Во время окислительного стресса избыточный уровень активных форм кислорода превышает способность клетки обеспечить эффективный антиоксидантный ответ. Окислительный стресс может стать причиной накопления окислительных повреждений в макромолекулах (липидах, ДНК и белках) и в конечном итоге привести к функциональным нарушениям возрастно-ассоциированного характера. Геномная нестабильность является общим знаменателем старения. Согласно исследованиям in vitro, активные формы кислорода могут повредить ДНК путем окисления нуклеотидных оснований и нарушения репликации и вызвать разрывы нитей митохондриальной ДНК.
Одним из терапевтических агентов, способных противостоять окислительному стрессу, служит молекулярный водород (H₂). Он рассматривается как новый тип природного антиоксиданта с низкой способностью вступать в реакции с большинством биомолекул, что имеет весомое преимущество.
В 2007 г. японские ученые обнаружили, что вдыхание низкой концентрации H₂ может значительно замедлить ишемически-реперфузионное повреждение головного мозга при инсульте у крыс за счет буферизации окислительного стресса. В связи с этим биомедицинские эффекты H₂, в основном антиоксидантные, противовоспалительные и антиапоптотические, были изучены в многочисленных лабораторных и клинических исследованиях. За последние 20 лет были опубликованы 2000 научных статей, посвященных изучению влияния H₂ на все системы организма человека и охватывающих патогенез более 170 заболеваний системного характера.
Следует отметить, что в 2016 г. министр здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии принял решение о признании водорода медицинским газом. В седьмом издании Китайского клинического руководства по диагностике и лечению пневмонии COVID-19 (2020), выпущенном Национальной комиссией здравоохранения Китая, рекомендуется респираторная терапия с использованием газовой смеси кислорода и водорода. В рекомендации признается эффективность водорода при лечении респираторных заболеваний.
Эндогенный H₂ вырабатывается кишечными бактериями как побочный продукт анаэробного метаболизма и является основным газовым маркером ферментации углеводов. Микроорганизмы производят H₂ в результате реакции газообмена воды с монооксидом углерода (CO): CO + H₂O → CO₂ + H₂.
Благодаря низкой молекулярной массе и отсутствию полярности H₂ может быстро проникать через клеточную мембрану и распространяться в цитоплазме, достигая ядра и других органелл. Более того, H₂ проходит через гематоэнцефалический барьер, хотя для большинства антиоксидантов это невозможно.
Поскольку H₂ привычен для организма, до сих пор не было зарегистрировано цитотоксических явлений. H₂ также не оказывает прямого воздействия на физиологические показатели, такие как температура тела, артериальное давление, водородный показатель (pH) или парциальное давление кислорода (pO₂).
Применения H₂ в антивозрастной медицине связано с его антиоксидантными, противовоспалительными свойствами, а также со способностью модулировать процесс апоптоза.
Механизм антиоксидантного действия H₂ включает несколько звеньев.
Противовоспалительное действие H₂ обусловлено рядом эффектов.
Апоптоз играет незаменимую роль как в физиологических, так и в патологических условиях.
Старение ассоциируется со снижением активности апоптоза и увеличением количества стареющих клеток. Повышение устойчивости к апоптозу в процессе старения может привести к выживанию постмитотических клеток, потерявших способность делиться.
H₂ оказывает модулирующее действие на апоптоз при различных заболеваниях. В большинстве случаев H₂ защищает ткани от повреждения за счет антиапоптотических эффектов, таких как подавление экспрессии проапоптотических факторов Bax, каспазы-3, каспазы-8 и каспазы-12, ингибирование сигнального пути p53 и повышение уровня антиапоптотических факторов (Bcl-2 и Bcl-xl).
Противовоспалительное, антиоксидантное действие H₂ и его способность модулировать процесс апоптоза нашли широкое применение в терапии возраст-ассоциированных заболеваний.
Разработаны различные способы введения H₂ в организм человека:
Существуют несколько факторов, которые могут ограничить клиническое применение H₂. Например, H₂ считается небезопасным при концентрации 4%, которая является взрывоопасной и может оказывать цитотоксическое действие. При ингаляции Н₂ концентрация увеличивается медленнее по сравнению с другими способами введения.
Использование воды, насыщенной водородом, является самым простым, недорогим и безопасным методом. Водородная вода — это обычная питьевая H₂O, которая имеет в своем составе растворенный газообразный водород (H₂).
