Молекулярный водород - новый терапевтический газ

Молекулярный водород – новый терапевтический газ

В последнее время все большее внимание со стороны исследователей, ученых и врачей по всему миру обращает на себя самый простой элемент Периодической таблицы – молекулярный водород (Н2).

Молекулярный водород - это два атома водорода, связанных между собой и образующих газообразный элемент. Эта молекула является самой многочисленной и старейшей во Вселенной. Наряду с кислородом, водород значится как важный газ для всех живых организмов, где кислород отвечает за окислительные реакции, а водород за восстановительные реакции.

Ранее считалось, что водород инертный газ и не способен вступать в реакции в клетках млекопитающих, однако оказалось, что этот газообразный элемент имеет большое биологическое влияние на все живые организмы. Точные механизмы влияния Н2 находятся еще в самом начале пути, однако уже сейчас известно, что Н2 имеет антиоксидантные, противовоспалительные, противоаллергические, антиапоптозные, метаболические и омолаживающие эффекты в организме.

В этой статье мы поговорим об обнаруженных эффектах водорода, его свойствах и биологическом влиянии.

Потенциал лечения водородом практически не изучался на протяжении почти всей истории медицины - до сих пор.

Интерес науки к водороду

Всего за последнее десятилетие произошел взрыв исследований о воздействии водорода на здоровье. Это тема колоссального количества научных исследований, говорящих о пользе лечения водородом огромного количества заболеваний от болезни Альцгеймера до артрита, рака и даже расстройств настроения. Самым удивительным из всех является новое свидетельство того, что этот газ способен восстанавливать сердце после повреждения, такого как сердечный приступ.

Министерство здравоохранения Японии утвердило вдыхание газообразного водорода в качестве передовой медицинской терапии для пациентов после сердечного приступа, и, если исследования продолжат подтверждаться в клинической практике, газообразный водород в скором времени можно будет поставлять в машинах скорой помощи, из настенных розеток в больницах и даже для домашнего использования.

В настоящее время в странах технологического прогресса, в Соединённых Штатах Америки, Японии и Китае, активно функционируют Институты молекулярного водорода, доказывающие, что водород облегчает течение заболеваний, в которых преобладает окислительный стресс, благодаря своим антиоксидантным свойствам.

Методы доставки в организм

Водород в организм можно доставить различными способами, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:

1. Ингаляция.

В ингаляционной газовой смеси содержится до 4 % водорода. С помощью ингалятора пациенты вдыхают газовую смесь. Было замечено, что такой вид ингаляции не влияет на физиологические показатели крови, артериальное давление и температуру, а также безопасен и эффективен в борьбе с острым окислительным стрессом и воспалительными реакциями, вызванным тяжёлыми состояниями.

Минусом данного метода доставки можно назвать высокую стоимость оборудования и контроль дозировки газа из-за опасности взрыва.

1. Оральный приём воды, насыщенной водородом.

Этот метод практичный, безопасный, легко управляемый. Именно вода считается универсальным способом доставки водорода в организм. С помощью генераторов водородной воды можно приготовить для себя полезную воду и пить в течение дня. Главное помнить, что водород очень лёгкий элемент, поэтому в воде он задерживается не более чем на 30 мин.

1. Инъекции солевого раствора, обогащённого водородом.

Плюсом этого метода является точность концентрации Н2 и прямая доставка водорода в кровь. Такой способ введения может использоваться при восстановлении тяжело больных пациентов после кровоизлияний в головной мозг или инфаркта миокарда.

1. Влияние водорода на кожу с помощью водородных ванн.

Кроме приема внутрь водородной воды, при котором водород будет всасываться в желудочно-кишечный тракт, также можно принимать ванны с водородной водой. Через кожу водород попадёт в кровоток, и в тех участках организма, где это необходимо, будет снимать воспаление, замедлять разрушение клеток, укреплять иммунитет организма, стимулируя работу иммунной системы. Водородные ванны безусловно будут эффективны при различных кожных заболеваниях.

1. Увеличение выработки водорода кишечными бактериями.

В нашем кишечнике водород образуется в результате деятельности бактерий, перерабатывающих клетчатку. Влияя на деятельность бактерий и стимулируя образование водорода, возможно снизить окислительный стресс локально в желудочно-кишечном тракте и во всём организме, а также наладить моторную функцию кишечника и избавиться от проблем с пищеварением. Для каждого человека очень важно не только пить водородную воду, но и стимулировать выработку собственного (эндогенного) водорода.

