الهيدروجين الجزيئي أو الحر ضد الإجهاد التأكسدي

اختراق في أبحاث الهيدروجين الطبية

الهيدروجين هو أقل عنصر كتلة موجود في الكون ، وبالتالي يحتل المرتبة الأولى في الجدول الدوري. وهو أيضًا أحد مكونات عنصر الماء H2O ، وهو أحد أهم المركبات على وجه الأرض. لهذا السبب ، احتل الهيدروجين منذ فترة طويلة مكانة خاصة في مجال البحث: كوقود المستقبل ، يُقال إن غاز الهيدروجين ، على سبيل المثال ، صديق للبيئة بشكل خاص ، لأن بخار الماء هو المنتج الوحيد الذي ينتج أثناء إنتاج الطاقة.

لكن لفترة طويلة ، لم يتم العثور على أي تطبيق في الطب لأن الهيدروجين أثبت أنه غير فعال تمامًا في جسم الإنسان. تم الاتفاق على هذا على نطاق واسع حتى توصل باحثون من اليابان إلى اكتشاف مثير للاهتمام في عام 2007.

التأثير المضاد للأكسدة لغاز الهيدروجين

قامت مجموعة من الباحثين بقيادة الدكتور أوساوا بإجراء سلسلة من التجارب على الفئران التي سمحت لهم بإثبات أن الهيدروجين يمكن أن يقلل أنواعًا معينة من تلف الأنسجة. هذا هو الضرر الناجم عن تدفق الدم المستعاد في جزء من الأنسجة لا يتوفر به نقص في الإمداد. إذا تم إمداد الأنسجة بالدم بشكل سيئ أو لم يتم إمدادها على الإطلاق (نقص التروية) لفترة طويلة من الزمن ، فإن الخلايا تفتقر إلى الأكسجين الذي تحتاجه لعملية التمثيل الغذائي للخلايا.

ينتج التمثيل الغذائي اللاهوائي (منخفض الأكسجين) بعض المنتجات الأيضية التي تتفاعل مع الأكسجين الموجود في الدم بمجرد استعادة تدفق الدم. هذا يخلق عددًا كبيرًا من جذور الأكسجين التفاعلية ، والتي يمكن أن تلحق أضرارًا كبيرة بالأنسجة المحيطة. في التجربة ، بعد إعطاء غاز الهيدروجين ، كانت جزيئات الهيدروجين قادرة على اختراق جميع الأنسجة بسرعة وسهولة وتحييد جذور الأكسجين مثل مضادات الأكسدة. كان تلف الأنسجة الشديد الذي لوحظ عادة غائبًا إلى حد كبير في حيوانات الاختبار.

منذ نشر الدراسة في مجلة "Nature Medicine" في عام 2007 ، تضاعف عدد المنشورات حول هذا الموضوع: يوجد الآن أكثر من خمسمائة دراسة مختلفة حول التأثير المضاد للأكسدة للهيدروجين وتأثيره على الأمراض المختلفة.

نتائج الدراسات ، ومعظمها من كوريا واليابان ، واعدة: لذلك يمكن استخدام الهيدروجين علاجيًا وقائيًا كمضاد أكسدة انتقائي. على عكس الفيتامينات ، لا تتداخل جزيئات الهيدروجين مع العمليات الجسدية المفيدة ، لأن الخلايا المناعية تستخدم أيضًا الجذور الحرة لدرء مسببات الأمراض. ولهذا السبب على وجه التحديد ، فإن تناول جرعات عالية من الفيتامينات على شكل مكملات غذائية على المدى الطويل يرتبط بتدهور جهاز المناعة.

يتطلب فهم كيفية عمل الهيدروجين الجزيئي في الجسم بعض المعرفة المسبقة بالخصائص الفيزيائية والكيميائية لهذا العنصر.

ما هو الهيدروجين الجزيئي (الحر)؟

يتم اختصار عنصر الهيدروجين الكيميائي بالرمز "H" للهيدروجين (لات.). في الكون كله ، الهيدروجين ليس أخف العناصر فحسب ، بل هو أيضًا العنصر الأكثر وفرة. عادة ، يتكون من بروتون موجب الشحنة وإلكترون سالب الشحنة ، وفي كثير من الأحيان نجد ذرات الهيدروجين مع واحد أو اثنين من النيوترونات. نظرًا لأن لديهم إلكترونًا واحدًا فقط ، فإن ذرات الهيدروجين تفاعلية بشكل خاص ، لذلك يوجد الهيدروجين فقط في شكله الذري في ظل ظروف خاصة. عادة ، تتحد ذرتان من الهيدروجين لتكوين جزيء H2 (هيدروجين جزيئي أو هيدروجين حر) . يتم إنتاج غاز غير معدني عديم اللون وغير سام وعديم الرائحة والمذاق.