Zanini D. и соавт. исследовали влияние 6-месячного приема внутрь обогащенной H₂ воды на ряд молекулярных и фенотипических биомаркеров старения. В выборку были включены 40 участников (20 мужчин и 20 женщин) в возрасте 70 лет и старше. Участники были разделены на две группы:
Биомаркеры оценивались на исходном уровне и через 6 мес. водородной терапии. Были проанализированы следующие показатели:
У участников, принимавших обогащенную H₂ воду, было выявлено значимое удлинение теломер после водородной терапии (с 0,99 ± 0,15 в исходном состоянии до 1,02 ± 0,26 в последующем). В контрольной группе в течение 6 мес. произошло уменьшение средней длины теломер (с 0,92 ± 0,27 до 0,79 ± 0,15). Экспрессия маркера метилирования ДНК* (tet methylcytosine dioxygenase 2; TET2) при 6-месячном наблюдении увеличилась в обеих группах, но степень повышения была значительно выше в экспериментальной группе (с 0,81 ± 0,52 в исходном состоянии до 1,62 ± 0,66 по окончании терапии) по сравнению с контрольной группой (с 1,13 ± 0,82 до 1,76 ± 0,87). Аналогичным образом в экспериментальной группе наблюдалось значимое увеличение степени метилирования (с 120,6 ± 39,8 нг в исходном состоянии до 126,6 ± 33,8 нг по окончании терапии), а в контрольной группе — уменьшение (с 133,6 ± 52,9 нг до 121,2 ± 38,4 нг). (Метилирование ДНК — это модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности, заключающаяся в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции С5 цитозинового кольца. По мнению китайских ученых, метилирование ДНК может способствовать здоровому старению человека за счет регуляции генов, определяющих развитие возраст-ассоциированных заболеваний.
В экспериментальной группе было зафиксировано увеличение уровня холина и N-ацетиласпарагиновой кислоты (NAA) в сером веществе левой лобной области, креатина в белом веществе правой теменной области и NAA в сером веществе правой теменной области. По другим показателям существенных различий между группами обнаружено не было.
Согласно выводам авторов, благодаря плейотропным механизмам действия водород может быть признан антивозрастным терапевтическим агентом, который борется с несколькими признаками старения, включая функциональные нарушения и укорочение длины теломер.
Влияние приема обогащенной H₂ воды на признаки фотостарения кожи исследовали Kato S. и соавт. Первым этапом авторы оценили влияние обогащенной H₂ воды на синтез коллагена типа I в нормальных фибробластах эмбриона человека (OUMS-36) и предотвращение гибели клеток в культуре кератиноцитов кожи человека (HaCaT) на фоне воздействия суточной дозы ультрафиолета. В качестве контроля выступали культуры фибробластов и кератиноцитов, выращенных в среде с добавлением обыкновенной теплой воды. Затем клинически было оценено влияние приема водородных ванн на образование морщин.
Обобщенные результаты применения обогащенной H₂ воды для повышения устойчивости клеток к УФ-воздействию и коррекции признаков фотостарения.
| ПОКАЗАТЕЛЬ | РЕЗУЛЬТАТ |
| Исследование in vitro на культуре нормальных фибробластов эмбриона человека OUMS-36, подвергшихся УФ-облучению | |
| Синтез коллагена типа I, образование АФК | Внесение в среду культивирования фибробластов обогащенной H2 воды привело к усилению синтеза коллагена типа I и значительно более низкому образованию АФК под действием УФ-излучения: в экспериментальной культуре клеток (культивирование в среде с внесением обогащенной H2 воды) уровень новообразованного коллагена был в 2 раза выше, а количество АФК в 3 раза ниже по сравнению с контрольными клетками (культивирование в среде с внесением обычной теплой воды) |
| Исследование in vitro на культуре кератиноцитов человека, подвергшихся УФ-облучению | |
| Выживаемость клеток, маркеры повреждения ядра и ДНК, уровень АФК | Внесение обогащенной H2 воды в среду культивирования привело к повышению выживаемости кератиноцитов, защите ядер кератиноцитов и ДНК от повреждения, а также снижению образования АФК под воздействием УФ-облучения |
| Исследование in vivo влияния приема ежедневных ванн с обогащенной H₂ водой на протяжении 3 мес на формирование морщин (выборка исследования включала 6 человек в возрасте 14–65 лет) | |
| Коэффициент площади морщин | У 4 женщин (средний возраст 31,5 лет), принимавших ванны с обогащенной H2 водой, наблюдалось уменьшение выраженности морщин. Коэффициент площади морщин в этой подгруппе уменьшался с исходного показателя 3041,7 до 2471,3 на 45-й день и до 1770,7 на 90-й день. В то время как у двух участников выраженность морщин не изменилась |
В этом исследовании авторы продемонстрировали, что H2 способствует синтезу коллагена I типа в фибробластах, снижает гибель кератиноцитов HaCaT и образование АФК под воздействием УФ-излучения. Кроме того, клиническое исследование приема ванны с обогащенной H2 водой свидетельствовало о подавление образования морщин на 90-й день по сравнению с исходным состоянием. Таким образом, постоянное применение H2 снижает окислительный стресс в коже и предотвращает образование морщин. Обогащенная H2 вода может быть применена для борьбы со старением кожи.
