În acest articol vom afla despre un alt beneficiu important al hidrogenului: efectul său anti-apoptotic. Înainte de a intra în detalii, să știm ce înseamnă apoptoza.

Ce este apoptoza?

Apoptoza este moartea celulară care are loc în mod normal în corpul nostru din cauza îmbătrânirii sau ca parte controlată a creșterii și dezvoltării. Această moarte celulară programată poate avea loc ca urmare a diferitelor procese biochimice din interiorul celulei. Este o formă de sinucidere prin activarea mecanismului intern de moarte.

Deci, ce se întâmplă cu adevărat atunci când celula este forțată să se sinucidă?

Acest lucru duce la declanșarea diferitelor procese chimice în organism. Proteinele cunoscute sub numele de caspaze sunt declanșate și distrug arhitectura celulară. Aceasta, la rândul său, declanșează o enzimă numită ADNse, care este capabilă să degradeze ADN-ul. ADN-ul este materialul genetic din nucleul celular care controlează întreaga celulă. Celula deteriorată începe apoi să se micșoreze treptat și mai multe enzime proteolitice sunt eliberate, distrugând celula din interior. Pe suprafața celulei se formează pete asemănătoare unor bule.

Când mitocondria, generatorul de energie din interiorul celulei, este distrusă, se eliberează citocromul C și celula se dezintegrează în fragmente mici care sunt învelite de o membrană. Atunci când interiorul celulei este distrus, aceasta eliberează substanțe chimice care acționează ca semnale de pericol pentru exteriorul celulei, indicând că aceasta este pe moarte. Unele dintre acestea sunt ATP și UTP. ATP, o nucleotidă, și UTP, o nucleozidă, sunt legate de celulele fagocitare. Aceste celule pot ingera și digera părți ale țesutului și alte părți.

Atunci când celulele fagocitare primesc semnale că o celulă moare, acestea încearcă să ajungă la acele fragmente celulare specifice. Aceste fragmente celulare expun, de asemenea, fosfolipidele care nu sunt în mod normal vizibile în exterior. Acest lucru ajută macrofagele să identifice cu exactitate aceste fragmente și încep să le înghită. Celulele de curățare pot secreta substanțe precum citokinele care pot declanșa o inflamație în zona înconjurătoare.

Cu toate acestea, membrana celulară rămâne intactă în timpul acestui proces. Prin urmare, nu există daune mari pentru țesutul înconjurător. Acest lucru este diferit de necroză, unde celula moare din cauza unei traume și a unei leziuni. Dar aici, membrana celulară este deteriorată și toate substanțele toxice sunt eliberate în exterior, provocând o mulțime de inflamații.

Care este rolul apoptozei?

Apoptoza poate apărea atunci când celula îmbătrânește în mod natural și "decide" că scopul său a fost îndeplinit. De asemenea, poate apărea atunci când o bacterie sau un virus străin invadează celula, iar aceasta încearcă să limiteze infecția prin sinucidere.

Apoptoza poate apărea și în alte boli. Atunci când există mult stres oxidativ, celulele pot suferi apoptoză. Există multe boli care prezintă o apoptoză crescută ca parte a procesului lor de boală. Boala Alzheimer, boala Parkinson și SIDA și altele prezintă o apoptoză crescută. Prin utilizarea medicamentelor anti-apoptotice, putem nu numai să oprim aceste procese de boală, ci și să combatem într-o oarecare măsură procesul de îmbătrânire.

Cum acționează hidrogenul ca antiapoptotic?

De la publicarea lucrării lui Ohta et al. privind efectul hidrogenului în 2015, au fost efectuate multe studii pentru a testa eficacitatea hidrogenului împotriva diferitelor boli. Chiar și în acest prim studiu, s-a estimat că hidrogenul are proprietăți anti-apoptotice prin intermediul reglării expresiei genice a celulelor. Am enumerat câteva dintre aceste studii în anexă. Aici voi rezuma dovezile științifice privind eficiența hidrogenului în combaterea apoptozei, care au fost demonstrate pe modele animale.

S-a demonstrat că inhalarea hidrogenului exercită efecte antioxidante și antiapoptotice și protejează creierul în cazul leziunilor de ischemie-reperfuzie. Aceasta acționează prin reducerea radicalilor liberi oxidativi, cum ar fi radicalul hidroxil și peroxinitritul.

Hidrogenul este, de asemenea, eficient în reducerea leziunilor hepatice acute. Atunci când șoarecilor li s-a administrat o soluție salină bogată în hidrogen, a fost inhibată activitatea substanțelor care promovează apoptoza, cum ar fi JNK și caspaza-3. Acest lucru poate inhiba moartea celulară în ficat nu numai în cazul leziunilor acute, ci și în cazul cirozei hepatice și al proliferării compensatorii a celulelor hepatice care duce la boli hepatice.

Efectul anti-apoptotic este, de asemenea, important în transplanturile de organe pentru a reduce moartea celulară. În cazul grefelor intestinale, s-a demonstrat că hidrogenul stimulează proteina anti-apoptotică hemo-oxigenază 1. Atunci când grefele au fost pre-tratate cu hidrogen înainte de transplant, funcția a fost protejată, ceea ce a dus la rate de supraviețuire mai bune la primitorii de grefe.

