Terapia H2 Wodorem – Badania kliniczne i przedkliniczne wykazały szeroki zakres zastosowań terapii gazowej wodorem.
! Klasycznie, konwencjonalna terapia antyoksydacyjna jest ograniczona! , ponieważ neutralizuje zarówno szkodliwe,
jak i ochronne działanie reaktywnych form tlenu.
Wodór H2 redukuje tylko szkodliwe reaktywne formy tlenu.
Jako słaby środek redukujący, wodór unika tego paradoksu, reagując z silnymi utleniaczami, pozostawiając reaktywne inne korzystne utleniacze. W niniejszym przeglądzie zebrano obiecującą listę zastosowań gazowego wodoru, które wymagają dalszych badań mechanistycznych i dodatkowych prób terapeutycznych.
Doniesienia potwierdzają zdolność gazowego wodoru do regulacji w dół ekspresji cytokin prozapalnych i czynników proapoptotycznych. Pod względem mechanicznym wykazano, że wodór reguluje w dół miR-9 i miR-21, jednocześnie zwiększając poziom miR-199 w celu zmniejszenia uszkodzeń zapalnych. W szlakach angiogennych, hamowanie przez wodór cyklicznej fosfodiesterazy rozkładającej monofosforan guanozyny doprowadziło do wyższych poziomów cyklicznego monofosforanu guanozyny, aktywacji kinazy białkowej i angiogenezy; Następnie, gdy wodór wzrósł poziom wewnątrzkomórkowego wapnia, stymulowany śródbłonkowy czynnik wzrostu naczyń zwiększał produkcję tlenku azotu.
W połączeniu gazowy wodór otworzył kanały potasowe wrażliwe na trifosforan adenozyny, które aktywują szlaki kinaz białkowych aktywowanych mitogenami w dół. Rosnące mechanizmy molekularne odkryły wiele dalszych celów terapii wodorem, w tym autofagię ( ponieważ wodór gazowy zwiększał poziom wewnątrzkomórkowego wapnia, stymulowany czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego zwiększał produkcję tlenku azotu. W połączeniu gazowy wodór otworzył kanały potasowe wrażliwe na trifosforan adenozyny, które aktywują szlaki kinaz białkowych aktywowanych mitogenami w dół.
Rosnące mechanizmy molekularne odkryły wiele dalszych celów terapii wodorem, w tym autofagię ( ponieważ wodór gazowy zwiększał poziom wewnątrzkomórkowego wapnia, stymulowany czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego zwiększał produkcję tlenku azotu. W połączeniu gazowy wodór otworzył kanały potasowe wrażliwe na trifosforan adenozyny, które aktywują szlaki kinaz białkowych aktywowanych mitogenami w dół. Rosnące mechanizmy molekularne odkryły wiele dalszych celów terapii wodorem, w tym autofagię (poprzez kinazę białkową aktywowaną adenozyny 5′-monofosforanową / ssaczy cel szlaku rapamycyny), modyfikację histonów, mitochondrialną odpowiedź białek rozwiniętych, ostry stres oksydacyjny po wysiłku i stres oksydacyjny wtórny do starzenia. Podsumowując, rozwijające się badania odkryły nowe połączenia molekularne, które będą nadal poszerzać zastosowania terapii wodorowej.
