ไฮโดรเจนโมเลกุลหรืออิสระต่อต้านความเครียดออกซิเดชัน

ความก้าวหน้าในการวิจัยไฮโดรเจนทางการแพทย์

ไฮโดรเจนเป็นธาตุมวลต่ำที่สุดที่พบในจักรวาล ดังนั้นจึงเกิดขึ้นเป็นที่หนึ่งในตารางธาตุ นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบของธาตุน้ำ H2O ซึ่งเป็นหนึ่งในสารประกอบที่สำคัญที่สุดของโลก ด้วยเหตุผลนี้ ไฮโดรเจนจึงดำรงตำแหน่งพิเศษในการวิจัยมาช้านาน ตัวอย่างเช่น เนื่องจากเชื้อเพลิงแห่งอนาคต กล่าวกันว่าก๊าซไฮโดรเจนเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นพิเศษ เนื่องจากไอน้ำเป็นเพียงของเสียที่ผลิตขึ้นในระหว่างการผลิตพลังงาน

อย่างไรก็ตาม เป็นเวลานานแล้วที่ไม่พบการประยุกต์ใช้ในยาเพราะไฮโดรเจนพิสูจน์แล้วว่าไม่ได้ผลอย่างสมบูรณ์ในร่างกายมนุษย์ สิ่งนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจนกระทั่งนักวิจัยจากประเทศญี่ปุ่นค้นพบสิ่งที่น่าสนใจในปี 2550

ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของก๊าซไฮโดรเจน

กลุ่มนักวิจัยที่นำโดย Dr. Ohsawa ได้ทำการทดลองกับหนูหลายชุด ซึ่งทำให้พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนสามารถลดความเสียหายของเนื้อเยื่อบางประเภทได้ นี่คือความเสียหายที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดที่ได้รับการฟื้นฟูในส่วนของเนื้อเยื่อที่ไม่เพียงพอ หากเนื้อเยื่อได้รับเลือดไม่ดีหรือไม่มีเลย (ขาดเลือด) เป็นระยะเวลานาน เซลล์ก็จะขาดออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญของเซลล์

เมแทบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ออกซิเจนต่ำ) จะสร้างผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมบางอย่างที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่มีอยู่ในเลือดทันทีที่เลือดไหลเวียนกลับคืนมา สิ่งนี้สร้างอนุมูลอิสระออกซิเจนจำนวนมาก ซึ่งสามารถทำลายเนื้อเยื่อรอบข้างอย่างหนาแน่น ในการทดลอง หลังการให้ก๊าซไฮโดรเจน โมเลกุลของไฮโดรเจนสามารถเจาะเนื้อเยื่อทั้งหมดได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย และทำให้อนุมูลออกซิเจนเป็นกลาง เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ ความเสียหายของเนื้อเยื่ออย่างรุนแรงมักพบในสัตว์ทดลองส่วนใหญ่ไม่พบ

นับตั้งแต่การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ใน "Nature Medicine" ในปี 2550 จำนวนสิ่งพิมพ์ในหัวข้อนี้ได้เพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ ขณะนี้มีการศึกษาที่แตกต่างกันกว่า 500 ชิ้นเกี่ยวกับฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของไฮโดรเจนและผลกระทบต่อโรคต่างๆ

ผลการศึกษาซึ่งส่วนใหญ่มาจากเกาหลีและญี่ปุ่นมีแนวโน้มดี: ไฮโดรเจนสามารถนำมาใช้ในการรักษาโรคและป้องกันโรคในฐานะสารต้านอนุมูลอิสระเฉพาะส่วนได้ ในทางตรงกันข้ามกับวิตามิน โมเลกุลของไฮโดรเจนไม่รบกวนกระบวนการทางร่างกายที่เป็นประโยชน์ เนื่องจากเซลล์ภูมิคุ้มกันยังใช้อนุมูลอิสระเพื่อปัดเป่าเชื้อโรคอีกด้วย ด้วยเหตุผลนี้เองที่การให้วิตามินในปริมาณสูงในระยะยาวในรูปแบบของอาหารเสริมมีความเกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันที่เสื่อมโทรม

การทำความเข้าใจว่าโมเลกุลไฮโดรเจนทำงานอย่างไรในร่างกายต้องมีความรู้ล่วงหน้าเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของธาตุนี้

โมเลกุล (ฟรี) ไฮโดรเจนคืออะไร?

