2025 | Podsumowanie: Kompleksowy przegląd wodoru molekularnego jako nowej terapii żywieniowej w łagodzeniu stresu oksydacyjnego i chorób: mechanizmy i perspektywy

Zespół badawczy: Fatmanur Yalldaz,Tyler W. LeBaron, Usprawniony Alwazeer  

Wprowadzenie:

Stres oksydacyjny jest odpowiedzialny za patogenezę wielu chorób, a przeciwutleniacze są powszechnie uwzględniane w swoich protokołach leczenia. 
W ciągu ostatnich dwóch dekad liczne raporty biomedyczne ujawniły terapeutyczne korzyści wodoru molekularnego (H 22) w łagodzeniu chorób związanych z utlenianiem. Stwierdzono, że H 2 ma selektywne właściwości przeciwutleniające przeciwko najbardziej niebezpiecznym utlenianiom (radyny hydroksylowe i nadtleitynokryt). 
H2 wykazuje liczne właściwości biologicznych, w tym przeciwzapalne, przeciwutleniające, przeciwnowotworowe, przeciwstresowe, działanie antyalergiczne, funkcje cząsteczek sygnalizacyjnych, regulację równowagi redoks, modulowanie ekspresji genów enzymów przeciwutleniających, poprawa funkcji naczyń krwionośnych, obniżenie regulacji prozapalnych cytokin, stymulację metabolizmu energetycznego i ochronę układu nerwowego. 
Badania eksperymentalne i kliniczne wykazały potencjalne zastosowanie terapii żywieniowej wodoru w celu łagodzenia różnych chorób, w tym zaburzeń sercowo-naczyniowych, oddechowych i metabolicznych, a także otyłości, zaburzeń żołądkowo-jelitowych oraz zaburzeń mózgu i układu nerwowego. 
Metody podawania wodoru obejmują inhalację, wodę bogatą w wodór, solankę bogatą w wodór, krople do oczu bogate w wodór i kąpiele bogate w wodór. 
Odżywka wodorowa może być stosowana do różnych chorób i stanowi naturalną alternatywę dla terapii chemicznych i radiologicznych. 
Przegląd ten obejmuje różne metody podawania oraz najnowsze badania eksperymentalne i kliniczne nad potencjalnym zastosowaniem H2 w terapii żywieniowej różnych chorób.   

Abstrakt graficzny

1. Wprowadzenie

Ludzkie ciało wytwarza wolne rodniki podczas różnych procesów fizjologicznych, takich jak oddychanie i stan zapalny. Wolne rodniki, w tym reaktywne formy tlenu (ROS) i reaktywne gatunki azotu (RNS), odgrywają ważną rolę w różnych funkcjach fizjologicznych. Jednak gdy poziomy te stają się nadmierne, mogą prowadzić do chorób związanych z stresem oksydacyjnym i zaburzeń układu sercowo-naczyniowego, żołądkowo-jelitowego, metabolicznego, neurodegeneracyjnego, wątroby i układu oddechowego 1[1]. 
Organizm ma naturalny system obronny przed wolnymi rodnikami, który obejmuje zarówno przeciwutleniacze enzymatyczne, jak i nieenzymatyczne. Enzymatyczne przeciwutleniacze składają się z dysmutacji ponadtlenkowej (SOD), katalazy (CAT) i peroksydazy glutationowej (GPX), podczas gdy nieenzymatyczne przeciwutleniacze obejmują glutation i taorededoksynę. Jednak podczas zapalenia i choroby te endogenne systemy obrony antyoksydacyjnej mogą stać się przytłoczone i niezdolne do skutecznej neutralizacji nadmiernych wolnych rodników. W takich przypadkach stosowanie zewnętrznych przeciwutleniaczy staje się konieczne do przywrócenia równowagi [22,3].

Chociaż H2 jest stabilny chemicznie ze względu na silne wiązanie kowalencyjne swoich atomów i wysoką energię dyspozycyjną 107 kcal / mol 4[4], odkrycie jego selektywnych właściwości przeciwutleniających przeciwko rodnikom hydroksylowym (•OH) i peroksynoryntowi (oO) −Ohsawa i wsp., w 2007 roku zaskoczyło społeczność badawczą. Dzieje się tak dlatego, że komórki zawierają więcej obfitych związków z niższą energią dysocjacji, a zatem wyższą aktywność przeciwutleniającą niż H 2 5[5]. 
Inną atrakcyjną właściwością H2 jest jego zdolność do łatwego przekraczania bariery krew-mózg i przenikania biomembran, rozpraszając się w różnych tkankach i narządach. Powyższe właściwości skłoniły niektórych badaczy do odniesienia się do niego jako do „cudownej” cząsteczki 6[6]. 
H2 był przedmiotem setek badań badających jego potencjalne korzyści zdrowotne 7[7]. Badania wykazały, że H2 pozytywnie wpływa na kontrolę masy ciała, stan zapalny, markery metaboliczne i choroby (rys. 1) [[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]]. 

Chociaż opublikowano kilka opinii na temat stosowania wodoru molekularnego w medycynie [8,[16], [17], [18]], żaden z nich nie uwzględnił jego potencjału jako terapii żywieniowej w zapobieganiu i leczeniu chorób związanych ze stresem oksydacyjnym. 

Przegląd ten analizuje najnowsze ustalenia dotyczące roli wodoru w radzeniu sobie z chorobami związanymi ze stresem oksydacyjnym z perspektywy dietetyka.

Rys. 1. Właściwości wodoru molekularnego.