Антиоксидантные свойства

Водород - это уникальный антиоксидант. Он способен легко проникать через клеточные мембраны, а также через мембраны ядер, благодаря своим размерам (напоминаем, что водород – это самая маленькая молекула во Вселенной). Доказано, что введение молекулярного водорода снижает активность и численность маркеров окислительного стресса.

Окислительный стресс – это процесс повреждения активными формами кислорода (АФК или ROS) различных клеток и органов у живых организмов.

Второе преимущество в том, что он обладает избирательным свойствами, оставляя физиологически необходимые свободные радикалы, он нейтрализует цитотоксические OH* и ONOO-, которые являются сильными окислителями. Именно они вызывают повреждение клеток, вступая в реакцию с липидами и белками мембран, ДНК и других клеточных структур.

Третье преимущество заключается в способности активации биологических антиоксидантных ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза и др.), запуская собственную защитную функцию организма.

Противовоспалительные свойства

Чрезмерная воспалительная реакция – это наиболее значимый патологический процесс, возникающий при различных заболеваниях. Многочисленные исследования показали, что молекулярный водород эффективно облегчает воспалительную реакцию и играет защитную роль в моделях различных заболеваний.

Противовоспалительные эффекты молекулярного водорода в основном представлены следующим:

1. снижение высвобождения провоспалительных цитокинов, вызванных LPS, включая TNF-α, IL-1β, IL-6 и HMGB1, и повышение уровня противовоспалительного цитокина IL-10;

2. снижение высвобождения хемокинов, таких как воспалительный белок макрофагов MIP1 и MIP2;

3. уменьшение агрегации и инфильтрации нейтрофилов и макрофагов;

4. облегчение повреждения эндотелия сосудов, вызванного адгезией воспалительных клеток, за счет уменьшения продукции молекул адгезии, индуцированной LPS.

Эти противовоспалительные эффекты молекулярного водорода могут быть связаны со следующими путями:

1. Н2 играет защитную роль, ингибируя активацию пути NF-κB во время сепсиса, что может быть достигнуто путем ингибирования фосфорилирования IκBα или подавления ROS и связанных с ним сигнальных путей.

2. Другое исследование показало, что H2 снижает LPS-индуцированную агрегацию нейтрофилов путем ингибирования активации путей p38 MAPK и JNK.

Хорошо известно, что NF- κB, основной регулятор провоспалительных цитокинов, который также участвует в дифференцировке и апоптозе, является ключевым компонентом в водородном оркестре. АФК, генерируемая из митохондрий, считается вторым мессенджером для активации NF- κB TNF- α и IL-1. Он усиливает пути трансдукции сигнала для активации NF- κB в цитоплазме и транслокации в ядро. При лечении Н2 уменьшилось NF- К активации В и NF- К B-зависимой транскрипции воспалительных цитокинов.

Все эти доказательства усиливают противовоспалительную способность, одно из широко известных и наиболее заметных биологических эффектов молекулярного водорода.

Влияние водорода на системы организма

Далее в статье будет разобрано влияние водорода на различные системы и органы, подвергающиеся окислительному стрессу.

Нервная система

В основную группу риска развития различных нейродегенеративных заболеваний попадают люди пожилого возраста. Такие заболевания, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз у всех на слуху. Каждый человек хочет как можно дольше оставаться «в здравом уме». Как известно, водород способен проникнуть через гематоэнцефалический барьер и предотвратить разрушение нервных клеток под действием активных форм кислорода.

Использование водородной воды в качестве препарата для восстановления организма после тяжёлых поражений, например, при кровоизлияниях уменьшает степень воспаления, увеличивают скорость проведения нервного сигнала, улучшает когнитивные способности и память.

Метаболический синдром

Метаболический синдром – это совокупность отклонений, таких как ожирение, гипертония, повышенный уровень сахара и холестерина в крови, повышающая риск развития сердечно-сосудистой патологии, сахарного диабета 2-го типа и других заболеваний. Основной причиной развития метаболического синдрома является наследственная предрасположенность, а также отсутствие физической активности и избыточная калорийность рациона. Развивается инсулинорезистентность, и как результат - сахарный диабет II типа.

У людей с метаболическим синдромом нарушен процесс обмена жирных кислот с образованием воспалительных процессов. Исследования подтвердили, что Н2 нормализует работу энергетических станций клеток - митохондрий, за счёт чего налаживается процесс метаболизма веществ.

