Zastosowanie wodoru molekularnego w leczeniu chronicznego zmęczenia
Data dodania: 28-02-2023
W przebiegu wielu chorób występuje zmęczenie, które może mieć charakter przejściowy lub przewlekły. Tak zwane zmęczenie ostre pojawia się często po wysiłku fizycznym lub po nadużyciu alkoholu, natomiast infekcje wirusowe, takie jak grypa lub COVID-19, oraz choroby przewlekłe, takie jak choroba Parkinsona lub stwardnienie rozsiane, często wiążą się ze zmęczeniem przewlekłym. W tym artykule dokonujemy przeglądu roli reaktywnych form tlenu i azotu w zmęczeniu oraz antyoksydacyjnych efektów przyjmowania wodoru cząsteczkowego. Uważamy, że wodór cząsteczkowy dobrze nadaje się do leczenia tymczasowych i przewlekłych form zmęczenia związanego ze stresem oksydacyjnym.
WPROWADZENIE
Zmęczenie, czyli ogólny brak energii, może pojawić się przejściowo, na przykład po wysiłku fizycznym [1, 2] albo jako część szkodliwych konsekwencji spożywania alkoholu.[3] Zmęczenie może mieć również charakter długotrwały; jego przewlekłe formy mogą być wynikiem infekcji wirusowych i bakteryjnych[4, 5] i często występują w przypadku poważnych chorób, takich jak choroba Parkinsona, choroba Alzheimera czy stwardnienie rozsiane.[6] Różnorodne objawy, przyczyny i możliwe sposoby leczenia zespołu chronicznego zmęczenia (ang. chronic fatigue syndrom, CFS) określanego również jako encefalopatia mialgiczna (ME) zostały obszernie omówione przez Morrisa i wsp.[6]
Image by Racool_studio
Zmęczenie pojawiło się jako jedno z głównych niekorzystnych efektów choroby COVID-19 wywołanej przez drugi koronawirus ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV-2). Podczas ostrego zakażenia zmęczenie obserwuje się w ponad 70% krytycznych i niekrytycznych przypadków COVID-19.[7] Co niepokojące, ponad 50% pacjentów zgłaszało długotrwałe zmęczenie nawet już po przejściu przez ostrą fazę infekcji. [8]
W tym krótkim artykule omawiamy reaktywne formy tlenu (recative oxygen species, ROS) i azotu (recative nitrogen species, RNS) jako potencjalne czynniki wyzwalające ostre i przewlekłe zmęczenie. Przyjrzymy się krótko antyoksydacyjnym efektom przyjmowania wodoru cząsteczkowego i zasugerujemy zastosowanie wodoru cząsteczkowego w leczeniu ostrego i przewlekłego zmęczenia. Wdychanie wodoru cząsteczkowego jako leczenie COVID-19 zostało również niedawno omówione przez Ostojic.[9]
Zmęczenie i ROS/RNS po wysiłku fizycznym i spożyciu alkoholu
Podczas ćwiczeń fizycznych włókna mięśniowe doświadczają znacznie podwyższonego poziomu stresu oksydacyjnego, między innymi z powodu zwiększonego poziomu powstawania nadtlenku wodoru. [10] Związek pomiędzy kurczeniem się mięśni, stresem oksydacyjnym i zmęczeniem został odkryty na początku lat dziewięćdziesiątych XX w. [11-13] – wykazano wtedy, że przeciwutleniacz acetylocysteina może zapobiegać zmęczeniu mięśni szkieletowych. [13] Innym rodnikiem o istotnym znaczeniu jest tlenek azotu (NO), który jest produkowany w mięśniach głównie przez enzym – neuronalną syntazę tlenku azotu (nNOS). [14] NO może reagować z nadtlenkiem tworząc silnie utleniający nadtlenoazotyn. [14]