2. 2. Właściwości wodoru molekularnego

H2 jest najmniejszą znaną cząsteczką, z właściwością gazu w standardowych warunkach ciśnienia i temperatury oraz gęstości 0,089 g/L [20]. 
H2 odnosi się do gazu wodorowego, który jest bezbarwnym, bez smaku, nietoksycznym i niemetalicznym gazem. 
Ma stosunkowo niską rozpuszczalność w wodzie, o stężeniu 0,8 mmol na litr (1,6 mg / l lub 1,6 części na milion wagowy) w standardowych warunkach. Ma wysokie tempo dyfuzji, przewodność i specyficzne ciepło [21]. 
H2 może palić w stężeniach od 4 do 75 % w powietrzu i spowodować wybuch między 18,3 a 59 % (v/v). Rozcieńczanie H 2 azotem (N 22) może obniżyć te poziomy [[22], [23], [24]]. Jeśli chodzi o właściwości biologiczne, H2 jest selektywnym przeciwutleniaczem. Może zmniejszyć rodniki hydroksylowe i, w mniejszym stopniu, naprzetinryn, chroniąc komórki przed reakcjami oksydacyjnymi 7[7]. 
Badania wskazują, że H2 zmniejsza stres oksydacyjny i poprawia komórkowy układ antyoksydacyjny [25]. Ponadto zwiększa aktywność i ekspresję komórkowych enzymów antyoksydacyjnych [26,27]. Może również regulować czynniki związane z apoptozą, zmniejszając apoptozę i uszkodzenie nerwów oraz zmniejszając ilość cytokin zapalnych i stymulacji immunologicznej [28,29].

Jeśli chodzi o bezpieczeństwo biologiczne wodoru, liczne raporty, w tym te z rządu USA i UE, wskazywały, że wodór jest bezpieczny dla systemów biologicznych, nie wykazując ostrej lub przewlekłej toksyczności pod normalnym ciśnieniem [30]. Ponadto ludzkie jelito grube często wytwarza około 70–140 ml wodoru dziennie poprzez działanie bakterii coli, takich jak Escherichia coli w typowych warunkach środowiskowych. Produkcja ta może wzrosnąć wraz z spożyciem włókien pokarmowych i cukrów do ponad 10 L / dzień. 
Wykazano, że wodór molekularny jest korzystny dla zdrowia, w tym posiada właściwości kardioprotekcyjne, lepszą czynność wątroby, zmniejszony stres oksydacyjny i zapobieganie chorobie Parkinsona [30]. 
Jednak zewnętrzne spożycie wodoru (picie wody bogatej w wodór lub wdychanie gazu wodorowego) wykazało silniejsze działanie biologiczne, ponieważ przerywane poddawanie wodoru może mieć silniejszy efekt niż ciągłe [31].

3. Metody podawania wodoru

Istnieje wiele metod podawania H2, w tym wdychanie, picie wody bogatej w wodór (HRW), wtryskiwanie bogatej w wodór soli fizjologicznej (HRS), przyjmowanie kąpieli bogatej w wodór i stosowanie kropli bogatych w wodór (Rys. 2) [32].

Rys. 2. 2. Metody podawania wodoru.

3.1. Wdychanie gazu wodorowego

Wdychanie H2 można łatwo podawać przez maskę do twarzy lub kaniulę [33]. Metoda jest osiągnięta za pomocą elektrolizy i może obejmować łączenie wodoru z gazem tlenowym w stosunku 2:1 lub jako oddzielone gazy, w których czysty gaz H2 jest wdychany wraz z powietrzem zewnętrznym. 
Metody te mogą być skutecznym leczeniem przeciwko ostremu stresowi oksydacyjnemu, szczególnie tym związanym z układem oddechowym. Korzystnym aspektem tego jest to, że inhalacja H2 nie wpływa na ciśnienie krwi i nie powoduje żadnych skutków ubocznych ani niebezpieczeństwa dla pacjentów [7,34]. Wdychanie wodoru uznaje się za bezpieczne w stężeniach do 80 %, co zapewnia wystarczające stężenie O 2 [30].

3.2. Woda bogata w wodór (HRW)

Zastosowanie HRW jest prawdopodobnie bardziej praktyczne niż inhalacja ze względu na łatwość transportu i zastosowania. Wdychanie wodoru może nie być praktyczne podczas aktywności na świeżym powietrzu [35,36]. H 2 rozpuszcza się w wodzie o około 0,8 mM (1,6 mg/l) w standardowych warunkach temperatury otoczenia i ciśnienia bez zmiany wartości pH [37]. HRW można uzyskać na kilka sposobów, w tym elektrolizę wody, bulgotanie H 2 do wody i mieszanie metalicznego niejonowego magnezu (Mg) lub jego wodorotki (MgH 22) z wodą [27,33].

3.3. Solanka bogata w wodór (HRS)

Chociaż picie HRW jest bezpieczne, kontrolowanie ilości rozpuszczonego wodoru może być trudne, ponieważ ucieka z czasem, a niektóre są tracone podczas wchłaniania w narządach i tkankach ciała poprzez wydychanie [38]. Aby zapobiec tej utracie, H2 można podawać dotrze lub dożylnie poprzez wstrzyknięcie HRS [27]. Podając H2 za pomocą metody iniekcyjnej HRS, można dostarczyć bardziej precyzyjną ilość H2. Ta metoda może złagodzić objawy, takie jak ból i gorączka u pacjentów z ostrymi chorobami skóry erytem [39]. Może być również stosowany w leczeniu pacjentów z infekcjami wirusowymi, nadciśnieniem tętniczym, uszkodzeniem wątroby, cukrzycą i różnymi innymi chorobami [6,32,40,41].

3.4. Podawanie wodoru przez dyfuzję: krople do oczu wodoru i kąpiel wodorowa

Krople do oczu bogate w wodoru są tworzone przez wlewkę H2 do roztworu solanki i mogą być stosowane bezpośrednio na powierzchnię oka. W kilku badaniach odnotowano poprawę o około 70 % powierzchni oka w wyniku ciągłego stosowania szkodników szkodnika H2 -rich eye.4243

Jeśli chodzi o kąpiel H2, H2 w ciepłej HRW może szybko przenikać przez skórę i tkanki, rozpraszając się w całym ciele przez przepływ krwi [32]. Może to zmniejszyć wygląd plam na ciele, rozjaśnić ciemne plamy i poprawić lipidowe markery metaboliczne i trzewny obszar tłuszczowy [44].