Praca Badawcza – Pojawiające się mechanizmy i nowe zastosowania terapii wodorem Nathanael Matei 1 , Richard Camara 1 , John H Zhang MD 2 1 Wydział Fizjologii i Farmakologii, Uniwersytet Loma Linda, Loma Linda, Kalifornia, USA 2 Wydział Fizjologii i Farmakologii; Klinika Anestezjologii; Klinika Neurochirurgii, Uniwersytet Loma Linda, Loma Linda, Kalifornia, USA
Terapia H2 Wodorem – Wprowadzenie
Terapia H2 Wodorem – Badania kliniczne i przedkliniczne wykazały szeroki zakres zastosowań terapii gazowej wodorem. Wodór cząsteczkowy jest najmniejszą cząsteczką gazu, która może przenikać przez błony komórkowe i dyfundować po całym organizmie; wymaga jednak odpowiednich środków bezpieczeństwa przy stężeniach powyżej 4% ze względu na swoje właściwości palne. [1] Stałe reakcji wodoru z rodnikiem tlenkowym (• O – ) i rodnikiem hydroksylowym (• OH) w wodzie są rzędu 10–7 M / s, w porównaniu z innymi cząsteczkami rzędu 10 – 9 do 10-10 M / s; jednakże przy dużych szybkościach zderzeń wodór może przezwyciężyć niskie stałe szybkości reakcji i być terapeutycznym przeciwutleniaczem. [1] , [2]Klasycznie, konwencjonalna terapia antyoksydacyjna była ograniczona, ponieważ neutralizowała zarówno szkodliwe, jak i ochronne działanie reaktywnych form tlenu (RFT): silnie utleniające ROS, np . • OH, które uszkadzają tkanki i korzystne gatunki, ponadtlenek i nadtlenek wodoru, które wzmacniają endogenną ochronę szlaki transdukcji sygnału. [3] Jako słaby reduktor, wodór unika tego paradoksu, reagując z silnymi utleniaczami, np . • OH, pozostawiając reaktywne inne korzystne utleniacze. [3]
Unikalne właściwości redukujące wodór zostały wykorzystane do leczenia wielu patologii stresu oksydacyjnego. Ostry stres oksydacyjny rozwija się w wyniku energicznych ćwiczeń, stanów zapalnych, niedokrwienia i urazów reperfuzyjnych (I / R), krwawienia chirurgicznego i przeszczepu tkanek. [4] , [5] Pierwsze doniesienie o terapeutycznym działaniu wodoru przedstawia regresję guzów skóry na modelu myszy z rakiem płaskonabłonkowym. [6] Od tego czasu badania poszerzyły się o choroby układu krążenia, [7] układu nerwowego, [8] rozrodczego, metabolicznego, [9] układu pokarmowego, [10] i układu oddechowego [11] [ryc. 1] .
Wodór molekularny H2 pomaga w rehabilitacji po zakażeniu wirusem i walce z długim Covid-19.
Podczas gdy 12 l endogennego gazowego wodoru jest wytwarzane codziennie przez florę jelitową, mechanizmy niskiego stężenia wodoru (1–4%) wymagają dalszych badań [3] i chociaż mechanizmy wodoru pozostają niejasne, badania niemechanistyczne mają przede wszystkim koncentruje się na modelach niedokrwiennych. Wodór cząsteczkowy zachowuje się jak gaz obojętny w temperaturze ciała i nie reaguje z żadnymi związkami biologicznymi; w związku z tym, przy niewielu skutkach ubocznych i licznych publikacjach na temat jego biologicznych i medycznych korzyści, istnieje obiecujący potencjał do zastosowania klinicznego. [12] W tym przeglądzie mamy nadzieję wyjaśnić niektóre z pojawiających się mechanizmów i nowatorskich zastosowań terapii gazowej wodorem.
W warunkach tlenowych normalne funkcje komórkowe wytwarzają RFT – np., rodnik ponadtlenkowy, • OH i nadtlenek wodoru. [13] Podczas niedokrwienia dochodzi do uszkodzenia mitochondriów, powodując wyciek elektronów z cyklu Krebsa i łańcucha transportu elektronów; elektrony te wytwarzają ponadtlenkowe rodniki anionowe (O 2 – •), które powodują stres oksydacyjny. [14] Dodatkowo O 2 – • jest wytwarzany przez oksydazy metaboliczne, NADPH i oksydazy ksantynowe, [13] przekształcany w nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ) przez dysmutazę ponadtlenkową [15], a następnie detoksyfikowany do H 2 O przez glutation. peroksydaza lub katalaza. [16]Zgodnie z klasycznie opisaną reakcją Fentona, jony przejściowe, Fe 3+ i Cu 2+ , są redukowane dużymi ilościami O 2 – •, a następnie reagują z H 2 O 2, tworząc • OH. [17] Terapia H2 Wodorem – Co ważne, silne właściwości utleniające i szybka dyfuzja • OH prowadzą do nieprzewidywalnych niespecyficznych reakcji; Reakcje in situ wytwarzają utlenione zasady, miejsca bezzasadowe, addukty wewnątrz i na zewnątrz DNA-DNA, pęknięcia nici DNA i wiązania krzyżowe DNA-białko. [18] Wreszcie, akceptacja wodoru jako terapii stresu oksydacyjnego jest przynajmniej częściowo spowodowana jego preferencyjną redukcją silniejszych utleniaczy, np . • OH i ONOO –. [2]
Wdychanie wodoru H2 (inhalacja) naprawia i leczy uszkodzenie płuc wywołane Covid-19 i respiratorem.