Приём водородной воды является эффективной профилактикой развития метаболического синдрома и сахарного диабета 2 типа, так как водород стимулирует утилизацию глюкозы из кровотока и использование ее клетками тканей, за счёт активации специального белка (GLUT 4).

Дыхательная система

Использование водорода в терапии также эффективно при заболеваниях легочной системы. Однако в водороде нуждаются не только люди, страдающие хронической обструктивной болезнью лёгких, эмфиземой и другими легочными патологиями, но и курильщики.

В результате нормального метаболизма образуются активные формы кислорода, разрушающие липидный компонент легочной ткани. Водород обладает сильным антиоксидантным и антиапоптозным потенциалом, активирующим естественный антиоксидантный потенциал организма. Это облегчает течение хронических болезней и снимает острые состояния. При трансплантации легкого ингаляции газовой смесью с водородом защищают от повреждений и ускоряют приживаемость новых тканей.

*Как считают врачи, из-за плохой экологической обстановки люди в большей мере подвержены риску развития заболеваний лёгких, поэтому применение водорода в снижении воспаления или профилактических целях необходимо всем жителям крупных городов.

Кожные заболевания

Основная функция кожи - барьерная, она защищает нас от проникновения в организм различных патогенов. Другими функциями кожи являются дыхание и терморегуляция. Когда кожный барьер слабый, иммунная система работает в усиленном режиме, что снижает ресурсы организма и иммунитет. Кожные заболевания, такие как псориаз, дерматит, экзема тяжело подвергаются лечению. Основной способ поддержания здорового состояния - это профилактика.

Так, пациенты с кожными заболеваниями прошли курс водородных ванн. В результате у контрольной группы из 4 пациентов исчезли и впоследствии не возникали высыпания на коже.

Заболевания пищеварительной системы

Наиболее распространёнными заболеваниями желудочно-кишечного тракта являются гастриты, язва и колит, а также нарушения переваривания из-за недостаточности ферментов и моторики. Активные формы кислорода усугубляют состояние больных с воспалённой слизистой (гастрит), что может ускорять трансформацию гастрита в язву, являющуюся хроническим рецидивирующим заболеванием.

В настоящее время ни у кого не возникает сомнения, что борьба с окислительным стрессом облегчает состояние таких больных, потому что водород способен восстановить антиоксидантный потенциал тканей, снизить содержание биомаркеров в крови и уменьшить повреждения слизистой оболочки.

При колите воспаляется слизистая оболочка толстого кишечника в результате действия воспалительных цитокинов и активных форм кислорода. Это может вызывать нарушения перистальтики, что приводит к развитию запоров. Как известно, некоторые бактерии толстой кишки в норме продуцируют водород, который способен нейтрализовать воспалительный процесс и наладить метаболические процессы в тканях.

Мочевыделительная система

Многие механизмы повреждения клеток почек до сих пор не изучены, но неотъемлемой частью патологических процессов являются активные формы кислорода, воспаление и разрушение клеток апоптозом.

Водородная терапия помогает снизить количество агрессивных ферментов, что ведёт к прекращению воспалительной реакции, снижает некроз и апоптоз клеток мочевыделительной системы.

Также происходит понижение количества основного биомаркера окислительного стресса в почечных клетках, что повышает фильтрующую способность почек – повышение клиренса креатинина. Как результат – нормализуется функция почек - фильтровать кровь и выводить продукты обмена.

Выводы

H2 имеет большой потенциал для реального применения в различных областях медицины, включая ишемию-реперфузию, деменцию и метаболический синдром. Водород довольно необычен с точки зрения традиционной медицины из-за отсутствия цитотоксичности и его многочисленных функций для преодоления тяжелых заболеваний от хронической до острой стадии. Таким образом, получение одобрения общественности имеет решающее значение для применения обработки H2.

Многие эксперименты на животных и клинические испытания на людях подтвердили защитное действие водорода на многие органы и системы. Количество исследований в этой области значительно увеличились за последние 15 лет. Однако детали конкретных молекулярных механизмов терапевтического действия водорода остаются неясными.

Водород недорог и безопасен, и его можно вводить разными способами. Мы ожидаем, что по мере того, как крупномасштабные клинические испытания подтвердят терапевтическую эффективность и безопасность водорода, его полный клинический потенциал будет реализован.