4. Wpływ H 2 na składniki odżywcze

Oprócz wpływu na zdrowie ludzkie, wodór wpływa również na wzrost roślin i wartość odżywczą upraw [45]. Ponadto stosowanie wodoru do upraw i żywności postojowych może wydłużyć ich okres trwałości i zachować ich właściwości jakościowe [46], [, [49], [50], [51], [53][53].

Zdolność wodoru molekularnego do ułatwienia oddzielania fitochemikaliów od źródła materiału roślinnego poprzez proces ekstrakcji została niedawno wykazana [54]. Wiele ostatnich doniesień ujawniło, że specyficzne właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne wodoru molekularnego sprawiają, że jest on bardzo skuteczny w ekstrakcji fenoli i przeciwutleniaczy [55]. Na przykład wykazano, że stosowanie HRW jako rozpuszczalnika poprawia ekstrakcję wielu fitochemikaliów, takich jak antocyjany, flawonoidy i kwasy fenolowe, z różnych upraw i części owocowych [[55], [57, 58, [. Ta nowa technika ekstrakcji doprowadziła do kilkukrotnego wzrostu substancji fenolowych, takich jak kwas galowy, pkwas pumarynowy, epikachina i rutyna [60]. Możliwe jest, że spożywanie HRW wraz z posiłkami roślinnymi może poprawić separację związków bioaktywnych podczas trawienia, co prowadzi do poprawy biodostępności [61]. Jednak ta hipoteza wymaga dalszych badań, aby potwierdzić jej ważność.

5. Wodór w terapii żywieniowej różnych chorób

Odżywka wodorowa jest rozwijającą się dziedziną o obiecującym potencjale jako naturalnej i ekologicznej alternatywy dla terapii chemicznych i radiologicznych. Podawanie H2 może pomóc w zapobieganiu i łagodzeniu różnych chorób, w tym zaburzeń sercowo-naczyniowych, oddechowych i metabolicznych, otyłości, problemów żołądkowo-jelitowych oraz zaburzeń mózgu i układu nerwowego (rys. 3).

Rys. 3. Choroby, w przypadku których stosuje się terapię żywieniową wodoru.

W odniesieniu do dawki i protokołu podania wodoru, do tej pory nie ma zdefiniowanej lub standardowej dawki ani protokołu. Naukowcy wykorzystali różne dawki i protokoły w swoich badaniach. Jednak Nakao i współpracownicy przedstawili następujący protokół podawania wody bogatej w wodór (HRW) w badaniu nad potencjalnym działaniem profilaktycznym i terapeutycznym HRW dla osób zagrożonych zespołem metabolicznym [62].

• - 300–400 ml 1 godz. przed śniadaniem
• - 300–400 ml 1 godz przed obiadem
• - 300–400 ml 2 godz. po obiedzie
• - 300–400 ml 1 godz. przed kolacją
• - 300–400 ml 30 min przed snem

W sumie osoby powinny spożywać 300–400 ml pięć razy dziennie, co stanowi 1,5–2 L HRW dziennie, co odpowiada dawce 1,65-2,6 mg H 2 / DNIA (Tabela 1).

Tabela 1. Wpływ molekularnego podawania wodoru na otyłość, cukrzycę i zespół metaboliczny.

Abrekwyt kule, białe tkanki tłuszczowej; beton PON-1, paraoksyoksona-1; BAT za burt, ambitiasta zaklęty, gregostronność pyłowa; HRA, tętnastość; FFA, wolne kwasy tłuszczowe; 4-HNE, 4-hydroksy-2-benanowy; PGPC, 1-palmiilowy, awangacja za burnatyn, altówkijny, abonizm, abonizm, abonizm107

5.1. Zastosowanie terapii żywieniowej w chorobach układu krążenia

Nadmierna produkcja wolnych rodników prowadzi do utleniania LDL i błon komórkowych wpływających na endotelinę-1, co prowadzi do zwężenia naczyń 1[1]. Dodatkowo, nadmierna produkcja ROS prowadzi do aktywacji różnych hipertroforycznych kinaz sygnalizacyjnych i czynników transkrypcyjnych, które promują wzrost mięśnia sercowego, reorganizację matrycy i dysfunkcję komórek 3[3].

Odżywianie odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu i zarządzaniu chorobami układu krążenia. Warunki te obejmują wysoki poziom trójglicerydów, wysoki poziom cholesterolu LDL, niski poziom cholesterolu HDL, uszkodzenie struktury i funkcji serca i naczyń krwionośnych, wysokie ciśnienie krwi, gromadzenie się tkanki tłuszczowej i przewlekłe zapalenie [[63], [64], [65]].

Badania wykazały, że dobrze zbilansowana i pożywna dieta, z niskim spożyciem mięsa i cukru oraz wysokim spożyciem owoców, warzyw, roślin strączkowych i zbożami, może znacznie zmniejszyć czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. Ponadto stwierdzono, że podejścia dietetyczne, takie jak diety śródziemnomorskie i DASH, są skuteczne w zmniejszaniu czynników ryzyka związanych z chorobami układu krążenia [65,66].

Odżywianie wodoru może być użytecznym narzędziem zapobiegawczym dla chorób sercowo-naczyniowych (Rys. 4). W badaniu przeprowadzonym w badaniu zbadano potencjalne korzyści sercowo-naczyniowe wynikające ze spożycia HRW u myszy z otyłością wywołaną dietą o wysokiej zawartości tłuszczu (DIO). Wyniki badania wykazały, że dwutygodniowe spożycie HRW nie doprowadziło do wzrostu poziomu glukozy we krwi lub masy ciała. Jednak spowodowało to różne pozytywne efekty, takie jak obniżona masa ciała, poprawa przerostu serca, zwężenie szerokości kardiomiocytów, rozszerzone naczynia włosowate i arterioles. Ponadto spożycie HRW przywróciło funkcję lewej komory do poziomów wyjściowych. Badanie wykazało również, że HRW aktywowało ekspansję, różnicowanie i mobilizację EPC, które utrzymywały homeostazę naczyniową. W rezultacie ujawniono, że podawanie HRW może wywierać wpływ na działanie układu sercowo-naczyniowego u myszy DIO [67].

