Działanie podobne do Antyoksydacji
Początkowo sugerowano, że korzystne działanie wodoru wynika z przeciwutleniacza, ponieważ wodór selektywnie neutralizuje cytotoksyczne rodniki hydroksylowe in vitro. Jednakże, chociaż H2 redukuje rodniki *OH, jak wykazano w różnych systemach, może to nie nastąpić poprzez bezpośrednie wychwytywanie, a także nie może w pełni wyjaśnić wszystkich zalet wodoru. Na przykład w kontrolowanym placebo badaniu z podwójnie ślepą próbą dotyczącym reumatoidalnego zapalenia stawów wodór miał efekt szczątkowy, który nadal poprawiał objawy choroby przez cztery tygodnie po zakończeniu podawania wodoru. Wiele badań na komórkach pokazuje również, że wstępne traktowanie wodorem ma wyraźne korzystne efekty, nawet jeśli atak (np. toksyna, promieniowanie, uraz itp.) jest podawany długo po tym, jak cały wodór rozproszył się z układu. Do tego,7 M -1 sec -1 )], a stężenie wodoru na poziomie komórkowym jest również dość niskie (poziomy mikromolarne), co sprawia, że jest mało prawdopodobne, aby H 2 mógł skutecznie konkurować z licznymi innymi nukleofilowymi celami komórki. Wreszcie, gdyby mechanizm był przede wszystkim związany z wychwytywaniem rodników hydroksylowych, powinniśmy zaobserwować większy efekt wdychania w porównaniu z piciem, ale nie zawsze tak jest. Krótko mówiąc, uważamy za niedokładne lub przynajmniej niepełne twierdzenie, że korzyści płynące z wodoru wynikają z jego bezpośredniego działania jako silnego przeciwutleniacza. Rzeczywiście, wodór jest selektywny, ponieważ jest bardzo słabym przeciwutleniaczem, a zatem nie neutralizuje ważnych ROSlub zakłócać ważne biologiczne cząsteczki sygnałowe. Niemniej jednak badanie znacznika metabolicznego z użyciem gazowego deuteru wykazało, że w warunkach fizjologicznych gazowy deuter jest utleniany, a szybkość utleniania wodoru wzrasta wraz ze wzrostem stresu oksydacyjnego, ale mechanizm fizykochemiczny tego procesu może nadal nie być bezpośrednim zmiataniem rodników. Jednak nie wszystkie badania pokazują, że wodór jest utleniany przez tkanki ssaków, a także doniesiono, że gazowy deuter nie wywierał efektu terapeutycznego w badanym modelu, podczas gdy 1 H tak (dane niepublikowane).
Ścieżka NRF2
W przeciwieństwie do konwencjonalnych przeciwutleniaczy [34], wodór ma zdolność zmniejszania nadmiernego stresu oksydacyjnego [23], ale tylko w warunkach, w których komórka doświadcza nienormalnie wysokiego poziomu stresu oksydacyjnego, który byłby szkodliwy, a nie hormonalny.
Jednym z mechanizmów wykorzystywanych przez wodór do ochrony przed uszkodzeniami oksydacyjnymi jest aktywacja układu Nrf2-Keap1, a następnie indukcja szlaku elementu odpowiedzi antyoksydacyjnej (ARE), który prowadzi do produkcji różnych białek cytoprotekcyjnych, takich jak glutation, katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa, peroksydaza glutationowa, oksygenaza hemu-1 itp. W niektórych modelach chorób korzyści z wodoru są negowane przez nokaut genu Nrf2], wyciszanie genów Nrf2 za pomocą iRNA [39] lub farmakologiczne blokowanie szlaku Nrf2. Co ważne, wodór aktywuje szlak Nrf2 tylko wtedy, gdy następuje atak (np. toksyna, uraz itp.), w przeciwieństwie do konstytutywnego działania jako promotor, co może być szkodliwe. Sposób, w jaki wodór aktywuje szlak Nrf2, pozostaje niejasny.
Modulacja komórek
Poza potencjalnym wychwytywaniem rodników hydroksylowych i/lub aktywacją szlaku Nrf2, wodór może łagodzić stres oksydacyjny poprzez efekt modulacji komórek i zmniejszać tworzenie wolnych rodników, na przykład poprzez obniżanie poziomu układu oksydazy NADPH . Różne modulujące działanie wodoru na komórki są odpowiedzialne za pośredniczenie w działaniu przeciwzapalnym, przeciwalergicznym i przeciw otyłości. Wykazano, że wodór obniża poziom cytokin prozapalnych (np. IL-1, IL-6, IL-8 itp.), osłabia aktywację TNF-α, NF-kB, NFAT, NLRP3, HMGB1 i inne mediatory stanu zapalnego. Dodatkowo wodór ma korzystny wpływ na otyłość i metabolizm poprzez zwiększenie ekspresji FGF21, PGC-1a, PPARa i innych. Dodatkowe 2 cząsteczki przekaźnikowe lub czynniki transkrypcyjne, na które wpływ ma wodór, obejmują grelinę, JNK-1, ERK1/2, PKC, GSK, TXNIP, STAT3, ASK1, MEK, SIRT1 i wielu innych. Ponad 200 biomolekuł jest zmienianych przez podawanie wodoru, w tym ponad 1000 ekspresji genów.
Cele i Regulatory
Jednak główne cele i główne regulatory odpowiedzialne za te zmiany są nadal nieuchwytne. Istnieje wiele systemów sprzężenia zwrotnego i pętli, które należy wziąć pod uwagę, co utrudnia określenie, czy wykrywamy przyczynę, czy skutek podania wodoru.
Dokładny mechanizm, w jaki wodór moduluje transdukcję sygnału, ekspresję genów i fosforylację białek, jest nadal badany. Niedawna publikacja w Scientific Reports dostarcza dobrych dowodów sugerujących, że jednym z mechanizmów, dzięki którym wodór osiąga różne efekty modulujące komórki, jest modyfikacja peroksydacji lipidów w błonie komórkowej. W hodowanych komórkach, w biologicznie istotnych stężeniach, wodór tłumił peroksydację zależną od reakcji łańcuchowej wolnych rodników i przywracał indukowaną przez Ca 2+ ekspresję genów, co określono za pomocą kompleksowej analizy mikromacierzy.
Naukowe rozpoznanie Wodoru
Chociaż główne cele lub dokładne mechanizmy biochemiczne wodoru nadal nie są w pełni poznane, efekt terapeutyczny w komórkach, tkankach, zwierzętach, ludziach, a nawet roślinach staje się powszechnie akceptowany ze względu na obecnie ponad 500 recenzowanych artykułów i 1600 naukowców zajmujących się medycznymi skutkami wodoru. Jakość publikacji również się poprawia, a średni współczynnik wpływu (IF) czasopism publikujących wodór wynosi około 3. Poniższa tabela przedstawia kilka badań opublikowanych w czasopismach o wyższym IF, które wahają się od sześciu do 27.