Drogi podawania wodoru
Terapia H2 Wodorem – Wodór cząsteczkowy jest zwykle podawany poprzez wdychanie powietrza zawierającego wodór (HCA) lub doustne spożycie wody wodorowej (HW). [19] Wdychany wodór gazowy jest najbardziej odpowiedni do obrony przed ostrym stresem oksydacyjnym w sytuacjach awaryjnych ze względu na szybki mechanizm działania. [16] Dla porównania, HCA wykazał lepszą dystrybucję wodoru zarówno do krwi przedsionkowej, jak i tętniczej, podczas gdy HW zwiększył stężenie wodoru 10-krotnie we krwi przedsionkowej w porównaniu z krwią tętniczą. [19] Dodatkowe badania potwierdziły redukcję • OH za pośrednictwem wodoru wytwarzanego w wyniku radiolizy lub fotolizy wody. [20] Podobnie Ohsawa i in. [16]donieśli, że leczenie wodorem (1–4% HCA) osłabiło szkodliwe uszkodzenia ROS, zwiększając przeżycie neuronów i witalność, zarówno w modelach niedokrwienia in vitro, jak i in vivo . W tłumaczeniu Ono i in. [21] badali terapeutyczne działanie wodoru (1–4%) w randomizowanym badaniu klinicznym z udziałem pacjentów z ostrym zawałem mózgu i umiarkowanym nasileniem w skali National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) 2–6. W tym badaniu wyniki obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) sugerowały zmniejszenie zawału mózgu, któremu towarzyszył szybszy czas rekonwalescencji w grupie wodorowej ocenianej na podstawie wyników NIHSS.
Nie zaobserwowano żadnych skutków ubocznych. [21]
Uszkodzenia mitochondriów wywołane stresem oksydacyjnym są jedną z przyczyn choroby Parkinsona (PD).[22] Terapeutycznie HW (0,08 ppm), przez rozpuszczenie elektrolizie wodoru w czystej wodzie (H 2 przepuszcza się wodę) lub z wykorzystaniem elektrochemiczną reakcję magnezu z wody (H 2 / Mg wody), a okres półtrwania wynosi co najmniej 2 godziny stosowane do spożycia wody w modelach zwierzęcych, znacznie zmniejszył liczbę neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej po wstrzyknięciu 1-metylo-4-fenylo-1, 2 , 3 , 6-tetrahydropirydyny w modelu myszy PD. [23] Dodatkowo, głębsze osłabienie stresu oksydacyjnego i odpowiedzi zapalnej zaobserwowano po leczeniu HW w modelu choroby Alzheimera u kobiet w porównaniu z mężczyznami [24]; Jednak różnice dymorficzne płciowe wymagają dalszych badań. Na szczęście HW może być podawany często w celu przezwyciężenia krótkiego okresu półtrwania i daje nadzieję na translację w profilaktyce i leczeniu patologii związanych z ROS.
