Wodór molekularny (H₂) to cząsteczka złożona z dwóch atomów wodoru, która zyskała już sporą uwagę naukowców i medyków jako narzędzie terapeutyczne. W bazach naukowych można znaleźć już ponad 800 prac naukowych dotyczących prozdrowotnego wykorzystania wodoru. Inhalacje wodorowe są też dopuszczone w wielu krajach jako terapia w państwowej służbie zdrowia.
Ze względu na swoje unikalne właściwości, wodór molekularny może mieć zastosowanie w leczeniu stanów zapalnych i bólu, które jak wiemy często idą ze sobą w parze. Problem ten dotyczy właściwie każdego.
Czym właściwie jest stan zapalny?
Uważam, że istotne jest ustalenie czym dokładnie jest zapalenie. „Zapalenie” stało się dość popularnym terminem w dyskusji na temat zdrowia i dobrego samopoczucia, a wielu samozwańczych guru zdrowia przekazuje je w w pejoratywnym świelne, nie rozumiejąc za bardzo na czym tak naprawdę polega ten proces.
Wyjaśnijmy sobie jedną rzecz. Zapalenie nie jest z natury złe. Słowem, które z łatwością możemy zastąpić stan zapalny, jest „leczenie”. Zapalenie jest w zasadzie reakcją naszego organizmu na uraz. Może ono wynikać z bezpośredniego urazu, takiego jak skaleczenie kciuka lub takiego infekcji wywołanej przez bakterię lub wirusa lub też reakcji na coś, co zjadłeś, na przykład frytek z McDonalda. Charakterystycznymi objawami zapalenia są:
- zaczerwienienie,
- guz, obrzęk,
- punktowe gorąco,
- ból lub utrata funkcji (np.poruszanie kolanem).
Wszystkie te znaki są sygnałem, że coś się dzieje na poziomie komórkowym. Obrzęk występuje, ponieważ proces zapalny sprawia, że nasze naczynia krwionośne stają się bardziej przepuszczalne, dzięki czemu białe krwinki i inne mediatory stanu zapalnego mogą opuścić naczynia krwionośne i dotrzeć tam, gdzie chcą. Zaczerwienienie wynika ze zwiększonego przepływu krwi do obszaru urazu. Podwyższa się temperaturę, aby przyspieszyć szybkość reakcji chemicznych. Odczuwamy ból, ponieważ niektóre mediatory stanu zapalnego stymulują nasze nerwy czuciowe, aby dać nam znać, że trwa proces leczenia.
Warto też wspomnieć, że ból i stan zapalny są ze sobą nierozerwalnie powiązane, ponieważ ból jest częścią procesu zapalnego. Niektóre mediatory stanu zapalnego (na przykład bradykinina) bezpośrednio stymulują nocyceptory (nocyceptor to specyficzny rodzaj receptora czuciowego, który przekazuje informacje sensoryczne, które nasz mózg interpretuje jako ból). I odwrotnie, nocycepcja może wywołać kaskadę zapalną. Zatem zapalenie powoduje nocycepcję i odwrotnie.
Kiedy zapalenie prowadzi do choroby?
W normalnych warunkach wszystko działa w równowadze. Dochodzi do kontuzji, uruchamia się proces zapalny, do miejsca urazu wysyłamy krew wypełnioną białymi krwinkami. Rozpoczyna się usuwanie złogów i naprawa tkanki, aż do momentu, gdy wszystko zostanie załatane i naprawione. Choć może się to wydawać proste, proces ten jest zadziwiająco złożony, starannie zaaranżowany przez wzajemne oddziaływanie setek (o których wiemy) mediatorów chemicznych.
Problem pojawia się wtedy, kiedy system zostaje przeciążony, co powoduje awarię jednej lub większej liczby ścieżek regulacyjnych. Może się to zdarzyć z różnych powodów: infekcja wirusowa, zła dieta, podatność genetyczna, narażenie na toksyny środowiskowe, niewystarczająca ilość snu itp. Lista jest naprawę długa.