ROS/RNS odgrywają również istotną rolę po spożyciu alkoholu. U myszy po podaniu etanolu stwierdzono ogromne zaburzenia homeostazy redoks mitochondriów w zakończeniach synaptycznych. W szczególności zaobserwowano trzykrotny wzrost produkcji nadtlenku wodoru, wzrost aktywności monoaminooksydazy, spadek aktywności katalazy (o 40%) oraz znaczący spadek poziomu wrażliwej na utlenianie kardiolipiny (55%).[15] W innym badaniu po podaniu etanolu u myszy stwierdzono znaczące zmniejszenie kompleksów mitochondrialnych I-IV oraz znaczne zwiększone stężenie nadtlenku wodoru. [16] Zmęczenie jest cechą charakterystyczną tak zwanego kaca, czyli złego samopoczucia występującego po nadmiernym spożyciu alkoholu. Około 95% uczestników badania przeprowadzonego wśród 1000 studentów zgłosiło zmęczenie jako jeden z objawów kaca. [3] W modelu zwierzęcym kaca spożycie wody jonizowanej zawierającej wodór cząsteczkowy pozwalało zmniejszyć poziom ROS i poprawić funkcje enzymatyczne. [17]
Zmęczenie i ROS/RNS w powiązaniu ze stanami zapalnymi
Stany zapalne to wysoce złożone procesy towarzyszące wielu chorobom i charakteryzujące się uwalnianiem cytokin, takich jak interleukina 1-beta, interleukina 8 czy czynnik martwicy nowotworów (TNF-alfa). [18] Podczas stanu zapalnego uwalniane mogą być także struktury molekularne związane z uszkodzeniem (damage-associated molecular patterns, DAMP), takie jak białko szoku cieplnego HSP60 czy białko o dużej ruchliwości elektroforetycznej B1. [18, 19] Podczas zapalenia tlenek azotu jest produkowany głównie przez enzym – indukowalną syntazę tlenku azotu (iNOS).[20] Potencjał białek pro-zapalnych może być wzmocniony przez nadtlenoazotyn, [21] co prowadzi do wzmocnienia stanu zapalnego poprzez białka takie jak receptory toll-podobne – TLR2 i TLR4.[18, 21] Tak zwana „burza cytokin” może mieć krytyczne znaczenie u osób zakażonych COVID-19. [22] Oksydazy NADPH są związanymi z błoną kompleksami enzymatycznymi, które katalizują reakcję NADPH i tlenu – w wyniku której powstaje nadtlenek – i są dobrze znanymi źródłami ROS. [23] Jednak dla rozwoju ostrego zmęczenia i ME/CFS spowodowanego stanem zapalnym bardziej istotna może być produkcja mitochondrialnych ROS. [24] W mitochondriach łańcuch transportu elektronów składający się z kompleksów I-V jest miejscem produkcji energii w postaci adenozyno-5′-trifosforanu (adenozynotrójfosforanu, ATP). W prawidłowych warunkach fizjologicznych „wyciek” elektronów następuje głównie z kompleksu I, z szybkością około 0,1-0,5%.[25] Elektrony te mogą reagować z tlenem, co prowadzi do powstania nadtlenku. [25, 26].
Receptory toll-podobne (TLR) są ważnymi regulatorami stanu zapalnego, które wykrywają wzorce molekularne związane z patogenami (pathogen-associated molecular patterns, PAMP) i struktury molekularne związane z uszkodzeniem (damage-associated molecular patterns, DAMP). Po uwolnieniu aktywują one kompleks białkowy znany jako jądrowy czynnik transkrypcyjny NF kappa B (NF-κB), który reguluje ekspresję genów odpowiedzialnych za produkcje wielu cytokin i innych białek związanych ze stanem zapalnym. [27, 28] Dodatkowo sygnalizacja TLR może zwiększać produkcję mitochondrialnych ROS poprzez czynnik 6 związany z receptorem TNF (TRAF6). TRAF6 można opisać jako ważną cząsteczkę biorącą udział w kaskadzie sygnałowej aktywacji NF-κB. Jednak aktywowany TRAF6 może również przenosić się do mitochondriów, gdzie ubikwitynuje integrator sygnalizacji ECSIT. [29] Prowadzi to do stresu oksydacyjnego w obrębie mitochondriów, co potencjalnie może przyczyniać się do braku energii i zmęczenia w ME/CFS związanym ze stanem zapalnym. [24] Interakcja cytokin, DAMPs, TLRs i ROS jako czynników powodujących dysfunkcję mitochondriów w sepsie COVID-19 została omówiona przez Shenoya. [30]
Negatywne skutki działania ROS/RNS mogą być łagodzone przez różne przeciwutleniacze, takie jak kurkumina, N-acetylocysteina czy wodór molekularny. [6] W kolejnej części skupimy się właśnie na działaniu wodoru molekularnego.
