Περίληψη
Για αιώνες, το μοριακό υδρογόνο (Η2) υποτίθεται ότι ήταν ένα αδρανές μόριο και άχρηστο στα κύτταρα των θηλαστικών. Σύγχρονοι μελετητές ανέστρεψαν αυτήν την ιδέα, αποδεικνύοντας ότι το H2 αντιδρά με εξαιρετικά αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS – Reactive Oxygen Species – Η κύρια αιτία οξειδωτικού στρες και γήρανσης στον οργανισμό) όπως για παράδειγμα τη ρίζα υδροξυλίου (OH) στα κύτταρα. Το H2 αναδύθηκε λοιπόν ως ένας μοναδικά θεραπευτικός και προληπτικός παράγοντας, με πλείστες αντιοξειδωτικές, αντιφλεγμονώδεις και αντι-αποπτωτικές ιδιότητες οι οποίες επιβεβαιώνονται σε όλο και περισσότερες κλινικές μελέτες τόσο σε ανθρώπους όσο και σε ζώα.
Το Η2 μπορεί να χορηγηθεί με διαφορετικούς τρόπους στον οργανισμό, όπως για παράδειγμα άμεση εισπνοή με τη μορφή αερίου υδρογόνου, από του στόματος πρόσληψη πλούσιου σε υδρογόνο νερού (HRW – hydrogen-rich water), ή ακόμα και με ένεση πλούσιου σε υδρογόνο αλατούχου διαλύματος (HRS – hydrogen rich saline) με σκοπό την θεραπεία πολλών μορφών νόσου.
Πολλές αντιοξειδωτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα (π.χ. συμπληρώματα διατροφής ή κρέμες αντιοξείδωσης για το δέρμα) έχουν περιορισμένη δράση κυρίως λόγω του ότι δεν καταφέρνουν να εισχωρήσουν σε όργανα του κυττάρου όπως τα μιτοχόνδρια. Σε αντίθεση το Η2 έχει την ικανότητα να εισέρχεται αποτελεσματικά στην εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου και να διεισδύει σε υποκυτταρικά οργανίδια, όπως ο πυρήνας και τα μιτοχόνδρια.
Η θεραπευτική / προστατευτική ικανότητα του Η2 φαίνεται ισχυρή σε ένα μεγάλο εύρος ασθενειών που περιλαμβάνουν διαταραχές ισχαιμίας-επαναιμάτωσης, νευροεκφυλιστικές παθήσεις, καρκίνο, σύνδρομα δυσλειτουργίας πολλαπλών οργάνων, κ.α.. Η ιατρική έρευνα πάνω στην βιολογική δράση του H2 προσφέρει τεκμηριωμένη πρόοδο στην χρήση του καθώς και διερεύνηση μελλοντικών προοπτικών του μοριακού υδρογόνου για την υγεία της κοινωνίας.
Στο πλαίσιο των άνωθεν, νέα φετινή μελέτη αναλύει την τρέχουσα ερευνητική πρόοδο σε σχέση με τις προστατευτικές και θεραπευτικές χρήσεις του Η2 έναντι διαφορετικών μορφών ανθρώπινων και ζωικών ασθενειών.
Εισαγωγή
Το Μοριακό Υδρογόνο (H2) είναι ένα μη μεταλλικό στοιχείο και το μικρότερο άτομο που υπάρχει (σε ατομική μάζα αν θέλουμε να είμαστε ακριβείς). Αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο ηλεκτρόνια, και είναι άχρωμο, άοσμο, άγευστο και μη τοξικό. Το H2 είναι το ελαφρύτερο αέριο και το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν. Το αέριο H2 είναι εύφλεκτο και αναφλέγεται στον αέρα σε ένα μεγάλο εύρος συγκεντρώσεων από 4% ως 75%. Η θερμοκρασία της αυθόρμητης έκρηξής του στον αέρα είναι περίπου 500 ° C. Επομένως το μοριακό υδρογόνο είναι ασφαλές σε δραστηριότητες της καθημερινής ζωής υπό την προϋπόθεση η συγκέντρωσή του να παραμένει κάτω του 4%.