Rys. 4. Wpływ terapii żywieniowej wodoru na choroby sercowo-naczyniowe.

W badaniu przeprowadzonym przez Song et al. (2013) wpływ spożycia HRW na strukturę, obecność i moc biologiczną lipoprotein surowicy oceniano u 20 pacjentów z zespołem metabolicznym. Badanie wykazało, że spożywanie 0,9-1,0 L HRW dziennie przez 10 tygodni obniżyło poziom cholesterolu całkowitego cholesterolu w surowicy i cholesterolu LDL, a także apolipoproteiny (apo) B100 i apoE. Ponadto w badaniu stwierdzono, że HRW znacznie poprawiła funkcjonalność HDL, chroniąc komórki śródbłonka przed apoptozą alfa (TNF) wywołaną przez nią nowotworem, hamując wywołaną przez TNF adhezję monocytów do komórek śródbłonkowych, stymulując wypływ cholesterolu z komórek pianki makrofagowej i chroniąc przed utlenianiem LDL. Badanie wykazało również zmniejszenie liczby substancji reaktywnych substancji reaktywnych kwasu tiibbitbituronowego w całym surowicy i LDL. Jednocześnie spożycie HRW zwiększyło poziom enzymu antyoksydacyjnego, tj. dysmutazy nadtlenkowej. W badaniu zaproponowano przyjmowanie HRW jako pomocne narzędzie do zapobiegania możliwym zespołowi metabolicznym poprzez zmniejszenie poziomu cholesterolu LDL w surowicy i ocen apoB, zmniejszenie stresu oksydacyjnego i poprawę funkcji HDL uszkodzonych przez dyslipidemię [68].

W innym niedawnym badaniu zbadano wpływ picia 0,9 L dziennie HRW w porównaniu z regularną wodą przez 10 tygodni u 68 pacjentów z wysokim poziomem cholesterolu. Chociaż we krwi nie było różnicy w poziomie cholesterolu HD, poziom przed-HDL wzrósł. Ponadto spożycie HRW poprawiło różne funkcje HDL, takie jak ochrona przed utlenianiem LDL, hamowanie utlenionego zapalenia wywołanego przez LDL oraz ochrona komórek śródbłonka przed utlenioną apoptozą wywołaną LDL. Badanie wykazało również, że picie HRW zmniejszyło poziom cholesterolu LDL (47,06% w porównaniu z. 23,53 %) i poziom cholesterolu całkowitego (47,06% w porównaniu z krwibą) 17,65 %) we krwi. Ponadto leczenie HRW znacznie zmniejszyło niektóre markery stresu zapalnego i oksydacyjnego zarówno w pełnym osoczu, jak i HDL corpuscles. Wyniki badań sugerują, że H 2 może potencjalnie zmniejszyć hipercholesterolemia i miażdżycę [69].

5.2. Zastosowanie terapii żywieniowej w leczeniu wzorze i zaburzeniach metabolicznych

Nadmierna produkcja wolnych rodników może powodować odstawienie bariery przewodu pokarmowego, powodując w ten sposób stan zapalny i utratę homeostazy redoks obserwowanej w niektórych chorobach przewodu pokarmowego i zaangażowanej w patogenezę kilku zaburzeń żołądkowo-jelitowych 2[2].

Osoby ze zdiagnozowanym zespołem metabolicznym (MetS), zaburzone tolerancja glukozy, cukrzyca i otyłość mają tendencję do wyższego poziomu glukozy w osoczu na czczo (powyżej 110 mg/dl), poziom trójglicerydów (powyżej 150 mg/dl) i niższy poziom cholesterolu HDL (poniżej 50 mg/dl u kobiet i 40 mg/dl u mężczyzn). Inne stany, takie jak nadciśnienie, wysoki CRP i otyłość brzuszna, również zostały powiązane z chorobami metabolicznymi [70,71].

Dzięki przestrzeganiu zdrowego stylu życia i nawyków żywieniowych można osiągnąć pozytywną poprawę chorób. Podczas omawiania modelu odżywczego, który może pomóc w tych chorobach, ważne jest, aby wspomnieć o zmniejszeniu spożycia tłuszczów nasyconych i zwiększeniu spożycia tłuszczów nienasyconych. Dieta śródziemnomorska jest dobrym przykładem, ponieważ zaleca zwiększenie spożycia owoców, warzyw, orzechów, roślin strączkowych, pełnych ziaren, ryb i błonnika, a także włączenie złożonych pokarmów bogatych w węglowodany, a także pokarmów bogatych w sterole i stanole [72]. Oprócz diety śródziemnomorskiej, inne style żywieniowe, które mają pozytywny wpływ na otyłość i choroby metaboliczne, obejmują diety wegańskie, wegetariańskie, koreańskie, paleolityczne, ketogeniczne i DASH [65,73].

Ostatnie badania wykazały, że H 2 może skutecznie leczyć choroby związane ze stresem oksydacyjnym, takie jak otyłość, cukrzyca i zespół metaboliczny (rys. 5). Można to zrobić za pomocą różnych metod podawania, takich jak wtrysk soli wodorowej, inhalacja gazu wodorowego i pobór HRW [37] (Tabela 1).

Rys. 5. Wpływ terapii żywieniowej wodoru na otyłość i choroby metaboliczne.

W podwójnie ślepym, kontrolowanym placebo badaniu pilotażowym Korovljev i współpracownicy (2018) zbadali wpływ wodoru molekularnego na stan hormonalny, skład ciała i funkcję mitochondriów u 10 otyłych kobiet w średnim wieku. Podczas badania uczestnicy otrzymywali tabletkę mineralną podającą około 1,6 mg H 2 lub kapsułkę placebo codziennie przez cztery tygodnie. Chociaż nie stwierdzono istotnych różnic między grupami leczenia i kontrolnymi w zakresie zmian masy ciała, wskaźnika masy ciała i obwodu ciała, leczenie wodorowe znacznie zmniejszyło wskaźnik tłuszczu w ramieniu (z 9,7 % do 6,0 %) i odsetek masy ciała (od 3,2% do 0,9%) w porównaniu z grupą placebo. Ponadto po interwencji H 2 stwierdzono znaczące zmniejszenie stężenia trójglicerydów w surowicy (21,3% w porównaniu z tą intencją). 6,5 %), podczas gdy inne lipidy we krwi nie zmieniły się podczas badania. Poziom insuliny w surowicy na czczo zmniejszył się o 5,4% po interwencji wodoru, podczas gdy w grupie placebo wzrósł o 29,3 %. Badanie sugeruje, że doustnie wodorowy wodór, jako połączenie minerałów wytwarzających wodór, może być pomocnym narzędziem do kontrolowania składu ciała i insulinooporności u osób z nadwagą [74].

