Mnohé choroby sú spôsobené oxidačným stresom, ktorý pretrváva dlhší čas. Oxidačný stres môže viesť k vážnemu poškodeniu tkaniva. Hoci je dôležité toto oxidačné poškodenie znížiť, používanie bežných antioxidantov bolo bez väčšieho úspechu. V roku 2007 veda objavila molekulárny vodík ako nový antioxidant pri liečbe a prevencii ochorení.

Čo je to kardiovaskulárne ochorenie?

Kardiovaskulárne ochorenie je široký pojem pre celý rad ochorení, ktoré postihujú srdce a obehový systém.

Infarkt myokardu vzniká, keď krvná zrazenina alebo aterosklerotický plak zablokuje koronárne tepny, ktoré zásobujú určitú časť srdcového svalu. To vedie k odumieraniu svalových buniek. Existujú lieky, ktoré môžu túto zrazeninu rozpustiť a viesť k reperfúzii tkaniva. Keď sa to však stane, náhly nárast oxidačného stresu môže tiež poškodiť srdcový sval, čo vedie k tzv. ischemicko-reperfúznemu poškodeniu. Rovnaký mechanizmus môže nastať v mozgu počas mŕtvice, čo vedie k uvoľneniu reaktívnych foriem kyslíka.

Ako vodík pomáha pri ochoreniach srdca?

Vedci vykonali množstvo výskumov o účinkoch molekulárneho vodíka na srdce a mozog. Vodík sa použil pri pokusoch so zástavou srdca u zvierat. Adekvátne resuscitovaným potkanom sa dával vodík na inhaláciu jednej skupine a druhej nie. Potkany s inhaláciou vodíka mali zvýšenú mieru prežitia, dobrý neurologický výsledok a zníženie histologických zmien v porovnaní s potkanmi, ktoré plynný vodík neinhalovali.

Vodík je silný antioxidant a dokáže odstraňovať voľné radikály kyslíka

Priaznivý účinok preukázaný v tejto štúdii možno pripísať tejto vlastnosti vodíka.

V súvislosti so zástavou srdca sa uskutočnilo niekoľko ďalších štúdií. Keď bol vodík podávaný intraperitoneálne králikom pri zástave srdca, tiež zlepšil mieru prežitia a neurologický výsledok so zníženým poškodením a smrťou neurónov.

V inej štúdii na potkanoch zlepšil vodík podávaný intravenózne výsledky po zástave srdca. Výskumníci predpokladali, že tento účinok nebol spôsobený len jeho antioxidačnými vlastnosťami, ale aj ďalšími, menej známymi vlastnosťami, ako sú antiapoptotické a protizápalové vlastnosti. Keďže tieto účinky sú veľmi sľubné, v budúcnosti by sa mohol využívať pri záchrane, aby sa v núdzových situáciách súčasne podával nielen kyslík, ale aj vodík (Brownov plyn).

Jedna štúdia na ľuďoch, ktorá stojí za zmienku, sa uskutočnila v roku 2017

Táto randomizovaná kontrolovaná štúdia zahŕňala 50 pacientov s akútnym štádiom mozgového infarktu mierneho až stredne ťažkého stupňa: 25 z nich dostávalo 3 % plynný vodík na inhaláciu (jednu hodinu dvakrát denne) a 25 bolo v kontrolnej skupine bez inhalácie vodíka. Pravidelné kontroly pacientov pomocou magnetickej rezonancie ukázali, že závažnosť patologických zmien v infarktovej oblasti mozgu bola vo vodíkovej skupine výrazne nižšia v porovnaní s kontrolnou skupinou a rýchlejšie sa priblížila k normálu. Okrem toho sa fyzioterapeutické hodnotenie hodnotilo pomocou takzvaného Barthesovho indexu, metódy na posúdenie schopnosti pacientov zvládnuť každodenný život. Ten sa vo vodíkovej skupine výrazne zlepšil. Liečba vodíkom bola bezpečná. Výskumníci potvrdili potenciál širokého a všeobecného využitia terapie plynným vodíkom.

Kardio-pulmonálny bypass je chirurgický zákrok, ktorý sa vykonáva u pacientov so zablokovanými cievami. Keď sa po operácii bypassu na modeli potkanov podával plynný vodík, vodík dokázal znížiť zápalové mediátory, ako sú cytokíny. Tento protizápalový účinok by sa mohol v budúcnosti využiť ako nová terapia po operácii bypassu.