Τα ανθρώπινα όντα και τα περισσότερα θηλαστικά δεν διαθέτουν κύτταρα που εκκρίνουν H2, αλλά μια τεράστια ποσότητα αναερόβιων μικροβίων στο έντερο μπορεί να δημιουργήσει H2 αποικοδομώντας φυτικές ίνες και άμυλα.
Η ιατρική χρήση του H2 ως εξουδετερωτή ελευθέρων ριζών εμφανίστηκε στη δεκαετία του 1970. Ο πρώτος αντίκτυπος του H2 στην Επιστήμη αναφέρθηκε από τον Dole και τους συναδέλφους το 1975 οι οποίοι περιέγραψαν ότι η θεραπεία με υπερβαρικό υδρογόνο εμφάνισε αξιοσημείωτη μείωση όγκων καρκινώματος πλακωδών κυττάρων σε ποντικούς. Τον Οκτώβριο του 1975, επίσης μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του και το πανεπιστήμιο Baylor αναγνώρισαν θεραπευτικές ιδιότητες στο H2, ενός αερίου που ως τότε θεωρούνταν βιολογικά αδρανές αέριο με μικρή ικανότητα αντίδρασης με πολλά βιομόρια.
Σύμφωνα με σύγχρονες έρευνες, το H2 διαθέτει αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη, αντι-αποπτωτικά, αντι-αλλεργικά και αντικαρκινικά αποτελέσματα και θα μπορούσε ενδεχομένως να εφαρμοστεί σε πολλούς κυτταροπροστατευτικούς ρόλους. Πολλοί ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι το Η2 εξουδετερώνει με ακρίβεια και επιλεκτικά βλαβερές ελεύθερες ρίζες όπως την εξαιρετικά δραστική ρίζα υδροξυλίου (• OH) και το υπεροξυνιτρώδες (ONOO-) αλλά όχι απαραίτητες ελεύθερες ρίζες όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), τη ρίζα ανιόντων υπεροξειδίου (O2-) ή το νιτρικό οξείδιο (ΝΟ), τα οποία είναι απαραίτητα μόρια για κυτταρική σηματοδότηση.
Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό γιατί το οξειδωτικό στρες (η ύπαρξη δηλαδή αντιδραστικών ελευθέρων ριζών) μπορεί να είναι αιτία ασθενειών και πρόωρης γήρανσης αλλά επίσης αποτελεί βασικό μηχανισμό επικοινωνίας μεταξύ των κυττάρων και καθίσταται ζωτικό επίσης σε μια μεγάλη ποικιλία καταστάσεων όπως ασθένειες (το ανοσοποιητικό σύστημα καταστρέφει εισβολείς με διάφορους τρόπους που περιλαμβάνουν και το οξειδωτικό στρες) αλλά και αναδόμηση (η αθλητική μυϊκή ενδυνάμωση έχει ως βάση της το οξειδωτικό στρες).
Μάλιστα σε σχέση με τον αθλητισμό, φαίνεται πως το νερό με μοριακό υδρογόνο βελτιώνει διάφορες παραμέτρους που έχουν σχέση με την άσκηση όταν χρησιμοποιείται σαν μέσο ενυδάτωσης. Η διαπίστωση αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική για τους αθλητές και θα αναφερθούμε σε αυτή σε ξεχωριστό άρθρο.
