Ochronny wpływ wodoru cząsteczkowego po różnych drogach podania

Wodór cząsteczkowy (H2) został uznany za skuteczny przeciwutleniacz bez lub z niewielkimi skutkami ubocznymi. Chociaż wiadomo, że stres oksydacyjny jest ściśle związany ze starzeniem się, korzystny wpływ H2 na starzenie się związane ze stresem oksydacyjnym jest nadal niejasny. W omawianym badaniu zastosowano mysi model starzenia wywołanego D-galaktozą, aby zbadać ochronne działanie H2.

Starzenie się jest wieloczynnikowym procesem charakteryzującym się postępującą utratą funkcji fizjologicznych, które są ściśle związane z różnorodnością chorób przewlekłych. Mechanizm starzenia się nadal nie jest jasny, chociaż zaproponowano wiele teorii wyjaśniających ten proces. Wśród nich wiele uwagi poświęca się teorii starzenia się wolnych rodników/stresu oksydacyjnego. Ta teoria postuluje, że starzenie się jest spowodowane przez skumulowane uszkodzenia oksydacyjne komórek i tkanek przez reaktywne formy tlenu (ROS). Stres oksydacyjny występuje, gdy naturalna produkcja ROS nie może być zrównoważona zdolnością antyoksydacyjną tkanek, co w konsekwencji prowadzi do nadmiernej liczby wolnych rodników powodujących peroksydację lipidów, utlenianie białek, uszkodzenia DNA i dysfunkcję mitochondriów. W oparciu o ten mechanizm starzenia środki przeciwutleniające mogą dodać potencjalną wartość terapeutyczną w leczeniu chorób związanych ze starzeniem się. W omawianym tu badaniu wykorzystano walory terapeutyczne wodoru cząsteczkowego H2.

Wodór cząsteczkowy jako skuteczny przeciwutleniacz

Wodór cząsteczkowy (H2) to bezbarwny i bezwonny gaz o małej masie cząsteczkowej. W 2007 roku Ohsawa i wsp. wykazali, że H2 może reagować z silnymi utleniaczami, takimi jak rodnik hydroksylowy w komórkach. Od tamtego czasu kilku badaczy potwierdziło terapeutyczne i zapobiegawcze działanie H2 w różnych próbach klinicznych oraz modelach chorób zwierzęcych. Terapia H2 znalazła zastosowanie w chorobach związanych ze starzeniem się, takich jak cukrzyca typu 2, miażdżyca, choroba Parkinsona czy choroba Alzheimera.

Wodór cząsteczkowy można podawać różnymi drogami, takimi jak inhalacja gazu H2, picie wody bogatej w H2 (HRW), wstrzykiwanie roztworu soli bogatej w H2 (HRS) i bezpośrednie wprowadzanie wodoru przez dyfuzję (np. przyjmowanie H2 w kąpieli lub poprzez wkroplenie do oczu soli fizjologicznej z H2). Wcześniejsze badania skupiały się głównie na skuteczności H2 podawanego określoną drogą. Ogromne znaczenie ma poznanie najlepszej metody podawania w przypadku różnych chorób.

Przebieg badania na temat wodoru cząsteczkowego

W badaniu zastosowano model przyspieszonego starzenia indukowanego D-galaktozą (D-Gal). To rozwiązanie powszechnie stosowane do badania patologicznych cech starzenia i do badania przesiewowego kandydatów na środki przeciwstarzeniowe. Przeciążenie D-Gal przyspiesza akumulację ROS, powodując stres oksydacyjny. To dodatkowo zwiększa poziom wolnych rodników, zmniejsza aktywność przeciwutleniaczy i pogarsza stres oksydacyjny w wątrobie, mózgu, sercu, nerkach i płucach. Ekspozycja na D-Gal może nasilać uszkodzenia oksydacyjne, w tym podwyższony poziom peroksydacji lipidów (LPO) i zmniejszoną aktywność dysmutazy ponadtlenkowej (SOD). W międzyczasie uszkodzenia oksydacyjne wywołane przez D-Gal prowadzą do zaburzeń związanych ze starzeniem się, którym towarzyszy tworzenie zaawansowanych produktów końcowych glikacji (AGE) z powodu glikacji, utleniania i/lub karbonylowania białek albo lipidów. Ponieważ przewlekły stan prozapalny jest wszechobecną cechą starzenia się, uznaje się, że poziom cytokin prozapalnych, takich jak czynnik martwicy nowotworu (TNF)-α, jest podwyższony. Starzeniu towarzyszy pogorszenie funkcji fizjologicznych wielu tkanek i narządów. Może to prowadzić do zwiększonego uwalniania wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) z tkanki tłuszczowej oraz podwyższenia markerów uszkodzenia narządów, w tym markera uszkodzenia wątroby aminotransferazy alaninowej (ALT).

Niniejsze badanie miało na celu porównanie różnych dróg podawania wodoru cząsteczkowego H2 i zbadanie ochronnego wpływu wodoru cząsteczkowego na stres oksydacyjny u starzejących się myszy pod wpływem D-Gal. Gryzoniom podawano H2 różnymi drogami (inhalacja 4% H2, picie wody bogatej w H2 i wstrzykiwanie soli fizjologicznej bogatej w H2), mierzono biomarkery związane ze starzeniem się w osoczu i stres oksydacyjny w różnych tkankach.

Wyniki badania o podawaniu wodoru cząsteczkowego

W tym badaniu zostało wykazane, że podawanie H2 może złagodzić stres oksydacyjny u myszy starzejących się pod wpływem D-Gal, a efekty różnych dróg podawania H2 mogą się różnić. H2 może służyć jako interwencja przeciwstarzeniowa, częściowo dzięki swoim właściwościom antyoksydacyjnym.