W niedawnym badaniu zbadano potencjalne korzyści ze spożycia HRW na metabolizm glukozy i lipidów, stany zapalne i stres oksydacyjny u myszy z cukrzycą typu 2 (DM2). W badaniu wykorzystano dobrze wymodelowane myszy T2DM w dwóch grupach. Pierwsza grupa była karmiona dietą wysokotłuszczową i spożywała oczyszczoną wodę lub HRW w dawce 1,0 mg / l. Grupa kontrolna obejmowała normalne myszy, które stosowały regularną dietę i spożywały oczyszczoną wodę. Po trzech tygodniach leczenia oceniano wiele biomarkerów w celu oceny metabolizmu glukozy i lipidów, stanów zapalnych, stresu oksydacyjnego i innych czynników. Wyniki pokazały, że spożycie HRW może pomóc złagodzić wzrost glukozy, całkowitego cholesterolu, stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego. Ponadto HRW może również poprawić zaburzenia wątroby, nerek i śledziony spowodowane hiperglikemią. W badaniu stwierdzono, że codzienne spożywanie HRW przez pacjentów z cukrzycą typu 2 może potencjalnie poprawić ich stan [75].

W innym badaniu klinicznym zbadano wpływ picia HRW na pacjentów z metabolizmem lipidów, metabolizmem glukozy i DM2 lub upośledzoną tolerancją glukozy (IGT). Badaniem objęto 30 pacjentów z DM typu 2, którzy przeszli terapię dietetyczną i ćwiczenia oraz 6 pacjentów z IGT. Pacjenci zostali losowo podzieleni na dwie grupy: jedna grupa otrzymywała 900 ml HRW codziennie przez 8 tygodni z 12-tygodniowym okresem wypłukiwania, a druga grupa otrzymywała 900 ml czystej wody placebo. Badanie wykazało, że picie HRW wiązało się ze znacznym spadkiem (15,5%) w zmodyfikowanym cholesterolu lipoprotein o niskiej gęstości (LDL) i 8-izoprostanu w moczu. Spożycie HRW prowadziło również do tendencji do zmniejszania stężenia utlenionych LDL i wolnych kwasów tłuszczowych w surowicy oraz wzrostu stężenia adiponektyny i pozakomórkowej dysmutazy ponadtlenkowej. Picie HRW znormalizowało doustny test tolerancji glukozy u 4 z 6 pacjentów z IGT. Odkrycia te sugerują, że picie HRW może odgrywać korzystną rolę w zapobieganiu cukrzycy typu 2 i insulinooporności [76].

W badaniu badano wpływ picia HRW na cukrzycę typu 2 u myszy otyłych / b / b, pozbawionych funkcjonalnych receptorów leptyny. Wyniki pokazały, że spożycie HRW znacznie zmniejszyło stres oksydacyjny w wątrobie i stłuszczenie wątroby wywołane przez dietę wysokotłuszczową. Ponadto długotrwałe spożywanie HRW znacznie kontrolowało masę ciała i tłuszcz bez zwiększania diety lub spożycia wody. Ponadto stwierdzono, że HRW zmniejsza poziom glukozy, insuliny i trójglicerydów w osoczu, zwiększa ekspresję FGF21, hormonu, który zwiększa spożycie glukozy i kwasów tłuszczowych oraz stymuluje metabolizm energetyczny. Odkrycia te wskazują, że spożycie HRW ma potencjalne korzyści w celu poprawy otyłości, cukrzycy i zespołu metabolicznego [37].

Przeprowadzono randomizowane, podwójnie ślepe, kontrolowane placebo badanie na 60 osobach, u których zdiagnozowano zespół metaboliczny. Badanie obejmowało początkowy tygodniowy okres obserwacji w celu zarejestrowania wyjściowych danych klinicznych. Następnie nastąpiła 24-tygodniowa faza leczenia, w której uczestnicy zostali losowo przydzieleni do otrzymywania placebo lub wysoce skoncentrowanej HRW (> 5,5 mmol H 2 dziennie) poprzez randomizację. W badaniu stwierdzono, że podawanie HRW o wysokiej koncentracji może znacznie obniżyć poziom cholesterolu we krwi i glukozy, złagodzić hemoglobinę w surowicy A1c oraz poprawić stan zapalny i biomarkery homeostazy redoks w porównaniu z grupą placebo. Ponadto HRW nieznacznie wpłynęła na wskaźnik masy ciała i redukcję stosunku talii do bioder. Na podstawie tych ustaleń raport sugerował, że HRW o wysokim stężeniu może mieć potencjał jako podejście terapeutyczne w celu złagodzenia czynników ryzyka związanych z zespołem metabolicznym [77].

Inne badanie przeprowadzono na 20 osobach zagrożonych zespołem metabolicznym. Uczestnicy zostali poproszeni o konsumpcję HRW przez dwa miesiące. Badanie wykazało, że to spożycie HRW zwiększyło enzym antyoksydacyjny, czyli dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), w moczu o 39 % i zmniejszyło substancje reaktywne kwasu tijbarbiturowego (TBARS) o 43%. Ponadto uczestnicy doświadczyli 13-procentowego zmniejszenia stężenia cholesterolu całkowitego / cholesterolu DL w stosunku do wartości wyjściowej do 4 tygodnia, a także zaobserwowano 8-procentowy wzrost poziomu cholesterolu HDL. Badanie wykazało, że picie HRW może być metodą profilaktyczną i terapeutyczną dla zespołu metabolicznego [78].