Επίσης, αρκετοί ερευνητές έχουν επιβεβαιώσει τις προληπτικές και θεραπευτικές ιδιότητές του σε διάφορα όργανα, όπως το συκώτι, τον εγκέφαλο, τα νεφρά, το πάγκρεας, τους πνεύμονες και άλλες βασικές οργανικές δομές. Η θεραπευτική ικανότητα του Η2 οφείλεται εν μέρη στο ότι είναι υδρόφοβο και πολύ μικρό, επιτρέποντάς του έτσι να εξαπλωθεί γρήγορα μέσω της κυτταρικής μεμβράνης και να φθάσει στον πυρήνα, τα μιτοχόνδρια, το ενδοπλασματικό δίκτυο και άλλα οργανίδια ή υποδιαιρέσεις κυττάρων ή ιστών.
Έχει προταθεί ότι το H2 θα μπορούσε να είναι μια εξαιρετική λύση όχι μόνο για καθαρή ενέργεια αλλά και στον ιατρικό χώρο. Μέχρι στιγμής, εκατοντάδες άρθρα έρευνας και ανασκόπησης έχουν ήδη δημοσιευτεί σε αυτόν τον τομέα σε διάφορες ασθένειες.
Η φετινή μελέτη συνοψίζει τα υπάρχοντα ερευνητικά αποτελέσματα και τις εξελίξεις στις θεραπευτικές και προστατευτικές χρήσεις του Η2 σε διαφορετικά μοντέλα ζωικών και ανθρώπινων ασθενειών.
Μέθοδοι χορήγησης του H2
Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους το H2 μπορεί να απελευθερωθεί στο σώμα. Οι κύριες μέθοδοι είναι: εισπνοή αερίου υδρογόνου, νερό πλούσια σε υδρογόνο για κατάποση και ενδοφλέβια χορήγηση αλατούχου ορού πλούσιου σε υδρογόνο (HRS). Υπάρχουν και άλλες δευτερεύουσες μέθοδοι όπως οφθαλμικές σταγόνες για οφθαλμικές διαταραχές, κ.α.
Κάθε οδός χορήγησης έχει τα δικά της διακριτικά χαρακτηριστικά και οφέλη με βάση και το αποτέλεσμα που θέλουμε να επιτύχουμε. Ένα επίσης σημαντικό βιολογικό χαρακτηριστικό του μοριακού υδρογόνου είναι ότι, σε αντίθεση με πολλά άλλα αντιοξειδωτικά, μπορεί να διεισδύσει στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και να φτάσει στον εγκέφαλο.
Οι μέθοδοι χορήγησης αναλύονται παρακάτω:
Εισπνοή αερίου Η2
Η εισπνοή αερίου Η2 είναι μια τεχνική άμεσης θεραπείας. Η εισπνοή αερίου Η2 μπορεί να γίνει μέσω κυκλώματος αναπνευστήρα, ρινικού σωληνίσκου ή μάσκας προσώπου. Η εισπνοή αερίου Η2 αυξάνει την ποσότητα του Η2 σε φλεβικά και αρτηριακά αιμοφόρα αγγεία.
Μια ιατρική έρευνα από τους Ono et al. έδειξε ότι η εισπνοή αερίου που περιήχε 3-4% H2 έφτασε σε μέγιστα επίπεδα στο αρτηριακό και φλεβικό αίμα σε περίπου 20 λεπτά και δεν επηρέασε καμία βιολογική παράμετρο, υποδηλώνοντας την απουσία ανταγωνιστικών βιολογικών ιδιοτήτων. Η μελέτη στόχευε στην επαλήθευση της ασφάλειας εισπνοής αερίου H2 στον άνθρωπο, αν και κάτι τέτοιο είναι χρόνια γνωστό λόγω της χρήσης του υδρογόνου σε ένα ειδικό μίγμα αναπνευστικού αερίου που περιλαμβάνει 49% H2 το οποίο χρησιμοποιείται από δύτες κατά τη διάρκεια εξαιρετικά βαθιάς κατάδυσης.
