Молекулярный или свободный водород против окислительного стресса

Прорыв в медицинских исследованиях водорода

Водород является элементом с наименьшей массой во Вселенной и поэтому занимает первое место в периодической таблице. Он также является компонентом водного элемента H2O, одного из самых важных соединений на земле. По этой причине водород уже давно занимает особое место в исследованиях: в качестве топлива будущего газообразный водород, например, считается особенно экологически чистым, поскольку водяной пар является единственным отходом, образующимся при производстве энергии.

Однако долгое время не могли найти применения в медицине, так как водород оказался совершенно неэффективным в организме человека. Это было широко распространено до тех пор, пока исследователи из Японии не сделали интересное открытие в 2007 году.

Антиоксидантный эффект газообразного водорода

Группа исследователей под руководством доктора Осавы провела серию экспериментов на крысах, которые позволили им продемонстрировать, что водород может уменьшать определенные виды повреждения тканей. Это повреждение, вызванное восстановлением кровотока в участке ткани с недостаточным кровоснабжением. Если ткань плохо или совсем не снабжается кровью (ишемия) в течение длительного периода времени, то клеткам не хватает кислорода, необходимого им для клеточного метаболизма.

Анаэробный (низкокислородный) метаболизм создает определенные продукты метаболизма, которые реагируют с кислородом, содержащимся в крови, как только кровоток восстанавливается. Это создает большое количество реактивных радикалов кислорода, которые могут сильно повредить окружающие ткани. В эксперименте после введения газообразного водорода молекулы водорода смогли быстро и легко проникнуть во все ткани и нейтрализовать кислородные радикалы, как антиоксидант. Обычно наблюдаемое серьезное повреждение тканей практически отсутствовало у подопытных животных.

С тех пор, как исследование было опубликовано в «Nature Medicine» в 2007 году, количество публикаций на эту тему многократно увеличилось: сейчас насчитывается более пятисот различных исследований антиоксидантного действия водорода и его влияния на различные заболевания.

Результаты исследований, в основном из Кореи и Японии, многообещающие: поэтому водород можно использовать в терапевтических и профилактических целях в качестве селективного антиоксиданта. В отличие от витаминов, молекулы водорода не мешают полезным процессам в организме, потому что иммунные клетки также используют свободные радикалы для защиты от патогенов. Именно по этой причине длительное, высокодозированное введение витаминов в виде пищевых добавок связано с ухудшением состояния иммунной системы.

Понимание того, как молекулярный водород работает в организме, требует некоторых предварительных знаний о физических и химических свойствах этого элемента.

Что такое молекулярный (свободный) водород?

Химический элемент водород обозначается аббревиатурой «H» для водорода (лат.). Во всей Вселенной водород не только самый легкий, но и самый распространенный элемент. Обычно он состоит из положительно заряженного протона и отрицательно заряженного электрона, реже встречаются атомы водорода с одним или двумя нейтронами. Поскольку у них есть только один электрон, атомы водорода особенно реактивны, поэтому водород встречается в своей атомарной форме только при особых обстоятельствах. Обычно два атома водорода объединяются, образуя молекулу H2 (молекулярный водород или свободный водород) . Образуется бесцветный, нетоксичный, не имеющий запаха и вкуса неметаллический газ.

Благодаря своим особым свойствам водород привлекал внимание людей с момента его открытия. Например, первые цеппелины использовали газообразный водород в своих несущих телах, потому что он имеет меньшую плотность, чем воздух. Первые современные водородные топливные элементы были разработаны в 1960-х годах. Энергия вырабатывается путем реакции газообразного водорода с кислородом. Поскольку в результате этого процесса в качестве отходов образуется только вода, этот топливный элемент по праву считается двигателем будущего.

Медицинское применение водорода

С другой стороны, в медицинских исследованиях водород долгое время не рассматривался, поскольку не было выявлено его влияния на организм человека. Первые тесты с положительными результатами в 1975 году2 остались незамеченными, поэтому удивление стало еще больше — по крайней мере, в Азии — после того, как результаты исследования были опубликованы в 2007 году. В Японии и Корее исследование считается прорывом в медицине.

Соответственно, водород используется в организме человека двумя способами: как поставщик энергии и как селективный антиоксидант. Водород высвобождается при расщеплении углеводов и жиров. Затем он связывается с определенными молекулами и хранится в электростанциях клеток (митохондриях). Реакция с кислородом дает энергию, которая поглощается и транспортируется энергоносителем АТФ.

Молекулярный водород (H2), с другой стороны, действует как поглотитель радикалов (антиоксидант): он нейтрализует вредные химически активные радикалы кислорода и азота (см. ниже), которые вызваны, среди прочего, клеточным дыханием, стрессом и патологическими процессами. в теле. По сравнению с другими формами антиоксидантов, такими как витамины или фитохимические вещества, свободный водород имеет несколько ключевых преимуществ:

Газообразный водород безвреден

Несколько исследований уже смогли убедительно продемонстрировать, что использование водорода на людях безвредно.

Газообразный водород быстро рассеивается.