WODÓR W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA I JEGO DZIAŁANIE ANTYOKSYDACYJNE
Wodór naturalnie występuje w ludzkim organizmie, między innymi w jelitach. Mikrobiom jelitowy człowieka wytwarza dwutlenek węgla, metan, siarkowodór i wodór. [31] Badania kliniczne w diagnostyce zespołów upośledzenia wchłaniania węglowodanów obejmują testy oddechowe w celu wykrycia podwyższonego poziomu metanu i wodoru. [32]
W przełomowej publikacji z 2007 r. Ohsawa i wsp. [33] opisali wodór molekularny jako terapeutyczny gaz antyoksydacyjny, który selektywnie redukuje cytotoksyczne rodniki tlenowe. Jednak zdecydowanie korzystne efekty działania wodoru opisane w przypadku wielu chorób nie mogą być w pełni wyjaśnione jedynie przez aktywność usuwania ROS. [34] Wodór może aktywować jądrowy czynnik transkrypcyjny pochodzenia erytroidalnego 2 (NFE2L2, dawniej Nrf-2), [34, 35] – czynnik transkrypcyjny, który jest kluczowym regulatorem komórkowego systemu antyoksydacyjnego. [36] W warunkach fizjologicznych cząsteczka wodoru jest wysoce obojętna i generalnie nie oczekuje się, że będzie reagować z cząsteczkami organicznymi lub jonami, z wyjątkiem form wysoce reaktywnych. Ostatnie badania odkryły inny mechanizm, dzięki któremu wodór wywiera korzystne działanie na organizm człowieka. Mitochondria zawierają enzymy, które są ewolucyjnie blisko spokrewnione z hydrogenazami – enzymami, które mogą metabolizować wodór. [37] Co ciekawe, wodór cząsteczkowy może odwrócić kierunek transportu elektronów w wewnętrznej błonie mitochondriów i może dalej tłumić generowanie nadtlenku w mitochondrialnym kompleksie I. [37] Pomimo kilkuset badań nad korzystnym działaniem wodoru, [38] molekularne mechanizmy jego działania pozostają nie do końca zrozumiane.
Wodór jest zazwyczaj podawany na jeden z trzech sposobów: poprzez inhalację, iniekcję roztworu soli nasyconego wodorem lub spożycie wody wzbogaconej wodorem. [39] Zazwyczaj, ze względów bezpieczeństwa, do inhalacji stosuje się stężenie 1-4%. Wstrzykiwanie roztworów soli nasyconych wodorem ogranicza się głównie do badań na zwierzętach, gdzie pozwala precyzyjnie kontrolować dawkę. [38] Najpowszechniej stosowaną formą przyjmowania wodoru przez człowieka jest spożywanie wody wzbogaconej wodorem. W najprostszej formie wodór może być rozpuszczony w wodzie i umieszczony w opakowaniu z odpowiedniego materiału. Takie produkty, zapakowane w folię aluminiową lub puszki, są dostępne np. w Japonii i w Chinach. Na ryku dostępnych jest także kilka urządzeń elektrycznych pozwalających na wytwarzanie wody wzbogaconej wodorem poprzez elektrolizę. Przy stosowaniu tej metody bardzo ważnymi czynnikami są materiał użyty do produkcji elektrod i czystość wody – chodzi o to, aby uniknąć powstawania niepożądanych, potencjalnie toksycznych chemicznych produktów ubocznych. Dostępne są również tabletki, które najczęściej łączą niewielką ilość metalicznego magnezu i rozpuszczalnego w wodzie kwasu, takiego jak kwas jabłkowy, kwas winowy czy kwas adypinowy. [40] Reakcja metalu z kwasami po umieszczeniu tabletki w wodzie powoduje wydzielanie się wodoru. Opracowaliśmy tabletkę musującą uwalniającą wodór, wykorzystującą magnez, kwas cytrynowy i kwas askorbinowy, której skład i działanie są zgodne z europejskimi przepisami dotyczącymi suplementów diety.