Účinok vodíka sa skúmal aj na potkanoch po infarkte myokardu

Významne zlepšil funkciu ľavého srdca a zároveň zmenšil veľkosť infarktu a zlepšil funkciu. Plynný vodík tiež zabránil remodelácii ľavej komory (proces zmeny veľkosti, tvaru a funkcie srdcovej komory) po infarkte myokardu.

Na modeli prasaťa vedci dokázali zmenšiť veľkosť infarktu vdychovaním 2 % kyslíka. Aby sa predišlo ischémii a reperfúznemu poškodeniu, musí sa postkondicionovanie vykonávať opatrne. Po podaní vodíka sa veľkosť infarktu znížila spolu s indexom apoptózy. Vedci predpokladali, že tento účinok bol spôsobený znížením regulácie Akt a GSK3β v tkanive myokardu.

Vzhľadom na všetky tieto aplikácie pri kardiovaskulárnych ochoreniach možno vodík považovať za nové liečivo s veľkým potenciálom do budúcnosti, a to aj v urgentnej medicíne.

Odkazy
Drábek, T. a P. M. Kochanek, Zlepšenie výsledkov resuscitácie: od hypertenzie a hemodilúcie k terapeutickej hypotermii a H2. Circulation, 2014. 130(24): s. 2133-5.
Fujii, Y., et al, Insufflation of hydrogen gas restrains the inflammatory response of cardiopulmonary bypass in a rat model (Insuflácia plynného vodíka obmedzuje zápalovú reakciu kardiopulmonálneho bypassu na modeli potkana). Artif Organs, 2013. 37(2): s. 136-41.
Hayashi, T., et al, Inhalácia plynného vodíka zmierňuje intermitentnou hypoxiou indukovanú remodeláciu ľavej komory u myší. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology, 2011. 301(3): s. H1062-9.
Hayashida, K., et al. H(2) plyn zlepšuje funkčný výsledok po zastavení srdca v rozsahu porovnateľnom s terapeutickou hypotermiou na modeli potkanov. J Am Heart Assoc, 2012. 1(5): s. e003459.
Hayashida, K., et al, Hydrogen Inhalation During Normoxic Resuscitation Improves Neurological Outcome in a Rat Model of Cardiac Arrest, Independent of Targeted Temperature Management (Inhalácia vodíka počas normoxickej resuscitácie zlepšuje neurologický výsledok u potkaních modelov srdcovej zástavy nezávisle od cielenej regulácie teploty). Circulation, 2014.
Huo, T.T., et al, Hydrogen-Rich Saline Improves Survival and Neurological Outcome after Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation in Rats (Fyziologický roztok bohatý na vodík zlepšuje prežitie a neurologický výsledok po zástave srdca a kardiopulmonálnej resuscitácii u potkanov). Anesth Analg, 2014.
Jing, L., et al, Cardioprotective Effect of Hydrogen-rich Saline on Isoproterenol-induced Myocardial Infarction in Rats (Kardioprotektívny účinok fyziologického roztoku bohatého na vodík na infarkt myokardu vyvolaný izoproterenolom u potkanov). Heart Lung Circ, 2014.
Kasuyama, K., et al, Hydrogen-rich water attenuates experimental periodontitis in a rat model (Voda bohatá na vodík zmierňuje experimentálnu parodontitídu na modeli potkanov). J Clin Periodontol, 2011. 38(12): s. 1085-90.
Nagatani, K., et al, The Effect of Hydrogen Gas on a Mouse Bilateral Common Carotid Artery Occlusion (Vplyv plynného vodíka na obojstrannú oklúziu spoločnej karotickej tepny u myší). Brain Edema XVActa Neurochirurgica Supplement 2013.
Noda, K., et al, Hydrogen-supplemented drinking water protects cardiac allographts from inflammation-associated deterioration (Pitná voda s prídavkom vodíka chráni srdcové alografty pred zhoršením spojeným so zápalom). Transpl Int, 2012. 25(12): s. 1213-22.
Qin, Z.X., et al, Hydrogen-rich saline preventes neointima formation after carotid balloon injury by suppressing ROS and the TNF-alpha/NF-kappaB pathway. Atherosclerosis, 2012. 220(2): s. 343-50.
Sakai, K., et al. Inhalácia plynného vodíka chráni pred omráčením a infarktom myokardu u prasiat. Scandinavian Cardiovascular Journal, 2012. 46(3): s. 183-9.