W noworodkowym modelu szczura z niedotlenieniem i niedokrwieniem solanka wodorowa (HS) (5 ml / kg) zmniejszyła współczynnik zawału, zwiększyła przeżycie neuronów i zmniejszyła liczbę komórek apoptotycznych, częściowo poprzez supresję aktywności kaspazy-3. [25] Równolegle do tych odkryć, wczesne uszkodzenie mózgu w modelu krwotoku podpajęczynówkowego z nakłuciem wewnątrznaczyniowym (SAH) zostało zmniejszone przez obniżenie apoptozy neuronów i powiązanych markerów białkowych (interleukina (IL) -6, kaspaza-1, 3, IL-1β i guz czynnik martwicy-α (TNF-α)) po leczeniu HS (5 ml / kg). [26]W szczurzym modelu bólu neuropatycznego wywołanego przez podwiązanie nerwu rdzeniowego L5, dooponowe wstrzyknięcie HS (20 μl 0,6 mM HS) złagodziło allodynię i przeczulicę bólową termiczną poprzez zmniejszenie astrocytów kręgosłupa i mikrogleju, które są indukowane przez nadmierną ilość • OH i ONOO – . [27] Wreszcie, HS podany do ciała szklistego (20 µl 400 ml roztworu soli z wodorem powyżej 0,6 mM) i dootrzewnowe (5 ml / kg) prowadzi do zmniejszenia ekscytotoksycznego uszkodzenia siatkówki i sprzyja regeneracji siatkówki poprzez hamowanie komórek glejowych, zmniejszoną ekspresję indukowalna syntaza NO (iNOS) i białko regulowane przez glukozę 78 kDa (GRP78) oraz zwiększony klirens glutaminianu. [28]
Ze względu na zdolność wodoru do dyfuzji przez skórę i do krwiobiegu, badania nad kąpielą wodorową rozwinęły się i rozwinęły w zastosowaniach terapeutycznych. Leczenie HW może odwrócić skutki starzenia się skóry spowodowane promieniowaniem ultrafioletowym i RFT (tworzenie się zmarszczek, wiotkość, skórzasty wygląd i upośledzone gojenie się ran) poprzez promowanie syntezy kolagenu typu 1 i znaczne zmniejszenie śmierci komórek fibroblastów ludzkiego embrionu po ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe (UV A ) . [29] Rozszerzając aplikację o terapię wodorem, wycięte przeszczepy serca zanurzono w bogatej w wodór łaźni wodnej (stężenie wodoru 0,5 mM) podczas zimnej konserwacji, która osłabiła zimne niedokrwienie / uszkodzenie reperfuzyjne w przeszczepach syngenicznych starszych dawców i przeszczepach allogenicznych narażonych na przedłużone chłodnia. [30]Co więcej, niedokrwienie / uszkodzenie reperfuzyjne siatkówki w modelach zwierzęcych spowodowane przejściowym wzrostem ciśnienia wewnątrzgałkowego i mechanistycznym wzrostem ROS, a następnie apoptozą, zostało odwrócone przez ciągłe dostarczanie kropli do oczu obciążonych wodorem na powierzchnię oka (4 ml / min, przy nasyconych poziomach wodór w roztworze) – znaczne zmniejszenie apoptozy komórek siatkówki. [31] Klinicznie, krople do oczu podawane w postaci wodoru stosowane w leczeniu niedokrwienia siatkówki mogą również leczyć niedokrwienne neuropatie nerwu wzrokowego, obturacyjną retinopatię tętniczą i żylną, choroby zarostowe tętnic szyjnych, retinopatię wcześniaków, przewlekłą retinopatię cukrzycową i jaskrę [31] . [32]Obecne badania nad bezpośrednim wprowadzaniem wodoru doprowadziły do znaczących przełomów terapeutycznych, a zatem uzasadniają dalsze badania w celu poprawy zrozumienia mechanistycznego.