ไฮโดรเจนองค์ประกอบทางเคมีย่อด้วยสัญลักษณ์ "H" สำหรับไฮโดรเจน (lat.) ในจักรวาลทั้งมวล ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่เป็นธาตุที่เบาที่สุดเท่านั้น แต่ยังเป็นธาตุที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดด้วย โดยปกติแล้ว ประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ซึ่งมักไม่ค่อยพบอะตอมของไฮโดรเจนที่มีนิวตรอนหนึ่งหรือสองนิวตรอน เนื่องจากพวกมันมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว อะตอมของไฮโดรเจนจึงมีปฏิกิริยาโดยเฉพาะ ดังนั้นจะพบไฮโดรเจนได้เฉพาะในรูปอะตอมของมันในสถานการณ์พิเศษ โดยปกติ ไฮโดรเจน 2 อะตอมจะรวมกันเป็นโมเลกุล H2 (โมเลกุลไฮโดรเจนหรือไฮโดรเจนอิสระ) ก๊าซที่ไม่มีสี ปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่น และรสจืด ถูกผลิตขึ้น

เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษ ไฮโดรเจนจึงทำให้ผู้คนหลงใหลนับตั้งแต่ถูกค้นพบ ตัวอย่างเช่น เรือเหาะลำแรกใช้ก๊าซไฮโดรเจนในตัวยกเพราะมีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศ เซลล์เชื้อเพลิงที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนสมัยใหม่รุ่นแรกได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1960 พลังงานเกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรเจนกับออกซิเจน เนื่องจากกระบวนการนี้ผลิตน้ำเป็นของเสียเท่านั้น เซลล์เชื้อเพลิงนี้จึงถูกมองว่าเป็นแรงขับเคลื่อนแห่งอนาคต

การประยุกต์ใช้ไฮโดรเจนทางการแพทย์

ในการวิจัยทางการแพทย์ ในทางตรงกันข้าม ไฮโดรเจนไม่ได้รับการพิจารณามาเป็นเวลานาน เนื่องจากไม่สามารถระบุผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ได้ การทดสอบครั้งแรกซึ่งมีผลในเชิงบวกในปี ค.ศ. 19752 นั้นไม่มีใครสังเกตเห็น ดังนั้นความประหลาดใจก็ยิ่งใหญ่ขึ้น อย่างน้อยก็ในเอเชีย หลังจากที่ผลการวิจัยเผยแพร่ในปี 2550 ในญี่ปุ่นและเกาหลี การศึกษานี้ถือเป็นความก้าวหน้าทางการแพทย์

ดังนั้น ไฮโดรเจนจึงถูกใช้ในร่างกายมนุษย์สองวิธี: ในฐานะผู้จัดหาพลังงานและในฐานะสารต้านอนุมูลอิสระที่เลือกสรร ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาเมื่อคาร์โบไฮเดรตและไขมันแตกตัว จากนั้นจะจับกับโมเลกุลบางตัวและเก็บไว้ในโรงไฟฟ้าของเซลล์ (ไมโตคอนเดรีย) ปฏิกิริยากับออกซิเจนจะทำให้เกิดพลังงาน ซึ่งถูกดูดซับและขนส่งโดย ATP ตัวพาพลังงาน

ในทางกลับกัน โมเลกุลไฮโดรเจน (H2) ทำหน้าที่เป็นตัวกำจัดอนุมูลอิสระ (สารต้านอนุมูลอิสระ): ทำให้ออกซิเจนปฏิกิริยาที่เป็นอันตรายและอนุมูลไนโตรเจนเป็นกลาง (ดูด้านล่าง) ซึ่งเกิดจากการหายใจระดับเซลล์ ความเครียด และกระบวนการทางพยาธิวิทยา ในร่างกาย เมื่อเทียบกับสารต้านอนุมูลอิสระรูปแบบอื่นๆ เช่น วิตามินหรือไฟโตเคมิคอล ไฮโดรเจนอิสระมีข้อดีที่สำคัญบางประการ:

ก๊าซไฮโดรเจนไม่เป็นอันตราย

งานวิจัยหลายชิ้นสามารถแสดงให้เห็นได้อย่างน่าเชื่อถือแล้วว่าการใช้ไฮโดรเจนกับมนุษย์นั้นไม่เป็นอันตราย