W innym badaniu zbadano wpływ kąpieli HRW na tkankę tłuszczową narządową i utratę wagi. Uczestnicy byli zanurzeni w ciepłej łaźni wodnej wodorowej przez 10 minut dziennie przez miesiąc. Nie wprowadzili żadnych zmian w diecie lub schemacie ćwiczeń. Wyniki pokazały, że obwód brzuszny dwóch osób znacznie spadł po miesiącu. Obwód brzucha jednej osoby zmniejszył się z 91 do 82 cm, a druga osoba zmniejszyła się z 79 do 74 cm. Zmarszczki w brzuchu zniknęły, a ich brzuch stały się mocniejsze. Po trzech miesiącach wewnętrzny obszar tłuszczowy tych osób również znacznie się zmniejszył. Wewnętrzna powierzchnia tłuszczu jednej osoby zmniejszyła się z 99 cm 2 do 76 cm 2, a druga zmniejszyła się z 47 cm 2 do 36 cm 22. Badanie sugeruje, że kąpiel wodorowa może skutecznie przenikać do skóry i docierać do narządów wewnętrznych ciała, poprawiając w ten sposób obszar tłuszczu trzewnego i lipidowe markery metaboliczne [44].

Wrzodowe zapalenie jelita grubego (UC) jest powszechną chorobą, która wpływa na odbytnicę i błonę śluzową jelita grubego, powodując silny ból brzucha, wzdęcia, osłabienie i biegunkę. Stwierdzono, że wysokoenergetyczna dieta wysokobiałkowa (15–20% dziennej energii) bogata w witaminy i minerały oraz o niskiej zawartości tłuszczu i błonnika ma korzyści terapeutyczne dla osób z tą chorobą. Badania wykazały również, że średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe i kwasy tłuszczowe n-3 mają pozytywny wpływ na tych pacjentów [79].

Przeprowadzono badanie na myszach w celu zbadania wpływu i mechanizmu H 2 w przewlekłym wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego. Mylnie zostały podzielone na trzy grupy: grupę kontrolną (NC), grupę UC (Dextran Sulfate Sodium, DSS) oraz grupę (DSS + HRW) leczoną HRW (0,8 ppm) i DSS. Pod koniec badania myszy w grupie DSS wykazywały typowe objawy kliniczne zapalenia jelita grubego. Jednocześnie leczenie HRW częściowo łagodziło objawy zapalenia jelita grubego, poprawiło zmiany histopatologiczne, znacznie zwiększyło stężenie glutationu (GSH) i obniżyło poziom TNF-a. Leczenie HRW znacznie hamowało również Clostridium perfringens, Enterococcus faecalis i Bacteroides fragilis, zbliżając ich poziom do poziomu z grupy NC. Analiza mikromacierzy wykazała znaczące zmiany w 252 genach po leczeniu HRW w porównaniu z samą grupą leczoną DSS, z 17 genami związanymi ze stanem zapalnym, w tym 9 genów stymulowanych interferonami (ISG). Stwierdzono, że HRW wykazuje częściowe łagodzenie stanów zapalnych, stresu oksydacyjnego i dysbiozy u myszy z przewlekłym wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego (UC) wywołanym przez siarczan sodu dekstrannu (DSS) [80].

W badaniu badającym wpływ H 2 na UC, myszom wstrzykiwano 10 lub 20 ml/kg soli solnej bogatej w wodór co dwa dni przez dwa tygodnie. Leczenie HRS spowodowało zmniejszenie utraty wagi, zmniejszoną biegunkę i złagodzenie uszkodzenia błony śluzowej kolonii u myszy UC [81].

5.3. Zastosowanie terapii żywieniowej wodoru w chorobach wątroby

Wątroba jest jednym z głównych celów ataku wolnych rodników ze względu na jej bezpośrednie zaangażowanie w procesy metaboliczne. Wolne rodniki uszkadzają błony hepatocytowe, co z kolei powoduje odkładanie się kolagenu w hepatocytach i ostatecznie powoduje zwłóknienie wątroby i marskość wątroby 1[1].

Wątroba odgrywa kluczową rolę w metabolizmie żywieniowym, pełniąc podstawowe funkcje, takie jak przechowywanie glikogenu, detoksykacja i synteza białek. Funkcje te są upośledzone w chorobach wątroby, powodując różne zaburzenia metaboliczne. Degradacja stanu odżywienia tych pacjentów może prowadzić do postępu choroby. Dlatego poradnictwo dietetyczne i terapia żywieniowa mogą być pomocne w leczeniu niektórych chorób wątroby [82].

Bezalkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby (NAFLD) jest spowodowana nadmiernym spożyciem tłuszczów nasyconych, soli i fruktozy w diecie osoby, co prowadzi do takich stanów, jak otyłość, oporność na insulinę i gromadzenie się trójglicerydów w komórkach wątroby. Dlatego terapia żywieniowa ma kluczowe znaczenie w leczeniu NAFLD. Nie ma jednego programu dietetycznego, który można zastosować do wszystkich pacjentów z NAFLD. Stwierdzono jednak, że zbilansowana dieta składająca się z pełnych ziaren, owoców, warzyw i ryb, z ograniczonym spożyciem tłuszczów nasyconych, soli i fruktozy, ma korzystny wpływ na chorobę [82,83].

Wirusowe zapalenie wątroby jest chorobą wątroby, która może powodować niedożywienie u pacjentów. Aby temu zapobiec, zalecana jest dieta bogata w białko i energia, przy czym węglowodany stanowią około 55–60 % dziennej energii, tłuszcze stanowiące 25–40 %, a białka przyczyniają się 2–3 g/kg/dobę. Ta dieta powinna być również bogata w witaminy. Dla osób z przewlekłym wirusowym zapaleniem wątroby typu C, medyczna terapia żywieniowa może zwiększyć skuteczność leczenia przeciwwirusowego. Wykazano, że spożycie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych n-3 (PUFA) hamuje replikację HCV, a dieta niskożelazna może pomóc w zmniejszeniu uszkodzenia wątroby. W przypadku marskości wątroby, która jest najbardziej zaawansowanym stadium przewlekłego zapalenia wątroby, mogą pojawić się problemy żywieniowe i skomplikować stan pacjenta i rokowanie. Dlatego terapia żywieniowa ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania tym powikłaniom.