Jako skuteczny gaz medyczny o wysokim poziomie bezpieczeństwa biologicznego H2 cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Kilka badań sugeruje, że wodór cząsteczkowy może hamować postęp starzenia. Jego cechą charakterystyczną jest chroniczne nagromadzenie starzenia komórkowego w starych organizmach, które przyczynia się do dysfunkcji tkanek i fenotypów związanych ze starzeniem się. Picie HRW może zmniejszyć liczbę komórek śródbłonka w miażdżycy z ekspresją czynników starzenia p16INK4a i p21 u myszy z niedoborem receptora lipoprotein o niskiej gęstości (Ldlr −/−) karmionych dietą wysokotłuszczową. AGE są heterogeniczną grupą cząsteczek powstających w wyniku nieenzymatycznej glikacji i utleniania białek, lipidów i kwasów nukleinowych i mogą powodować różne zaburzenia związane ze starzeniem się. Niedawne badanie wykazało, że doustnie podawany HRW może zmniejszać AGE i ekspresję ich receptorów u szczurów z cukrzycą indukowaną streptozotocyną. Wykazano właściwości przeciwutleniające H2 wobec rodników hydroksylowych (•OH) i peroksyazotynów (ONOO −). W tym badaniu sprawdzono wpływ wodoru cząsteczkowego H2 na uszkodzenia wywołane przez wolne rodniki w modelu przyspieszonego starzenia wywołanego przez D-Gal.

H2 działa jako przeciwutleniacz terapeutyczny, reagując z cytotoksycznymi ROS, chroniąc w ten sposób przed uszkodzeniem oksydacyjnym. Wyniki omawianego tutaj badania wykazały, że bardzo małe ilości H2 podawane przez picie HRW lub wstrzyknięcie HRS są porównywalne z 4% H2 inhalacjami w wielu wskaźnikach. Niedawno badanie dostarczyło dowodów na bezpośrednią interakcję między H2 a białkami. Zatem H2 może bezpośrednio wpływać na aktywność enzymatyczną i strukturę białka.

Ważną rolę w skuteczności wodoru cząsteczkowego mają dawkowanie i drogi podania leku. W niniejszym badaniu porównano trzy drogi podawania H2. Po inhalacji H2 dostaje się do krwi tętniczej przez pęcherzyki płucne, a następnie jest wchłaniany do tkanek pod wpływem gradientu ciśnienia. H2 jest utrzymywany na względnym poziomie nasycenia w krążeniu i tkankach w oparciu o stężenie wdychanego H2. Warto zauważyć, że stężenia H2 w różnych tkankach wykazywały różne szybkości nasycenia.

Poprzednie badanie wykazało, że przy inhalacji 2% H2 w mięśniu sercowym poziomy osiągnęły maksymalną wartość po 5 minutach. Za to tempo wysycenia H2 było znacznie wolniejsze w środkowej części mięśnia udowego, osiągając maksymalny poziom po 30 min. Obecne badanie wykazało, że równowaga w wątrobie została szybko osiągnięta w ciągu 5 minut. Czas równowagi H2 w innych tkankach i narządach wymaga dalszych szczegółowych badań.

Doustny H2 od HRW ma bezpośredni kontakt z przewodem pokarmowym. To wygodna i najszerzej stosowana metoda badania wychwytu H2. W przypadku dootrzewnowego wstrzyknięcia HRS rozpuszczony H2 rozprzestrzenia się do narządów jamy brzusznej. Tutaj pobieranie wodoru można dokładnie kontrolować. Oceniono stężenie H2 w wątrobie podczas i po inhalacji H2. Ponieważ picie HRW lub wstrzykiwanie HRS zapewniało stosunkowo niewielką ilość H2, nie można było wykryć dokładnego stężenia H2 in vivo.

Podsumowując, H2 może zapobiegać stresowi oksydacyjnemu w modelu przyspieszonego starzenia myszy wywołanym przez D-Gal, gdy jest podawany różnymi drogami. Spośród różnych dróg podawania wodoru cząsteczkowego inhalacja 4% H2 była najskuteczniejsza w zmniejszaniu markerów stresu oksydacyjnego w niektórych tkankach, jednak inne drogi skutkowały taką samą skutecznością w większości wskaźników. Leczenie H2 może być obiecującą interwencją przeciwstarzeniową.

Tłumaczenie własne Symec Consulting jonizatory.eu na podstawie Protective Effect of Molecular Hydrogen Following Different Routes of Administration on D-Galactose-Induced Aging Mice, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8558637/?fbclid=IwAR0MUQTSuCHUKuoDNFJw1aKh4YJtr6bDmnNfgF8GMpoRNhNXTxcNr6RZMmc

Wszelkie materiały, artykuły (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone na serwisie „jonizatory.eu” chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych. Ich kopiowanie lub modyfikacje będą zgłaszane do odpowiednich służb.

*Zastrzeżenie:

Produkty, artykuły i inne treści na jonizatory.eu nie są do diagnozowania, leczenia, łagodzenia lub zapobiegania jakiejkolwiek chorobie lub w zaburzeniach zdrowia. Artykuły/treści na stronie nie zostały poddane zatwierdzeniu przez agencje rządowe. Treści publikowane na serwisie nie mogą być traktowane jako porady lekarskie lub diagnozowanie jakiejkolwiek choroby. W odniesieniu do spraw dotyczących leczenia konieczny jest kontakt z pracownikami służby zdrowia.