Co istotne w kontekście wodoru, jednymi z najważniejszych głównych modulatorów aktywności zapalnej są reaktywne formy tlenu (ROS) (oraz w mniejszym stopniu reaktywne formy azotu (RNS)). ROS to wolne rodniki, które mogą powstawać jako produkt uboczny procesów zapalnych lub mogą odgrywać bezpośrednią rolę w gojeniu, a nawet są wytwarzane bezpośrednio przez niektóre nasze komórki w celu zabicia obcych najeźdźców. Obecność tych ROS sygnalizuje innym procesom komórkowym włączenie lub wyłączenie.
Nasz „wewnętrzny lekarz” posiada dobrze uzbrojoną sieć przeciwutleniaczy, które produkujemy wraz z ROS, aby utrzymać wszystko pod kontrolą. Niestety, w przewlekłych stanach zapalnych pojawia się problem bowiem obecność tak dużej liczby ROS uruchamia inne mediatory stanu zapalnego, które wyzwalają uwalnianie większej liczby ROS. Zdecydowana większość przewlekłych chorób zapalnych charakteryzuje się częściowo niezwykle wysokimi stężeniami ROS i odpowiadającymi im oznakami uszkodzeń oksydacyjnych.
I tutaj z pomocą przychodzi terapia wodorem molekularnym. H2 selektywnie celuje w wolny rodnik hydroksylowy, który:
- jest niezwykle toksyczny dla naszych komórek
- występuje w dużych ilościach w większości (jeśli nie we wszystkich) chorobach przewlekłych
- nie jest celem żadnego endogennego przeciwutleniacza i wydaje się, że nie służy żadnemu korzystnemu celowi
Ponadto wodór cząsteczkowy aktywuje szlak NRF2. Jest to jeden z głównych regulatorów przeciwzapalnych naszego organizmu, który działa w dużej mierze poprzez aktywację naszego własnego układu antyoksydacyjnego, więc pomaga przywrócić równowagę sił w organizmie.
Właściwości wodoru molekularnego
Wodór molekularny jest najmniejszym i najlżejszym gazem, co pozwala mu łatwo przenikać przez bariery biologiczne, w tym błony komórkowe i barierę krew-mózg. Jest również nietoksyczny i może być bezpiecznie stosowany w terapii. Jedną z kluczowych właściwości H₂ jest jego zdolność do selektywnego neutralizowania szkodliwych wolnych rodników, takich jak rodnik hydroksylowy (•OH), przy jednoczesnym pozostawianiu nienaruszonych innych reaktywnych form tlenu (ROS), które pełnią ważne funkcje biologiczne .
Mechanizmy działania wodoru molekularnego
- Działanie antyoksydacyjne: Wodór molekularny działa jako antyoksydant, neutralizując wolne rodniki, które są główną przyczyną stresu oksydacyjnego. Stres oksydacyjny jest ściśle związany z rozwojem stanów zapalnych i bólu .
- Modulacja sygnalizacji komórkowej: H₂ wpływa na różne szlaki sygnalizacyjne w komórkach, co może prowadzić do zmniejszenia produkcji prozapalnych cytokin oraz zmniejszenia aktywacji szlaków zapalnych, takich jak NF-κB (czynnik jądrowy kappa B) .
- Regulacja apoptozy: apoptoza, czyli zaprogramowana śmierć komórki, jest procesem regulowanym przez ROS. Poprzez modulowanie poziomu ROS, wodór molekularny może wpływać na proces apoptozy, co ma znaczenie w kontekście przewlekłych stanów zapalnych .
Badania przedkliniczne
W licznych badaniach na modelach zwierzęcych wykazano, że wodór molekularny może zmniejszać stan zapalny i ból w różnych kontekstach chorobowych:
- Zapalenie stawów: W badaniach na myszach z indukowanym zapaleniem stawów, podawanie wodoru molekularnego prowadziło do zmniejszenia objawów zapalenia i bólu, co było związane ze zmniejszeniem poziomu cytokin prozapalnych .
- Uszkodzenia mięśni: W modelach urazów mięśniowych wodór molekularny zmniejszał stan zapalny i przyspieszał proces regeneracji poprzez redukcję stresu oksydacyjnego .