Atunci când hidrogenul a fost administrat ca gaz de inhalare după o operație de bypass cardio-pulmonar, acest lucru a condus la rezultate pozitive, iar cercetătorii au sugerat acest tratament ca o nouă terapie potențială.

Hidrogenul poate îmbunătăți supraviețuirea în sepsis. Acest lucru este important, deoarece sepsisul rămâne una dintre principalele cauze de deces la pacienții grav bolnavi în spital. Atunci când a fost administrată soluție salină bogată în hidrogen la modele animale, s-a constatat că aceasta reduce apoptoza, pe lângă proprietățile sale antiinflamatorii și antioxidante, reducând astfel efectele sepsisului.

Este posibil să ne confruntăm cu arsuri la stomac atunci când suntem stresați. Ulcerele gastrice induse de stres pot fi prevenite prin consumul de lichide bogate în hidrogen. Tratamentul cu hidrogen poate reduce nivelul de caspază în mucoasa stomacală și reduce deteriorarea mucoasei stomacale prin prevenirea apoptozei celulare.

Atacurile de cord sunt foarte frecvente în epoca modernă

Cu toate acestea, s-a demonstrat că soluția salină bogată în hidrogen reduce dimensiunea infarctului miocardic. Un alt grup a constatat că hidrogenul gazos îmbunătățește recuperarea funcției ventriculare stângi după anoxie-reoxigenare (ceea ce înseamnă că reperfuzia provoacă de obicei ceea ce se numește leziune de reperfuzie). Hidrogenul a redus dimensiunea infarctului fără a modifica parametrii hemodinamici. De asemenea, hidrogenul gazos a prevenit remodelarea ventriculară stângă (procesul de modificare a dimensiunii, formei și funcției ventriculare) după un infarct miocardic.

Hemoragia subarahnoidă este considerată o afecțiune care pune în pericol viața și poate duce la moartea celulelor cerebrale. Hidrogenul este capabil să modifice căile care duc la moarte, în special prin intermediul căii Akt/GSK3β. Acest lucru reduce apoptoza neuronilor din creier și îmbunătățește rezultatul după hemoragia subarahnoidă.

Nu numai atât, hidrogenul poate acționa și asupra plămânilor și reduce moartea celulară în cazul leziunilor pulmonare. Acesta induce gene anti-apoptotice. Astfel, proteina antiapoptotică Bcl 2 este crescută, iar proteinele care promovează apoptoza, cum ar fi Bax, sunt reglate în jos.

S-a demonstrat că hidrogenul reduce apoptoza în pancreas în cazul pancreatitei acute, reducând astfel riscul de apariție a diabetului zaharat.

În cazul retinopatiei diabetice, apoptoza retiniană și biomarkerii permeabilității vasculare au fost reduși prin inhalarea de hidrogen gazos într-un model de șobolan. Aceste rezultate sugerează o posibilă utilizare a hidrogenului pentru a trata această boală, care duce adesea la orbire.

Hidrogenul poate fi ingerat prin inhalarea gazului, prin inhalarea unei soluții de aerosoli bogate în hidrogen, prin injectarea unei soluții saline bogate în hidrogen, prin efectuarea unei băi cu hidrogen și prin consumul de hidrogen dizolvat în apă. Pentru ingestia zilnică, cea mai potrivită metodă este consumul de apă îmbogățită cu hidrogen sau inhalarea hidrogenului gazos produs de un electrolizator.

Deși hidrogenul este cel mai abundent element chimic din univers, acesta nu a fost încă utilizat în mediul terapeutic pentru tratarea bolilor. Cu toate acestea, descoperirile recente despre acest gaz uimitor au schimbat această situație. Sute de studii privind hidrogenul, până acum mai ales pe modele animale, sugerează că acesta este eficient și la om pentru multe boli. Este sigur să presupunem că vom vedea hidrogenul în clinici în viitorul apropiat. Datorită efectelor sale anti-apoptotice și anti-oxidante, ar putea fi folosit și ca agent anti-îmbătrânire.

Surse

Ohta, S., Molecular hydrogen as a novel antioxidant: prezentare generală a avantajelor hidrogenului pentru aplicații medicale. 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, Conservarea îmbogățită cu hidrogen protejează grefa intestinală izogenică și îmbunătățește funcția gastrică a primitorului în timpul transplantului. 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, Insuflarea hidrogenului gazos inhibă răspunsul inflamator în bypassul cardiopulmonar într-un model de șobolan. 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, Inhalarea hidrogenului gazos protejează reactivitatea cerebrovasculară de leziuni hipoxice perinatale moderate, dar nu și severe, la purcei nou-născuți. 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 hemoragie: 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.

Qu, J., et al, Inhalarea hidrogenului gazos atenuează neuropatia auditivă indusă de ouabaină la gerbili. Acta Pharmacologica Sinica, 2012. 33(4): p. 445-451.
Hayashida, K., Sano, M., Ohsawa, I., Shinmura, K., Tamaki, K., et al. (2008) Inhalarea hidrogenului gazos reduce dimensiunea infarctului în modelul șobolanului de leziuni de ischemie-reperfuzie miocardică. Biochemical and Biomedical Research Communications, 373, 30-35.