ก๊าซไฮโดรเจนกระจายตัวอย่างรวดเร็ว

เนื่องจากมวลอะตอมของมันมีขนาดเล็กมาก โมเลกุลไฮโดรเจนจึงสามารถเจาะโครงสร้างเนื้อเยื่อทั้งหมดได้อย่างง่ายดายและแพร่กระจายไปทั่วร่างกายอย่างรวดเร็ว อุปสรรคเลือดสมองยังไม่เป็นอุปสรรคสำหรับพวกเขาเพื่อให้สามารถป้องกันเนื้อเยื่อสมองที่ละเอียดอ่อนได้

ก๊าซไฮโดรเจนเป็นน้ำและละลายในไขมันได้ในเวลาเดียวกัน

คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าโมเลกุลจะไปถึงเซลล์ที่ปกคลุมด้วยชั้นไขมันและเต็มไปด้วยของเหลว ด้วยวิธีนี้ โมเลกุลยังสามารถเจาะชั้นของไขมันและเข้าสู่เซลล์ที่เต็มไปด้วยของเหลวได้

ทฤษฎีอนุมูลอิสระ

อนุมูลที่เรียกว่าเป็นโมเลกุลที่อิเล็กตรอนถูกกำจัดโดยปฏิกิริยาเคมี ตอนนี้พวกมันมีอิเลคตรอนที่ไม่คู่กัน อนุมูลก็ก้าวร้าวอย่างมาก เว้นแต่จะมีอิเล็กตรอนครบคู่ พวกเขาพยายามแทนที่อิเล็กตรอนที่หายไปด้วยการ "ฉก" อิเล็กตรอนจากอะตอมหรือโมเลกุลอื่น กระบวนการออกซิเดชันนี้ทำลายโครงสร้างเซลล์และเนื้อเยื่ออย่างมาก ความเสียหายต่อโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนเช่น DNA สามารถเกิดขึ้นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการผลิตอนุมูลจำนวนมาก ในขณะเดียวกัน เซลล์ภูมิคุ้มกันก็ใช้อนุมูลอิสระในการต่อสู้กับเชื้อโรค

สารอนุมูลอิสระเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการทางเคมีที่หลากหลายที่เกิดขึ้นในร่างกาย เช่น การหายใจระดับเซลล์ เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่มากเกินไป ร่างกายสามารถใช้มาตรการรับมือ: ด้วยความช่วยเหลือของตัวกำจัดอนุมูลอิสระ เช่น กลูตาไธโอน อนุมูลจะถูกทำให้เป็นกลางและไม่เป็นอันตราย สารต้านอนุมูลอิสระ (วิตามิน สารจากพืชทุติยภูมิ) ยังเข้าสู่ร่างกายผ่านทางอาหารและสนับสนุนกระบวนการนี้

อย่างไรก็ตาม มีหลายสถานการณ์ เช่น การรับประทานอาหารที่ไม่สมดุล การรบกวนการดูดซึมสารอาหาร หรือความต้องการสารอาหารที่เพิ่มขึ้นอันเนื่องมาจากความเครียดหรือการเจ็บป่วย ซึ่งนำไปสู่การผลิตอนุมูลอิสระมากกว่าที่ร่างกายจะสามารถทำให้เป็นกลางได้ สิ่งนี้นำไปสู่สภาวะที่เรียกว่าความเครียดออกซิเดชัน ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อเยื่อหุ้ม ดีเอ็นเอ โปรตีน และส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์ ความเสียหายดังกล่าวเกิดขึ้นในโรคเรื้อรังหลายชนิด นอกจากนี้ยังถือว่าความเครียดออกซิเดชันเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในกระบวนการชราภาพ

การรับประทานอาหารเสริมวิตามินในปริมาณสูงในระยะยาวไม่ได้ให้การปกป้องที่เชื่อถือได้ ดังที่การศึกษาสมัยใหม่ได้แสดงให้เห็น วิตามินมีผลอย่างไม่จำเพาะเจาะจงและยังรบกวนกระบวนการทางภูมิคุ้มกันที่เป็นประโยชน์ในร่างกาย ผลที่ได้คืออัตราการเจ็บป่วยที่สูงขึ้นและสุขภาพโดยรวมแย่ลง

โมเลกุลไฮโดรเจนทำงานในลักษณะที่เป็นเป้าหมาย

สารอนุมูลอิสระถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการทางธรรมชาติที่สมบูรณ์ในร่างกายตลอดจนผ่านกระบวนการทางพยาธิวิทยา เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายใด ๆ เราต้องการสารกำจัดอนุมูลอิสระในรูปของสารต้านอนุมูลอิสระเพียงพอ อย่างไรก็ตาม บางครั้งมีการผลิตอนุมูลอิสระจำนวนมากจนสารต้านอนุมูลอิสระในร่างกายไม่เพียงพอ การบริโภควิตามินในปริมาณมากผ่านทางผลิตภัณฑ์เสริมอาหารอาจเป็นผลเสียได้เช่นกัน เนื่องจากไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างอนุมูลที่เป็นอันตรายและมีประโยชน์ได้