Shinbo, T., et al, Inhalácia oxidu dusnatého plus plynného vodíka znižuje ischemicko-reperfúzne poškodenie a produkciu nitrotyrozínu v srdci myší. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2013. 305(4): s. H542-50.
Sun, Q., et al, Oral intake of hydrogen-rich water inhibits intimal hyperplasia in arterialized vein grafts in rats. Cardiovasc Res, 2012. 94(1): s. 144-53.
Wu, S., et al, Hydrogenated saline attenuates doxorubicin-induced heart failure in rats (Fyziologický roztok s vysokým obsahom vodíka zmierňuje srdcové zlyhanie vyvolané doxorubicínom u potkanov). Pharmacy, 2014. 69(8): s. 633-6.
Xie, Q., et al, Hydrogen gas protects against serum and glucose deprivation-induced myocardial injury in H9c2 cells through activation of the NFE2 related factor 2/heme oxygenase 1 pathway. Mol Med Rep, 2014. 10(2): s. 1143-9.
Yoshida, A., et al, H(2) sprostredkúva kardioprotekciu prostredníctvom zapojenia K(ATP) kanálov a pórov prechodu permeability mitochondrií u psov. Cardiovasc Drugs Ther, 2012. 26(3): s. 217-26.
Wang P, Jia L, Chen B, et al. Inhalácia vodíka je lepšia ako mierna hypotermia pri zlepšovaní srdcovej funkcie a neurologického výsledku v modeli asfyxiálnej zástavy srdca potkanov. Shock. 2016 Sep;46(3):312-8.
Tao B, Liu L, Wang N, et al. Hydrogen-rich saline attenuates lipopolysaccharide-induced heart dysfunction by restoring fatty acid oxidation in rats by mitigating C-jun N-terminal kinase activation. Shock. 2015 Dec;44(6):593-600.
Yue L, Li H, Zhao Y, Li J, Wang B. [Účinky fyziologického roztoku bohatého na vodík na signálne dráhy Akt/GSK3β a funkciu srdca počas ischémie-reperfúzie myokardu u potkanov]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015 May 19;95(19):1483-7.
Zhang G, Gao S, Li X, et al. Pharmacological postconditioning with lactic acid and hydrogen-rich saline attenuates myocardial reperfusion injury in rats [Farmakologické postkondicionovanie kyselinou mliečnou a fyziologickým roztokom bohatým na vodík zmierňuje reperfúzne poškodenie myokardu u potkanov]. Sci Rep. 2015 Apr 30;5:9858.
Han L, Tian R, Yan H, et al. Hydrogen-rich water protects against ischemic brain injury in rats by regulating calcium buffering proteins. Brain Res. 2015 Jul 30;1615:129-38.
Chen Y, Jiang J, Miao H, Chen X, Sun X, Li Y. Hydrogen-rich saline attenuates vascular smooth muscle cell proliferation and neointimal hyperplasia by inhibiting reactive oxygen species production and inactivating Ras-ERK1/2-MEK1/2 and Akt pathways. Int J Mol Med. 2013 Mar;31(3):597-606.
Yu YS, Zheng H. Chronická liečba fyziologickým roztokom bohatým na vodík znižuje oxidačný stres a zmierňuje hypertrofiu ľavej komory u spontánne hypertenzných potkanov. Mol Cell Biochem. 2012 Jun;365(1-2):233-42.
Zheng H, Yu YS. Chronická liečba fyziologickým roztokom bohatým na vodík oslabuje vaskulárnu dysfunkciu u spontánne hypertenzných potkanov. Biochem Pharmacol. 2012 May 1;83(9):1269-77.
Nagatani K, Takeuchi S, Kobayashi H, Otani N, Wada K, Fujita M, et al. The effect of hydrogen gas on a mouse bilateral common carotid artery occlusion. Acta Neurochir Suppl 2013; Vol. 118, pp. 61-3.

Hirohisa Ono, MD, Yoji Nishijima, MD,Shigeo Ohta, PhD, et al. Hydrogen Gas Inhalation Treatment in Acute Cerebral Infarction: A Randomised Controlled Clinical Trial of Safety and Neuroprotection (Inhalačná liečba vodíkovým plynom pri akútnom mozgovom infarkte: randomizované kontrolované klinické skúšanie bezpečnosti a neuroprotekcie). Journal of Stroke and Cerebrovascular diseases, Vol 26, No.11, 2017: pp 2587-2594 https://doi.org/10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2017.06.012Get