نظرًا لخصائصه الخاصة ، فقد أدهش الهيدروجين الناس منذ اكتشافه. على سبيل المثال ، استخدمت أول منطاد زيبلين غاز الهيدروجين في أجسام الرفع لأنها أقل كثافة من الهواء. تم تطوير أول خلايا وقود حديثة تعمل بالطاقة الهيدروجينية في الستينيات. يتم توليد الطاقة عن طريق تفاعل غاز الهيدروجين مع الأكسجين. نظرًا لأن هذه العملية تنتج الماء فقط كمنتج نفايات ، فإن خلية الوقود هذه تعتبر بحق محرك المستقبل.

التطبيقات الطبية للهيدروجين

من ناحية أخرى ، في الأبحاث الطبية ، لم يتم اعتبار الهيدروجين لفترة طويلة لأنه لا يمكن تحديد أي تأثير على جسم الإنسان. مرت الاختبارات الأولى ذات النتائج الإيجابية في عام 19752 دون أن يلاحظها أحد ، لذلك كانت الدهشة أكبر - على الأقل في آسيا - بعد نشر نتائج البحث في عام 2007. في اليابان وكوريا ، تعتبر الدراسة اختراقًا طبيًا.

وفقًا لذلك ، يتم استخدام الهيدروجين بطريقتين في جسم الإنسان: كمورد للطاقة وكمضاد انتقائي للأكسدة. يتم إطلاق الهيدروجين عند تكسير الكربوهيدرات والدهون. ثم يرتبط هذا بجزيئات معينة ويتم تخزينه في محطات توليد الطاقة للخلايا (الميتوكوندريا). ينتج عن التفاعل مع الأكسجين طاقة ، يتم امتصاصها ونقلها بواسطة ناقل الطاقة ATP.

من ناحية أخرى ، يعمل الهيدروجين الجزيئي (H2) كزبال جذري (مضاد للأكسدة): فهو يحيد الأكسجين التفاعلي الضار وجذور النيتروجين (انظر أدناه) ، والتي تسببها ، من بين أمور أخرى ، التنفس الخلوي والإجهاد والعمليات المرضية داخل الجسم. بالمقارنة مع الأشكال الأخرى من مضادات الأكسدة ، مثل الفيتامينات أو المواد الكيميائية النباتية ، فإن للهيدروجين الحر بعض المزايا الرئيسية:

غاز الهيدروجين غير ضار

لقد تمكنت بالفعل العديد من الدراسات من إثبات بشكل مقنع أن استخدام الهيدروجين على البشر غير ضار.

يتشتت غاز الهيدروجين بسرعة.

نظرًا لأن كتلته الذرية صغيرة جدًا ، يمكن لجزيئات الهيدروجين أن تخترق بسهولة جميع هياكل الأنسجة وتنتشر بسرعة في جميع أنحاء الجسم. كما أن الحاجز الدموي الدماغي لا يمثل عقبة أمامهم حتى يمكن حماية أنسجة المخ الحساسة.

غاز الهيدروجين قابل للذوبان في الماء والدهون في نفس الوقت.

تضمن هذه الخصائص وصول الجزيئات أيضًا إلى الخلايا المغطاة بطبقة من الدهون ومليئة بالسوائل. بهذه الطريقة ، يمكن للجزيئات أيضًا اختراق طبقات الدهون والدخول إلى الخلايا المملوءة بالسوائل.

نظرية الجذور الحرة

الجذور المزعومة هي جزيئات تمت إزالة الإلكترون منها بواسطة تفاعلات كيميائية. الآن بعد أن أصبح لديهم إلكترونًا غير مزدوج ، فإن الراديكاليين عدوانيون للغاية. ما لم يكن لديهم زوج كامل من الإلكترونات ، فإنهم يحاولون استبدال الإلكترون المفقود عن طريق "انتزاع" إلكترون من ذرة أو جزيء آخر. عملية الأكسدة هذه مدمرة للغاية لهياكل الخلايا والأنسجة. يمكن أن يحدث تلف للبنى الحساسة مثل الحمض النووي ، خاصة عند إنتاج كميات كبيرة من الجذور. ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، تستخدم الخلايا المناعية الجذور الحرة في مكافحة مسببات الأمراض.

تتشكل الجذور خلال مجموعة متنوعة من العمليات الكيميائية التي تحدث في الجسم ، بما في ذلك التنفس الخلوي ، على سبيل المثال. من أجل منع الأكسدة المفرطة ، يمكن للجسم اتخاذ تدابير مضادة: بمساعدة الزبالين الراديكاليين مثل الجلوتاثيون ، يتم تحييد الجذور وبالتالي جعلها غير ضارة. تدخل مضادات الأكسدة (الفيتامينات والمواد النباتية الثانوية) الجسم أيضًا من خلال الطعام وتدعم هذه العملية.

ومع ذلك ، هناك ظروف مختلفة ، مثل اتباع نظام غذائي غير متوازن ، أو اضطرابات في امتصاص العناصر الغذائية ، أو زيادة متطلبات المغذيات بسبب الإجهاد أو المرض ، مما يؤدي إلى إنتاج المزيد من الجذور الحرة أكثر مما يستطيع الجسم تحييده. هذا يؤدي إلى حالة تعرف باسم الإجهاد التأكسدي. يمكن أن يؤدي هذا إلى أضرار تأكسدية هائلة للأغشية والحمض النووي والبروتينات ومكونات الخلايا الأخرى. يحدث هذا الضرر في العديد من الأمراض المزمنة. من المفترض أيضًا أن الإجهاد التأكسدي هو أحد أهم العوامل في عملية الشيخوخة.