Το προφίλ ασφάλειας του μοριακού υδρογόνου ολοκληρώνεται και από άλλες μελέτες στις οποίες αποδεικνύεται ότι οι φυσιολογικές μεταβλητές λειτουργίας του οργανισμού όπως ο κορεσμός οξυγόνου, η θερμοκρασία, το pH και η αρτηριακή πίεση δεν επηρεάζονται από την χορήγηση H2
Από του στόματος πρόσληψη (HRW – Νερό πλούσιο σε υδρογόνο)
Η κατανάλωση διαλυμένου H2 σε νερό είναι ένας βολικός και εύκολος τρόπος εφαρμογής. Σε συγκεντρώσεις 1,6 ppm είναι απόλυτα ακίνδυνο και πιο εύκολο από την αναπνοή με αέριο H2
Η μέθοδος αυτή έχει δείξει κλινικά αποτελέσματα σε πολλές θεραπευτικές καταστάσεις, όπως αθηροσκλήρωση, μεταβολικό σύνδρομο, διαβήτης τύπου 2 αλλά και νευροεκφυλιστικές νόσους λόγω γήρατος. Η συνιστώμενο δοσολογία για γενική χρήση είναι περί το ένα λίτρο τη μέρα για έναν άνθρωπο 60 κιλών.
Ένεση HRS (Ορός πλούσιος σε υδρογόνο)
Αν και η χορήγηση πόσιμου HRW είναι εύκολη και ασφαλής, η ρύθμιση της ακριβούς ποσότητας του H2 που χορηγείται μπορεί να είναι δύσκολη, καθώς εξατμίζεται στο νερό και μπορεί να χαθεί πριν απορροφηθεί. Το H2 μπορεί να εγχυθεί ενδοπεριτοναϊκά ή ενδοφλεβίως ως HRS (H2 κορεσμένο με αλάτι), το οποίο επιτρέπει τη μεταφορά του H2 με απεριόριστη αποτελεσματικότητα σε πολλά ζωικά μοντέλα.
Η συνήθης συγκέντρωση τέτοιων διαλυμάτων είναι 1,6 ppm κατ’ όγκο ενώ μελέτες δεικνύουν ότι η χορήγηση 500 ml ενδοπεριτοναϊκού ή ενδοφλέβιου HRS σε διάστημα 30 λεπτών για 3 ημέρες ή περισσότερο μπορεί να ανακουφίσει τον πυρετό και πόνο σε ασθενείς με οξείες ερυθηματώδεις δερματικές εκδηλώσεις. Επίσης έχει μελετηθεί αποτελεσματικά ως μια εναλλακτική λύση στη θεραπεία ασθενών με γρίπη και άλλων ιογενών μεταδοτικών λοιμώξεων. Ως εκ τούτου, θα ήταν καταλληλότερο να επιλεγεί η ένεση της μεθόδου HRS ως η κύρια θεραπεία H2 για σοβαρές μεταδοτικές ιογενείς λοιμώξεις.
Θεραπευτικές Δράσεις βασισμένες στην αντιοξειδωτική/αντιφλεγμονώδη ικανότητα
Ως θεραπευτικό αέριο, λόγω της αντιοξειδωτικής του δράσης, το H2 επιδεικνύει δράση σε διάφορες ασθένειες που περιλαμβάνουν τη νόσο του Πάρκινσον, τη σήψη, την οξεία παγκρεατίτιδα και τον αποφρακτικό ίκτερο.
Επίσης πειραματικά μοντέλα στην οδοντιατρική επιβεβαίωσαν ότι το HRW μπορεί να μειώσει το οξειδωτικό στρες των ούλων που προκαλείται λόγω περιοδοντικής ασθένειας και γήρανσης. Επίσης έχει επιδείξει επιτάχυνση της αποκατάστασης της στοματικής βλάβης του βλεννογόνου.
Άλλες μελέτες εμφανίζουν το H2 ως ενεργή άμυνα στην ακτινοθεραπεία, χωρίς προσδιορισμένες επιβλαβείς ιδιότητες.