ในทางกลับกันโมเลกุลไฮโดรเจนทำหน้าที่คัดเลือก โดยธรรมชาติจะมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว ดังนั้น "ชอบ" จึงรวมตัวกับอนุมูลออกซิเจนบางชนิด (ไฮดรอกซิล เรดิคัล OH ⦁) เมื่อโมเลกุลก๊าซไฮโดรเจน (H2) และอนุมูลไฮดรอกซิลสองตัว (OH ⦁) ทำปฏิกิริยา จะเกิดโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุล ไม่มีสารตกค้างที่ต้องดำเนินการเพิ่มเติม ไฮดรอกซิลเรดิคัลเป็นอนุมูลอิสระที่อันตรายที่สุดในร่างกายมนุษย์และสามารถเปลี่ยนเป็นสารที่มีประโยชน์ได้อย่างง่ายดายด้วยไฮโดรเจน

อนุมูลไนโตรเจน (peroxynitrite anions, ONOO-) สามารถทำให้ก๊าซไฮโดรเจนไม่เป็นอันตรายได้ จำเป็นอย่างยิ่งที่ไฮโดรเจนจะแพร่กระจายในร่างกายได้ง่ายและรวดเร็ว ดังนั้นจึงมีผลอย่างรวดเร็วและตรงเป้าหมาย ผลการวิจัยจนถึงปัจจุบันระบุว่าโมเลกุลไฮโดรเจนมีผลดีต่อโรคต่างๆ เช่น โรคหลอดเลือดตีบ เบาหวานชนิดที่ 2 ภูมิแพ้ โรคอัลไซเมอร์ และโรคพาร์กินสัน โดยการขจัดอนุมูลอิสระอย่างมีประสิทธิภาพ

แอปพลิเคชั่นที่ง่ายและปลอดภัย

ตรงกันข้ามกับการทำงานที่ซับซ้อนในร่างกาย การใช้โมเลกุลไฮโดรเจนไม่สามารถทำได้ง่ายกว่านี้ ในอีกด้านหนึ่ง อากาศสามารถเสริมด้วยก๊าซไฮโดรเจนและให้ผู้ป่วยสูดดม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสามารถในการละลายน้ำ จึงสามารถเติมแต่งและดื่มในน้ำได้ หรือจะแช่น้ำที่อุดมด้วยไฮโดรเจนก็ได้ สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด การฉีดด้วยน้ำเกลือที่ปราศจากเชื้อก็สามารถทำได้เช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง น้ำดื่มที่อุดมด้วยไฮโดรเจนแสดงถึงการใช้งานที่เรียบง่ายและปลอดภัยเป็นพิเศษ

ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับคุณภาพของน้ำเท่านั้นเพื่อไม่ให้เกิดปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ ตามหลักการแล้วควรบำบัดด้วยน้ำออสโมซิสเป็นพิเศษ ในทางกลับกัน น้ำประปาธรรมดาไม่เหมาะเป็นสารละลายพาหะสำหรับก๊าซไฮโดรเจน เนื่องจากมีไนเตรตความเข้มข้นสูงในสถานที่ต่างๆ เมื่อใช้ร่วมกับไฮโดรเจน ไนเตรตจะลดลงเป็นไนไตรท์ ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับโปรตีนจากอาหารในทางเดินอาหาร และรวมกันเป็นไนโตรซามีนที่ก่อมะเร็ง

บทสรุป

โมเลกุลไฮโดรเจนได้แสดงศักยภาพที่ดีในการแพทย์ในอนาคต เนื่องจากโรคเรื้อรังจำนวนมากเกี่ยวข้องกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การรักษาด้วยก๊าซไฮโดรเจนจึงมีโอกาสที่จะส่งผลดีต่อการเกิดโรค หวังเป็นอย่างยิ่งว่าความสนใจในด้านการวิจัยนี้จะแพร่กระจายไปยังยุโรปด้วย เนื่องจากยังมีการศึกษาจำนวนมากที่ยังต้องดำเนินการต่อไป อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าโมเลกุลไฮโดรเจนเป็นวิธีการรักษาที่ง่าย ปลอดภัย และราคาไม่แพง