W nieswoistym zapaleniu jelit utlenianie i stan zapalny aktywują makrofagi i neutrofile, które gromadzą się w zapalonym jelicie i podwyższają poziom RFT. [33] Myszom z zapaleniem okrężnicy wywołanym siarczanem sodu dekstranu podawano laktulozę, fermentowaną przez bakterie w okrężnicy, w celu wytworzenia dużych ilości wodoru, który znacznie zmniejszył stan zapalny okrężnicy, chroniąc w ten sposób błonę śluzową okrężnicy. [33]Dodatkowo inhibitor alfa-glukozydazy (akarboza) zmniejszał hiperglikemię poposiłkową poprzez osłabienie trawienia disacharydów w jelicie cienkim i zwiększoną fermentację wodorową niestrawionych węglowodanów przez rezydującą florę jelitową, co wiązało się ze zmniejszeniem ryzyka rozwoju cukrzycy o 25%, 34 % w przypadku wystąpienia nadciśnienia de novo i 49% w przypadku wystąpienia niepożądanych zdarzeń sercowo-naczyniowych. [34] , [35] Obecnie ustalony endogenny potencjał gazowego wodoru, stworzony w celu neutralizacji stresu oksydacyjnego związanego z chorobami zapalnymi i sercowo-naczyniowymi, stanowi podstawę dla przyszłych badań klinicznych.
Wodór molekularny – Nauka o Wodorze – Jaki jest mechanizm działania H2 na zdrowie pacjenta
Skutki biologiczne i potencjalne mechanizmy (ścieżki sygnalizacyjne)
Jak wcześniej wspomniano, wodór przenika przez błonę biologiczną, docierając nawet do jąder komórkowych, i zapewnia selektywne właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwapoptotyczne. W środowiskach niedotlenienia komórki HT-22 zwiększają ekspresję rodziny miR-200, która jest odwracana przez obecność wodoru. [36] Ponadto, komórki mikrogleju siatkówki aktywowane lipopolisacharydem (LPS), a następnie traktowane pożywką nasyconą wodorem wykazały znaczną regulację w dół miR-9 i miR-21, podczas gdy regulacja w górę miR-199 zmniejszyła uszkodzenie zapalne. [37]Dodatkowo gazowy wodór reguluje w dół ekspresję cytokin prozapalnych, takich jak IL-1β, IL-6, TNF-a, cząsteczka adhezji międzykomórkowej-1 (ICAM-1) i białko grupy 1 o wysokiej ruchliwości (HMGB- 1) i czynniki proapoptotyczne, takie jak kaspazy-3, kaspazy-12, kaspazy-8 i Bax. [5]
Ponadto wykazano, że wodór odgrywa ważną rolę w indukcji angiogenezy, która jest niezbędna w neurogenezie, synaptogenezie i plastyczności neurosynaptycznej. [38] W błonie kosmówkowo-omoczniowej kurczaka, prostym modelu do badania angiogenezy, siarkowodór (H 2 S) zwiększył długość i złożoność sieci naczyniowej. [39] Ten mechanizm został następnie szczegółowo zbadany na komórkach śródbłonka in vitroopracowanie prototypu dla H 2 S, oraz dodaje ustalono za Hamowanie fosfodiesterazy cGMP doprowadziła do wzrostu poziomów cGMP, że kinaza białkowa aktywowana i promowanych angiogenezy; Następnie, H 2 S zwiększa stężenie wapnia wewnątrzkomórkowego stymulowanych VEGF, zwiększone wytwarzanie NO. [40] W połączeniu H 2 S otwarte kanały KATP poprzez bezpośrednie oddziaływanie Cys6 i Cys26, której działanie dalszych szlaków aktywacji MAPK. [41] Działający model szlaku wodoru można zobaczyć na [Rysunek 2] . Chociaż pouczające, te mechanistyczne połączenia ujawniają również niedoskonałości, które zasługują na dodatkowe badania eksploracyjne w celu wygenerowania dodatkowych celów terapeutycznych.