Ζωικά μοντέλα έδειξαν ότι το HRW είχε θεραπευτικές ιδιότητες σε δερματικές πληγές που προκαλούνται από οξεία ακτινοβολία και ότι οι επιδράσεις εξαρτώνταν από την ποσότητα της θεραπείας.
Μια προκαταρκτική διερεύνηση της θεραπείας με HRW στη νόσο του Parkinson (PD), οι ασθενείς αποκάλυψαν ενθαρρυντικά αποτελέσματα και έχει αναφερθεί ότι το νερό με υδρογόνο εμφανίζει νευροπροστατευτικές ιδιότητες.
Επίσης η κατανάλωση 500 mL HRW κάθε μέρα για τέσσερις εβδομάδες, σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα βελτίωσε ουσιαστικά την κατάσταση της νόσου ενώ τρέχουσες πειραματικές έρευνες ανέφεραν ότι το HRW μείωσε το οξειδωτικό στρες σε άτομα με μεταβολικό σύνδρομο και χρόνια ηπατίτιδα Β.
Επίσης ανθρώπινη μελέτη έδειξε θεραπευτική δράση στην αναστολή του διαβήτη και στην αντίσταση στην ινσουλίνη.
Νευροψυχιατρικά αποτελέσματα έχουν επίσης αναφρθεί όπως για παράδειγμα αντικαταθλιπτικές ιδιότητες σε χρόνιο ήπιο στρες.
Συμπεράσματα
Αν και οι έρευνες που αναδεικνύουν την ασφάλεια και το θεραπευτικό δυναμικό του μοριακού υδρογόνου είναι ήδη πολυάριθμες, υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθουμε σχετικά με την φαρμακοδυναμική και τους μοριακούς μηχανισμούς που διέπουν τη δράση του. Για παράδειγμα είναι πολύ επιτακτικό να διασαφηνιστεί η καλύτερη μέθοδος χορήγησης και η ιδανική δοσολογία Η2 για κάθε μοντέλο ασθένειας προκλινικά και κατά συνέπεια στον πληθυσμό των ασθενών.
Άλλωστε το H2 θεωρείτω αδρανές αέριο μόλις πριν λίγες δεκαετίες και μόνο πρόσφατα η επιστημονική κοινότητα άρχισε να αντιλαμβάνεται το H2 ως θεραπευτικό παράγοντα με ένα μεγάλο εύρος χρήσεων στην καθημερινή κλινική πράξη.
Το αποτέλεσμα του H2 στη βιοϊατρική επιστήμη φαίνεται να μοιάζει με άλλα είδη οικογενειών θεραπευτικών αερίων όπως το ΝΟ, το υδρόθειο (H2S) και το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) που κάποτε θεωρούνταν ότι δεν είναι απαραίτητα.
Η χρήση του H2 είναι εύλογα ελπιδοφόρα για τη θεραπεία πολλών χρόνιων και οξέων διαταραχών και ασθενειών με ιδιαίτερη έμφαση σε παθολογίες που σχετίζονται με το οξειδωτικό στρες, τη φλεγμονή και την απόπτωση.
Περαιτέρω μελέτες για την επέκταση της κατανόησής μας στην λειτουργία του εκπληκτικού αυτού αερίου είναι βέβαιο πως θα ακολουθήσουν.
Βιβλιογραφία
Current Progress in Molecular Hydrogen Medication: Protective and Therapeutic Uses of Hydrogen against Different Disease Scenarios, Tarekegn Gebreyesus Abisso, Yao Mawulikplimi Adzavon, Pengxiang Zhao, Xujuan Zhang, Xin Zhang, Mengyu Liu, Limin Wang, Xuemei Ma and Wang Zhen
Καινοτόμες πρωτοποριακές τεχνολογίες και μέθοδοι στην υπηρεσία ταχείας θεραπείας ενός μεγάλου εύρους διαταραχών!
Καλέστε μας τώρα στο 2311 82 11 00 για πληροφορίες!