Badanie na myszach oceniało wpływ HRW i elektrolizy wody alkalicznej (EAW) na NAFLD indukowaną przez dietę wysokotłuszczową. Odkrycia wykazały, że HRW skutecznie zmniejszał gromadzenie się lipidów w wątrobie, stan zapalny i ekspresję CD36. Jednak ani EAW, ani HRW o niskim stężeniu wodoru nie miały korzystnego wpływu na NAFLD. W badaniu stwierdzono, że wodór (H 22) jest aktywnym środkiem terapeutycznym w EAW i może łagodzić NAFLD indukowany przez HFD u myszy [84]. Ośmiotygodniowe, podwójnie zaślepione, z randomizowanym badaniem klinicznym z udziałem 30 pacjentów z NAFLD wykazało, że HRW zmniejszyła masę ciała i BMI. Miał również tendencję do poprawy profilu lipidowego i ma rozbieżne działanie przeciwutleniające i przeciwzapalne [85].

Przeprowadzono badanie w celu zbadania wpływu HRW na osoby z przewlekłym zapaleniem wątroby typu B (CHB). W badaniu losowo przydzielono 60 pacjentów, u których zdiagnozowano przewlekłe zapalenie wątroby typu B do rutynowej grupy terapeutycznej lub grupy terapii wodorowej. Pacjenci w grupie leczonej kontrolni otrzymywali standardową opiekę, podczas gdy pacjenci w grupie terapii wodorowej spożywali HRW doustnie (1200–1800 ml/dobę, dwa razy dziennie) przez 6 tygodni oprócz standardowej opieki. Badanie objęło również grupę kontrolną 30 zdrowych osób do celów porównawczych. Po eksperymencie grupa kontrolna wykazała nieistotną zmianę w naprężeniu oksydacyjnym, podczas gdy grupa obróbczy wodoru wykazała znaczną poprawę. Funkcje wątroby wykazały znaczną poprawę, a po leczeniu zaobserwowano znaczne obniżenie poziomu DNA wirusa zapalenia wątroby typu B. Chociaż między obiema grupami zaobserwowano nieznaczną różnicę w stresie oksydacyjnym, grupy kontrolne i wodorowe wykazały poprawę temperatury wątroby i poziomu DNA wirusa zapalenia wątroby typu B. Zgodnie z tymi odkryciami, HRW znacznie zmniejszał stres oksydacyjny u pacjentów z przewlekłym wirusowym zapaleniem wątroby typu B. Zaleca się jednak dalsze badania z długotrwałym leczeniem w celu potwierdzenia wpływu HRW na czynność wątroby i poziom DNA wirusa zapalenia wątroby typu B [86].

5.4. Zastosowanie terapeutyki żywieniowej w chorobach układu oddechowego

Produkcja reaktywnych form tlenu (ROS) może wyczerpać przeciwutleniacze płucne, takie jak glutation, prowadząc do różnych chorób płuc.41 Należą do nich astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP), ostre uszkodzenie płuc, zwłóknienie płuc i rak płuc. Stres oksydacyjny jest kluczowym czynnikiem w reakcjach zapalnych związanych z chorobami płuc, ponieważ powoduje wzrost współczynników transkrypcyjnych wrażliwych na redoksoksy, które promują ekspresję genów prozapalnych. Ponadto sam stan zapalny może dodatkowo przyczyniać się do stresu oksydacyjnego w płucach [10,41,87].

Kilka chorób układu oddechowego może mieć wpływ na zdrowie danej osoby. Należą do nich choroby płuc zawodowe, alergie oddechowe, przewlekła obturacyjna choroba płuc, zespół bezdechu sennego, astma i nadciśnienie płucne. Choroby te mogą powodować przewlekłe zapalenie, nieprawidłową reakcję na uraz, duszność, zmniejszoną tolerancję ćwiczeń, przedwczesne starzenie się i utratę makrofagów, limfocytów T i neutrofili płuc. Warunki te mogą również prowadzić do nadmiernej aktywacji fibroblastów, które mogą negatywnie wpływać na zdrowie układu oddechowego [88]. Osoby z chorobami układu oddechowego zwiększyły zapotrzebowanie na energię. Trudności w oddychaniu pojawiają się z powodu gromadzenia się dwutlenku węgla w płucach. Wysokie spożycie białka jest konieczne w celu ochrony i naprawy płuc i tkanki mięśniowej, zaspokajając 15–20 % dziennego zapotrzebowania na energię (1,1-1,7 g/kg). Tłuszcz powinien obejmować 30–45 % dziennego zapotrzebowania na energię, a należy unikać tłuszczów nasyconych. Pacjenci z chorobami układu oddechowego potrzebują witamin i minerałów, takich jak witamina C, magnez i wapń. Ponadto witamina D i K powinny być przyjmowane w przypadku zmniejszenia gęstości mineralnej kości. Dieta powinna ograniczyć spożycie sodu i płynów dla osób z obrzękiem, jednocześnie zwiększając potas. Spersonalizowane terapia żywieniowa pozytywnie wpływa na pacjentów z chorobami układu oddechowego [89].