Rysunek 2: Proponowana ścieżka terapii wodorem (H 2 ) i jej dalsze cele. Uwaga: VEGF: czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego; MAK: kinaza serynowo / treoninowa; ERK1 / 2: kinaza regulowana sygnałem zewnątrzkomórkowym 1/2; cGMP: cykliczny monofosforan guanozyny; PDE: fosfodiesterazy; PKG: kinaza białkowa G; eNOS: śródbłonkowa syntaza tlenku azotu; NO 2 : dwutlenek azotu; sGC: solubleguanylatecyclase; IL: interleukina; TNF: czynnik martwicy nowotworu; ICAM-1: cząsteczka adhezji międzykomórkowej-1; HMGB-1: białko skrzynki grupowej o wysokiej mobilności 1.Kliknij tutaj, aby wyświetlić |
Przyszłe kierunki
Wychodząc naprzeciw tym zastrzeżeniom, wodór jest atrakcyjną terapią z rosnącym mechanizmem molekularnym uzasadniającym leczenie dodatkowych patologii. Wraz z rozwojem potencjału, terapia wodorowa może odgrywać znaczącą rolę w tworzeniu zabezpieczeń piala, które wyrastają w mechanizmach angiogenezy i wymagają parakrynnej stymulacji VEGF sygnalizacji FIk1-Notch. [42] Te zwiększone zabezpieczenia w mikrokrążeniu są głównym klinicznym wyznacznikiem uszkodzenia niedokrwiennej tkanki po niedrożności naczyń [42] . [42] , [43] Wreszcie, ostatnie badania odkryły wiele dalszych celów terapii gazowej wodorem, które obejmują autofagię ( poprzezkinaza białkowa aktywowana adenozyny 5′-monofosforanem / szlak ssaczego celu rapamycyny (AMPK / mTOR)), [44] , [45] modyfikacja histonów, mitochondrialnie rozwinięte białko, [46] ostry stres oksydacyjny po wysiłku, [47] i stres oksydacyjny wtórny do starzenia [48] [Rysunek 3]. Podsumowując, wodór ma potencjał wzrostu, który opiera się na już ustalonej liście patologii. Rozwijające się badania odkryły nowe połączenia molekularne, które będą nadal poszerzać zastosowania terapii wodorowej. Nasz przegląd sugeruje, że brak wiedzy mechanistycznej i już obiecująca lista zastosowań zasługują na dalsze badania mechanistyczne i dodatkowe próby terapeutyczne gazowego wodoru.
Rysunek 3: Odkryto nowe cele terapii wodorem (H 2 ). Uwaga: Efekty terapii wodorowej są częściowo zależne od regulacji szlaków autofagii i funkcji mitochondriów. mtUPR: niezłożona odpowiedź białkowa; AMPK: kinaza białkowa aktywowana adenozyny 5′-monofosforanem / ssaczy cel rapamycyny; mTOR: ssaczy cel rapamycyny.Kliknij tu aby zobaczyć |
https://www.medgasres.com/article.asp?issn=2045-9912;year=2018;volume=8;issue=3;spage=98;epage=102;aulast=Matei
Biografia
1. | |
2. | |
3. | |
4. | |
5. | |
6. | |
7. | |
8. | |
9. | |
10. | |
11. | |
12. | |
13. | |
14. | |
15. | |
16. | |
17. | |
18. | |
19. | |
20. | |
21. | |
22. | |
23. | |
24. | |
25. | |
26. | |
27. | |
28. | |
29. | Kato S, Saitoh Y, Iwai K, Miwa N. Bogata w wodór elektrolizowana ciepła woda hamuje powstawanie zmarszczek przed promieniowaniem UVA wraz z produkcją kolagenu typu I i zmniejszeniem stresu oksydacyjnego w fibroblastach oraz zapobieganiem uszkodzeniom komórek w keratynocytach. J Photochem Photobiol B . 2012; 106: 24-33. |
30. | |
31. | |
32. | |
33. | |
34. | |
35. | |
36. | |
37. | |
38. | |
39. | |
40. | |
41. | |
42. | |
43. | |
44. | |
45. | |
46. | |
47. | |
48. |
Gaz Browna – Wodór dla zdrowia: tło, obserwacje i dane medyczne
Umów się na wizytę Biorezonansu, Plazmoterapii lub Inhalacji Wodorem H2