Кожные заболевания являются еще одной точкой приложения антиоксидантных и противовоспалительных эффектов водородной терапии.
Атопический дерматит (АД) — хронический рецидивирующий воспалительный дерматоз, для которого характерны дисфункция эпидермального барьера, выраженный окислительный стресс и иммунные нарушения. Воспалительные клетки, инфильтрирующие кожу, высвобождают биологически активные вещества, такие как цитокины, хемокины и АФК. Под действием воспалительных цитокинов происходят ослабление и нарушение целостности эпидермального барьера. Большинство острых поражений кожи при АД сопряжены с воспалительными цитокинами, продуцируемыми Th2-лимфоцитами, в то время как хроническая фаза характеризуется иммунными реакциями с вовлечением Th1-лимфоцитов. Дисбаланс цитокинов может играть критическую роль в развитии АД. В совокупности окислительный стресс, ассоциированный с повышением уровня АФК и перекисным окислением липидов, проявляется на любой стадии АД. Дисбаланс между уровнем АФК и возможностями антиоксидантной системы организма может привести к усилению окислительного стресса и усугублению симптомов АД. Таким образом, применение водородной терапии при АД имеет прямое патогенетическое обоснование.
Yoon Y.S. и соавт. изучили влияние перорального введения обогащенной H₂ воды на клинику 2,4-динитрохлорбензол-индуцированного АД у мышей. Авторы обнаружили, что введение обогащенной H₂ воды привело к ослаблению симптомов АД, снижению уровня АФК, провоспалительных цитокинов и хемокинов (ФНО-α, ИЛ-5, ИЛ-6), повышению активности глутатионпероксидазы по сравнению с контрольной группой мышей, которым вводилась очищенная вода. Общий уровень иммуноглобулина Е в сыворотке крови также был заметно снижен в группе, получавшей обогащенную H₂ воду. Результаты исследования свидетельствуют о регрессе проявлений АД у мышей при проведении водородной терапии за счет нормализации окислительно-восстановительного баланса и благоприятного иммуномодулирующего действия. Аналогичные результаты были получены Ignacio R.M. и соавт.: при введении обогащенной H₂ воды мышам с индуцированным АД отмечалось снижение уровня провоспалительных цитокинов ИЛ-10, ФНО-α, ИЛ-12p70 и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ). Согласно выводам авторов рассмотренных исследований, водородная терапия является потенциально безопасным и эффективным методом лечения АД.
Ishibashi T. и соавт. оценили эффективность разных форм водородной терапии при псориазе. Псориаз — хроническое воспалительное заболевание кожи, сопряженное с инфильтрацией кожи лимфоцитами и повышением уровня провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α, ИЛ-6 и ИЛ-17. Уровни перечисленных провоспалительных цитокинов были выбраны авторами в качестве целевых показателей, характеризующих влияние водородной терапии на активность воспалительного процесса при псориазе. В исследовании приняли участие 3 пациента с псориатическим артритом. Для введения H₂ использовались три метода: капельное вливание физраствора, содержащего 1 ppm H₂ (пациент № 1), вдыхание 3% газа H₂ (пациент № 2) и употребление внутрь воды с высокой концентрацией (5–7 ppm) H₂ (пациент № 3). Эффективность лечения оценивалась с помощью системы оценки активности заболевания 28 (DAS28), основанной на уровне С-реактивного белка, и индекса оценки площади поражения и тяжести процесса (Psoriasis Area and Severity Index; PASI), определенных на исходном уровне и после курса водородной терапии. Кроме того, были проанализированы уровни ФНО-α, ИЛ-6 и ИЛ-17. К окончанию курса водородной терапии показатели DAS28 и PASI у всех 3 пациентов снизились независимо от метода введения. К концу лечения наблюдалось практически полное исчезновение псориатических высыпаний у всех трех пациентов. Уровень ИЛ-6 снизился в клинических случаях № 1 и № 2. В случае № 1 также наблюдалось снижение уровня ИЛ-17 и ФНО-α. Учитывая выраженное снижение маркеров воспалительной реакции во всех трех случаях, авторы рекомендуют рассматривать водородную терапию в качестве эффективного подхода к лечению псориатических высыпаний и артрита.