Przeprowadzono badanie w celu oceny pozytywnego wpływu gazu wodorowego na uszkodzenia płuc spowodowane narażeniem na dym papierosowy (CS) u myszy. W badaniu wykorzystano mysy model przewlekłej obturacyjnej choroby płuc, w którym myszy były narażone na CS przez 8 tygodni i podawano HRW. Wyniki pokazały, że podawanie HRW miało wpływ na uszkodzenie płuc wywołane przez CS, o czym świadczy zmniejszenie średniego przechwytywania liniowego i destrukcyjnego wskaźnika płuc. Ponadto podawanie HRW znacznie poprawiło statyczną zgodność z płucami u myszy narażonych na działanie CS w porównaniu z ich odpowiednikami nieleczonymi wodorem. Ponadto myszy leczone przez HRW wykazywały obniżone poziomy markerów związanych z oksydacyjnym uszkodzeniem DNA, takich jak fosforylowany histon H2AX i 8-hydroksy-2-deoksyloksy-nozolinozyna, a także markery wskazujące na starzenie się, takie jak inhibitor kinazy zależne od cykliny 2A, 1 i . Odkrycia te wskazują, że HRW może potencjalnie złagodzić zagłębną rozedomę wywołaną przez CS poprzez zmniejszenie uszkodzeń oksydacyjnych DNA i przedwczesnego starzenia się komórek w płucach [90].

Badanie sugeruje, że H 2 może być w stanie zmniejszyć uszkodzenie płuc spowodowane podwiązaniem skali i nakłucie (CLP) u szczurów. Badanie wykazało, że zwierzęta poddane CLP doświadczyły zapalenia i dysfunkcji wymiany gazów w płucach. Jednak bogate w wodór leczenie solankowe znacznie poprawiło uszkodzenie płuc, zmniejszając zawartość wody w płucach i infiltrację neutrofili, poprawiając wymianę gazu i zmiany histologiczne w płucach. H 2 zmniejszył również peroksydację lipidów i utlenianie DNA w tkance płucnej poprzez zmniejszenie zawartości nitrotyzyny. Ponadto H 2 działał jako przeciwutleniacz, utrzymując aktywność dysmutazy nadtlenkowej w obecności CLP. Leczenie HRS hamowało również aktywację p-p38 i NF-B, jednocześnie hamując produkcję kilku mediatorów prozapalnych, co wykazało, że wstrzyknięcie otrzewnowe otrzewnowe wstrzyknięcie HRS poprawiło oceny histologiczne i funkcjonalne w modelu szczurów ostrym urazu płuc wywołanego przez CLP [91].

5.5. Zastosowanie terapii żywieniowej wodoru w chorobach mózgu i układu nerwowego

Mózg obficie wytwarza ROS, który może powodować zaburzenia neurologiczne, takie jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i stwardnienie zanikowe boczne [92].

Niektóre choroby są spowodowane stopniową degeneracją neuronów, co prowadzi do utraty funkcjonalnej i strukturalnej. Niektóre przykłady takich schorzeń obejmują chorobę Alzheimera, chorobę Parkinsona, schizofrenię, stwardnienie rozsiane i depresję. Jednak niektóre diety, takie jak dieta śródziemnomorska, dieta ketogeniczna lub dieta DASH, mogą mieć korzystne działanie w leczeniu tych warunków [[93], [95], 96]]. Dieta żywieniowa medyczna powinna składać się głównie z owoców, warzyw, orzechów, przypraw i roślin strączkowych. Produkty te zawierają elementy przeciwzapalne, takie jak polifenole, witaminy, niezbędne minerały, kwasy tłuszczowe omega-3 i probiotyki. Spożywanie wielu z tych produktów w diecie korzystnie wpływa na zdrowie mózgu i zmniejsza ryzyko chorób neurologicznych [[93], [94], [95],97].

Podczas badania trwającego siedem miesięcy, HRW leczyła potrójnie transgeniczną chorobę Alzheimera u myszy. Badanie wykazało, że spożycie HRW zapobiegło utracie synaptasów i śmierci neuronalnej, hamowało tworzenie się plamek starczych i zmniejszyło hiperfosforyczne plątaniny neurofibrylnicze u myszy. Ponadto spożycie HRW poprawiło zaburzenia metabolizmu energii w mózgu, zajęło się nierównowagą w flory jelitowej i złagodziło reakcje zapalne [98].

W badaniu klinicznym 48 pacjentów z chorobą Parkinsona zostało losowo podzielonych na dwie grupy. Wszyscy pacjenci byli już poddawani leczeniu lewodopy. Jedna grupa pił 1 L HRW codziennie, podczas gdy druga piła normalną wodę. Po 48 tygodniach przeprowadzono oceny kliniczne przy użyciu oceny wyników badania choroby Parkinsona (UPDRS), który ocenia zarówno objawy motoryczne, jak i niemotoryczne u pacjentów z chorobą Parkinsona. Wyniki pokazały, że grupa kontrolna wykazała pogorszenie objawów, podczas gdy grupa spożywająca HRW wykazała znaczną poprawę objawów [99].

W badaniu myszy były narażone na łagodny i nieprzewidywalny stres przez cztery tygodnie i karmiły HRW w tym czasie. Badanie wykazało, że myszy, które spożywały HRW, wykazywały mniej objawów depresji niż te, które tego nie robiły. Stwierdzono również, że spożycie HRW hamuje aktywację zapalną, co spowodowało niższy poziom białka IL-1 i produkcji ROS [100].

6. Wnioski

Nadprodukcja wolnych rodników z różnych czynników wewnętrznych i zewnętrznych prowadzi do stresu oksydacyjnego, który może zmieniać homeostazę i skład strukturalny licznych składników komórkowych i narządów, powodując różne zaburzenia i choroby.

Wodór molekularny ma właściwości przeciwzapalne, selektywne przeciwutleniacze oraz łatwe właściwości dyfuzyjne i penetracyjne. Badania wykazały, że wodór molekularny ma korzyści dla kontroli masy ciała, stanu zapalnego, markerów metabolicznych i chorób bez niepożądanych skutków ubocznych. Większość badań dotyczących stosowania wodoru molekularnego w celu łagodzenia chorób sugeruje, że wodór może przynieść korzyści zdrowotne ze względu na jego specyficzne właściwości biologiczne. Nie zostało jeszcze dokładnie zbadane zastosowanie molekularnego wodoru w terapii żywieniowej chorób. Jednak wyniki uzyskane z ostatnich badań eksperymentalnych i klinicznych sugerują, że H2 może być obiecującą terapią żywieniową dla różnych chorób. Należy jednak przeprowadzić długoterminowe badania w celu podania wodoru molekularnego w określonych protokołach.

Link do pełnego raportu