إن تناول مكملات الفيتامينات ذات الجرعات العالية على المدى الطويل لا يوفر حماية موثوقة ، كما أظهرت الدراسات الحديثة. الفيتامينات غير محددة في تأثيرها وتتداخل أيضًا مع العمليات المناعية المفيدة في الجسم. والنتيجة هي ارتفاع معدلات المرض وتدهور عام في الصحة.

يعمل الهيدروجين الجزيئي بطريقة مستهدفة

يتم إنشاء الجذور أثناء العمليات الطبيعية تمامًا في الجسم وكذلك من خلال العمليات المرضية. حتى لا تتسبب في أي ضرر ، نحتاج إلى عدد كافٍ من الزبالين الجذريين في شكل مضادات الأكسدة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، يتم إنتاج مثل هذه الكميات الكبيرة من الجذور الحرة بحيث لا تكون مضادات الأكسدة الخاصة بالجسم كافية. يمكن أن يكون تناول جرعات عالية من الفيتامينات عبر المكملات الغذائية ضارًا أيضًا ، حيث لا يمكنها التمييز بين الجذور الضارة والمفيدة.

من ناحية أخرى ، يعمل الهيدروجين الجزيئي بشكل انتقائي. يحتوي بشكل طبيعي على إلكترون واحد فقط ، وبالتالي "يحب" أن يتحد مع بعض جذور الأكسجين (جذور الهيدروكسيل ، OH). عندما يتفاعل جزيء غاز الهيدروجين (H2) واثنين من جذور الهيدروكسيل (OH) ، يتم تكوين جزيئين من الماء. لا توجد بقايا تحتاج إلى مزيد من المعالجة. جذور الهيدروكسيل هي أكثر الجذور الحرة ضررًا في جسم الإنسان ويمكن تحويلها بسهولة إلى مادة مفيدة بواسطة الهيدروجين.

يمكن أيضًا جعل جذور النيتروجين (الأنيونات البيروكسينيتريت ، ONOO-) غير ضارة بواسطة غاز الهيدروجين. من المهم بشكل خاص أن ينتشر الهيدروجين بسهولة وسرعة في الجسم وبالتالي يمكن أن يكون له تأثير سريع ومستهدف. تشير نتائج الأبحاث حتى الآن إلى أن الهيدروجين الجزيئي له تأثير إيجابي على أمراض مثل تصلب الشرايين ومرض السكري من النوع 2 والحساسية ومرض الزهايمر ومرض باركنسون من خلال تحييد الجذور الحرة بشكل فعال.

تطبيق بسيط وآمن

على عكس أعماله المعقدة في الجسم ، فإن تطبيق الهيدروجين الجزيئي لا يمكن أن يكون أبسط. من ناحية أخرى ، يمكن تخصيب الهواء بغاز الهيدروجين وإعطائه للمريض للاستنشاق. نظرًا لقابليتها للذوبان في الماء ، يمكن أيضًا إثرائها وشربها في الماء. بدلاً من ذلك ، يمكنك الاستحمام في الماء الغني بالهيدروجين. أخيرًا وليس آخرًا ، يمكن أيضًا الحقن بمحلول ملحي معقم. على وجه الخصوص ، تمثل مياه الشرب المخصبة بالهيدروجين نوعًا بسيطًا وآمنًا بشكل خاص من التطبيق.

يجب إيلاء اهتمام خاص فقط لجودة المياه حتى لا تحدث تفاعلات غير مرغوب فيها. من الناحية المثالية ، يجب معالجته بشكل خاص بماء التناضح. من ناحية أخرى ، فإن ماء الصنبور البسيط غير مناسب كمحلول ناقل لغاز الهيدروجين ، حيث يحتوي على تركيزات عالية من النترات في بعض الأماكن. بالاقتران مع الهيدروجين ، يتم تقليل النترات إلى نتريت ، والذي يمكن أن يتفاعل مع البروتينات من الطعام في الجهاز الهضمي ويتحد لتشكيل نيتروزامين مسرطنة.

استنتاج

أظهر الهيدروجين الجزيئي إمكانات كبيرة للطب في المستقبل. نظرًا لأن العديد من الأمراض المزمنة مرتبطة بالإجهاد التأكسدي ، فإن العلاج بغاز الهيدروجين يوفر فرصة لإحداث تأثير إيجابي على مسار المرض. من المأمول أن ينتشر الاهتمام بهذا المجال البحثي أيضًا إلى أوروبا ، حيث لا يزال يتعين إجراء العديد من الدراسات. ومع ذلك ، فمن الواضح بالفعل أن الهيدروجين الجزيئي هو طريقة علاج بسيطة وآمنة وغير مكلفة.