вводя солевой раствор, богатый водородом, принимая водородную ванну и выпивая водород, растворенный в воде. Для ежедневного приема внутрь наиболее подходящим методом является питье обогащенной водородом воды или вдыхание водородного газа, производимого электролизером.
Хотя водород является самым распространённым химическим элементом во Вселенной, он ещё не использовался в терапевтической среде для лечения заболеваний. Однако недавние открытия об этом удивительном газе изменили ситуацию. Сотни исследований водорода, пока что в основном на животных моделях, говорят о том, что он эффективен и у людей при многих заболеваниях. Можно с уверенностью предположить, что в ближайшем будущем мы увидим водород в клиниках. Из-за его антиапоптотического и антиоксидантного эффектов он также может быть использован в качестве антивозрастного средства.
Источники
Охта, С., Молекулярный водород как новый антиоксидант: обзор преимуществ водорода для медицинского применения. Methods Enzymol, 2015. 555: p. 289-317.
Shen, M.H., et al, Водород как новое и эффективное средство для лечения острого отравления угарным газом. Medical Hypotheses, 2010. 75(2): p. 235-237.
Sun, H., et al, Защитная роль богатого водородом физраствора при экспериментальном повреждении печени у мышей. Journal of Hepatology, 2011. 54(3): p. 471-80.
Buchholz, B.M., et al, Обогащенная водородом консервация защищает изогенный кишечный трансплантат и улучшает функцию желудка реципиента во время трансплантации. Transplantation, 2011. 92(9): p. 985-92.
Li, G.M., et al. Эффекты лечения обогащенным водородом физраствором на полимикробный сепсис. 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 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): p. 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.