Zhu Q. и соавт. удалось достичь выраженных улучшений клинической картины псориаза и парапсориаза посредством ванн с обогащенной H₂ водой. В группу водородной терапии были включены 6 пациентов с парапсориазом и 41 пациент с псориазом. В контрольную группу вошли 34 пациента. Пациенты группы водородной терапии принимали ванны с обогащенной H₂ водой на протяжении 8 нед. К 8-й нед. водородной терапии 24,4% пациентов с псориазом (10/41) достигли по крайней мере 75% улучшения индекса PASI по сравнению с 2,9% пациентов (1/34) контрольной группы. Среди пациентов, получавших ванны, 56,1% (23/41) достигли по крайней мере 50% улучшения согласно PASI по сравнению с 17,7% (6/34) пациентов из контрольной группы. Также водородная терапия способствовала значительному ослаблению зуда. Среди пациентов с парапсориазом на 8-й день полный ответ на водородную терапию наблюдался у 33,3% пациентов (2/6) и частичный ответ — у 66,7% (4/6). Полученные авторами результаты свидетельствуют о том, что лечение водородными ваннами способствует выраженной положительной динамике у пациентов с псориазом и парапсориазом.
Рассмотренные исследования служат доказательством выраженного противовоспалительного и иммуномодулирующего эффекта обогащенной H₂ воды и целесообразности ее применения при хронических дерматозах.
Один из самых доступных способов получение обогащенной H₂ воды — применение водородных таблеток.
Водород имеет низкий показатель растворимости (1,6 мг/л) и является нейтральным (рН 7,0) и неполярным веществом. Традиционный электрохимический способ насыщения воды водородом не позволяет получать концентрацию H₂ в воде выше 1,6 мг/л, следовательно, не будет достигнут максимально возможный антиоксидантный и противовоспалительный эффект водородной терапии.
Компания ООО Кит Мед представляет технологию приготовления воды, обогащенной H₂, Drink HRW, основанную на химической реакции взаимодействия воды и магния с образованием H₂:
Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂↑
Технология водородной терапии реализуется при помощи специализированной биологически активной добавки к пище Drink HRW Rejuvenation (HRW Natural Health Products Ink DBA Drink HRW@, США).
В результате растворения таблетки в питьевой воде образуется максимальное количество молекул водорода, концентрация которого достигает 8,0 мг/л. При этом молекулы H₂ не присоединяются к молекулам Н₂О, а временно растворяются и полностью улетучиваются в течение одного часа.
Помимо водорода, в воде образуется биологически усваиваемый магний, который необходим для организма человека. Водородные таблетки Drink HRW можно использовать как в домашних условиях, так и стационарах для снижения окислительных и воспалительных процессов, а также для профилактики заболеваний.
Разрешения FDA, WADA и Роспотребнадзора доказывают безопасность продукции.
Экспериментальные и клинические исследования выявили лечебно-профилактические эффекты водородной терапии в рамках лечения инфекционных и возраст-ассоциированных заболеваний.
По результатам сравнительного плацебо-контролируемого исследования прием внутрь препарата Rejuvenation Drink HRW привел к улучшению 18 из 20 маркеров метаболического статуса у 60 взрослых с метаболическим синдромом. В другом рандомизированном контролируемом исследовании водородная терапия при помощи таблеток Drink HRW позволила достичь ослабления симптомов жировой дистрофии печени, повышения на 11% чувствительности к инсулину и снижения на 10% уровня аспартатаминотрансферазы у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени. В рандомизированном контролируемом исследовании после курсового приема Rejuvenation Drink HRW зафиксировано улучшение деятельности кардио-респираторной системы (повышение максимального потребления кислорода), выносливости и общего количества выполненной работы у женщин. Доказано, что при назначении водородной терапии после агрессивных процедур период восстановления организма сократился до 30 %.
Результаты лабораторных и клинических исследований позволяют утверждать, что обогащенная водородом вода Drink HRW Rejuvenation может быть рассмотрена в качестве важного нутриента.
Водород интересен не только своими лечебными свойствами, но и профилактическими возможностями: антиоксидантное и противовоспалительное действие водорода может быть использовано в антивозрастной и эстетической медицине для предотвращения преждевременного старения и замедления его процесса. Кроме того, водородная терапия может быть с успехом интегрирована в эстетические программы коррекции проявлений фотостарения.
12986
Комментарии