Поскольку его атомная масса настолько мала, молекулы водорода могут легко проникать во все тканевые структуры и быстро распространяться по всему телу. Гематоэнцефалический барьер также не является для них препятствием для защиты чувствительной ткани головного мозга.

Водородный газ растворим в воде и жире одновременно.

Эти свойства гарантируют, что молекулы также достигают клеток, покрытых слоем жира и наполненных жидкостью. Таким образом, молекулы также могут проникать сквозь слои жира и проникать в заполненные жидкостью клетки.

Свободнорадикальная теория

Так называемые радикалы — это молекулы, из которых в результате химических реакций был удален электрон. Теперь, когда у них есть неспаренный электрон, радикалы чрезвычайно агрессивны. Если у них нет полной пары электронов, они пытаются заменить отсутствующий электрон, «выхватывая» электрон у другого атома или молекулы. Этот процесс окисления очень повреждает клеточные и тканевые структуры. Может произойти повреждение чувствительных структур, таких как ДНК, особенно при образовании большого количества радикалов. Однако в то же время свободные радикалы используются иммунными клетками в борьбе с патогенами.

Радикалы образуются в ходе самых разнообразных химических процессов, протекающих в организме, включая, например, клеточное дыхание. Чтобы предотвратить чрезмерное окисление, организм может принять контрмеры: с помощью собственных поглотителей радикалов, таких как глутатион, радикалы нейтрализуются и, таким образом, обезвреживаются. Антиоксиданты (витамины, вторичные растительные вещества) также попадают в организм с пищей и поддерживают этот процесс.

Однако существуют различные обстоятельства, такие как несбалансированное питание, нарушения всасывания питательных веществ или повышенная потребность в питательных веществах из-за стресса или болезни, которые приводят к образованию большего количества свободных радикалов, чем организм может нейтрализовать. Это приводит к состоянию, известному как окислительный стресс. Это может привести к массивному окислительному повреждению мембран, ДНК, белков и других компонентов клетки. Такие повреждения возникают при многих хронических заболеваниях. Также предполагается, что окислительный стресс является одним из наиболее важных факторов в процессе старения.

Как показали современные исследования, длительный прием высоких доз витаминных добавок не обеспечивает надежной защиты. Витамины очень неспецифичны в своем действии, а также мешают полезным иммунным процессам в организме. Результатом является более высокий уровень заболеваемости и общее ухудшение здоровья.

Молекулярный водород работает целенаправленно

Радикалы образуются как при вполне естественных процессах в организме, так и при патологических процессах. Чтобы они не причиняли никакого вреда, нам нужно достаточно поглотителей радикалов в виде антиоксидантов. Иногда, однако, образуется такое большое количество свободных радикалов, что собственных антиоксидантов организма недостаточно. Прием высоких доз витаминов через пищевые добавки также может быть невыгодным, так как они не могут отличить вредные радикалы от полезных.

Молекулярный водород, напротив, действует избирательно. Он естественно имеет только один электрон и поэтому «любит» объединяться с определенными кислородными радикалами (гидроксильными радикалами, OH⦁). При взаимодействии молекулы газообразного водорода (H2) и двух гидроксильных радикалов (OH⦁) образуются две молекулы воды. Остатки, требующие дальнейшей обработки, отсутствуют. Гидроксильный радикал является самым вредным свободным радикалом в организме человека и легко может быть преобразован водородом в полезное вещество.

Радикалы азота (анионы пероксинитрита, ONOO-) также могут быть обезврежены газообразным водородом. Особенно важно, что водород легко и быстро распространяется в организме и поэтому может оказывать быстрое и целенаправленное воздействие. Результаты исследований на сегодняшний день показывают, что молекулярный водород оказывает положительное влияние на такие заболевания, как артериосклероз, диабет 2 типа, аллергии, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, эффективно нейтрализуя свободные радикалы.

Простое и безопасное приложение

Вопреки сложной работе в организме, применение молекулярного водорода не может быть проще. С одной стороны, воздух можно обогащать газообразным водородом и вводить пациенту для ингаляции. Однако из-за его растворимости в воде его также можно обогащать и пить в воде. Кроме того, вы также можете купаться в воде, богатой водородом. И последнее, но не менее важное: возможны инъекции стерильного физиологического раствора. В частности, питьевая вода, обогащенная водородом, представляет собой простой и особенно безопасный вид применения.

Особое внимание следует уделять только качеству воды, чтобы не возникали нежелательные реакции. В идеале она должна быть специально обработана осмосной водой. Простая водопроводная вода, с другой стороны, не подходит в качестве раствора-носителя газообразного водорода, так как местами имеет высокие концентрации нитратов. В сочетании с водородом нитраты восстанавливаются до нитритов, которые могут реагировать с белками пищи в пищеварительном тракте и объединяться с образованием канцерогенных нитрозаминов.

Вывод

Молекулярный водород показал большой потенциал для медицины будущего. Поскольку многие хронические заболевания связаны с окислительным стрессом, лечение газообразным водородом дает возможность положительно повлиять на течение болезни. Следует надеяться, что интерес к этой области исследований распространится и на Европу, поскольку еще предстоит провести многочисленные исследования. Однако уже сейчас ясно, что молекулярный водород — простой, безопасный и недорогой метод лечения.