Badania kliniczne
Również wykazują obiecujące wyniki:
- Choroby zapalne jelit: W badaniach na pacjentach z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego, picie wody nasyconej wodorem molekularnym poprawiało objawy kliniczne i zmniejszało poziom markerów zapalnych w surowicy .
- Ból przewlekły: W randomizowanym, kontrolowanym badaniu z udziałem pacjentów z przewlekłym bólem pleców, inhalacja wodoru molekularnego prowadziła do znacznego zmniejszenia bólu i poprawy jakości życia pacjentów .
Bezpieczeństwo i potencjalne efekty uboczne
Wodór molekularny jest generalnie uważany za bezpieczny. W badaniach klinicznych i przedklinicznych nie odnotowano działań niepożądanych związanych z jego stosowaniem. Uznaje się, że organizm żywy przyswaja tylko tyle wodoru co potrzebuje.
Przyszłość terapii wodorem molekularnym
Zwiększone zainteresowanie badaniami nad wodorem molekularnym wskazuje na jego duży potencjał w medycynie. Obecnie trwają badania mające na celu lepsze zrozumienie mechanizmów jego działania, optymalizację metod podawania oraz ocenę jego skuteczności w różnych schorzeniach zapalnych i bólowych. W przyszłości wodór molekularny może stać się ważnym elementem terapii stanów zapalnych i bólu, zarówno jako monoterapia, jak i w połączeniu z innymi metodami leczenia.
Podsumowanie
Wodór molekularny ma obiecujące właściwości antyoksydacyjne i przeciwzapalne, które mogą być wykorzystane w leczeniu stanów zapalnych i bólu. Badania przedkliniczne i kliniczne wskazują na jego skuteczność i bezpieczeństwo. W miarę postępu badań, wodór molekularny będzie stawać się wartościowym narzędziem w arsenale terapeutycznym medycyny współczesnej. Obyśmy wszyscy żyli w zdrowiu i dostatku.
Źródła:
- Ohsawa, I., Ishikawa, M., Takahashi, K., Watanabe, M., Nishimaki, K., Yamagata, K., … & Ohta, S. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature medicine, 13(6), 688-694.
- Ohta, S. (2014). Molecular hydrogen as a novel antioxidant: overview of the advantages of hydrogen for medical applications. Methods in enzymology, 555, 289-317.
- Sies, H. (2017). Hydrogen peroxide as a central redox signaling molecule in physiological oxidative stress: Oxidative eustress. Redox biology, 11, 613-619.
- Itoh, T., Hamada, N., Terazawa, R., Ito, M., Ohno, K., Ichihara, M., & Nozawa, Y. (2011). Molecular hydrogen inhibits lipopolysaccharide/interferon γ-induced nitric oxide production through modulation of signal transduction in macrophages. Biochemical and biophysical research communications, 411(1), 143-149.
- Li, Q., Yu, P., Zeng, Q., Luo, H., & Shi, Y. (2013). Molecular hydrogen ameliorates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice through reducing oxidative/nitrative stress and inflammatory responses. Biochemical and biophysical research communications, 435(1), 59-65.
- Ishibashi, T., Sato, B., Rikitake, M., Seo, T., Kurokawa, R., Hara, Y., & Naritomi, H. (2012). Consumption of water containing a high concentration of molecular hydrogen reduces oxidative stress and disease activity in patients with rheumatoid arthritis: an open-label pilot study. Medical Gas Research, 2(1), 27.
- Ostojic, S. M. (2015). Molecular hydrogen in sports medicine: new therapeutic perspectives. International journal of sports medicine, 36(04), 273-279.
- Kajiya, M., Silva, M. J., Sato, K., Ouhara, K., & Kawai, T. (2009). Hydrogen mediates suppression of colon inflammation induced by dextran sodium sulfate. Biochemical and biophysical research communications, 386(1), 11-15.
- Ishibashi, T., Nishikawa, Y., Koyama, Y., Takahashi, M., & Kimura, Y. (2014). Effects of molecular hydrogen-dissolved alkaline electrolyzed water on pain, inflammation, and quality of life in patients with chronic