SKUTECZNOŚĆ WODORU CZĄSTECZKOWEGO W LECZENIU ZMĘCZENIA
W podwójnie ślepym, kontrolowanym placebo badaniu klinicznym uczestnicy wykonywali ćwiczenia po wypiciu wody wzbogaconej wodorem. Efekty określono w grupie składającej się z osób niewytrenowanych, w której łagodne ćwiczenia rozpoczęto 30 min po spożyciu 500 ml wody wzbogaconej wodorem (0,8 mg/l). Zbadano także grupę osób dobrze wytrenowanych, w której uczestnicy wypili 500 ml wody wzbogaconej wodorem (1,0 mg/l) 10 min przed rozpoczęciem umiarkowanych ćwiczeń. [41] W pierwszej grupie określono znaczące zmniejszenie zmęczenia psychometrycznego, w drugiej zaobserwowano poprawę pułapu tlenowego (VO2 max). [41] W innym badaniu, przeprowadzonym na grupie 10 piłkarzy (mężczyzn) z użyciem wody wzbogaconej wodorem, stwierdzono zmniejszenie stężenia mleczanu we krwi i złagodzenie zmęczenia mięśni. [42] W badaniu na zwierzętach odnotowano nie tylko przeciwzmęczeniowe działanie picia wody wzbogaconej wodorem, ale także niższe stężenie NO w surowicy, obniżenie poziomu glukozy i mleczanu we krwi, a także obniżenie poziomu cytokin prozapalnych w surowicy. [43] Już w roku 2018 Morris i wsp. [44] zasugerowali leczenie zespołu przewlekłego zmęczenia wodorem molekularnym i nie znaleźli żadnego konkretnego badania, w którym analizowano by taką terapię. Zgodnie z najlepszą wiedzą autorów, od tego czasu sytuacja nie uległa zmianie.
Bezpieczeństwo
Wodór molekularny jest bezpieczny i stanowi dozwolony dodatek do żywności (E 949) zgodnie z przepisami Komisji Europejskiej. Hydrox i Hydreliox to mieszanki gazów używane przez nurków głębinowych. W warunkach nurkowania głębinowego stężenie wodoru w takiej mieszance może wynosić około 50%.[45] Proponowana dawka terapeutyczna około 80 ml wodoru gazowego (co odpowiada 6,6 mg lub 3,3 mmol) na dobę jest znikomo mała w porównaniu z dawkami wodoru przyjmowanymi przez nurków głębinowych, często przez wiele dni i pod ogromnym ciśnieniem. Toksyczne skutki przyjmowania wodoru cząsteczkowego nie zostały opisane. [45]
WNIOSKI
Zmęczenie – zarówno w jego formie ostrej, jak przewlekłej – często wynika z nadmiernego stresu oksydacyjnego i nitrozacyjnego. [6, 11-13] Utratę energii można tłumaczyć zaburzeniem funkcji mitochondriów przez ROS/RNS. [24] Wykazano, że przyjmowanie wodoru molekularnego aktywuje endogenny system antyoksydacyjny poprzez czynnik transkrypcyjny NFE2L2 w komórkach myszy. [38, 46] W kilku publikacjach wykazano korzystne działanie wodoru w przypadkach zmęczenia. [41-43, 47] Dlatego sugerujemy, że potencjalna rola wodoru molekularnego w zapobieganiu i leczeniu zmęczenia – samodzielnie lub w połączeniu z innymi metodami leczenia – jest warta dalszej uwagi. Przemawia za tym rozumowanie, że wiele przypadków zmęczenia wynika z zaburzeń poziomu ROS/RNS w mitochondriach, a także że wodór molekularny może zmniejszać stres oksydacyjny. Jeden z nas (Kurt Lucas) cierpiał na ME/CFS przez 1 miesiąc w 2011 r.; codzienne przyjmowanie około 1 l wody wzbogaconej wodorem przez okres 4 tygodni doprowadziło do ustąpienia objawów. [47] Jako kolejny krok zamierzamy przeprowadzić badanie kliniczne na pacjentach cierpiących na ME/CFS z użyciem musującej tabletki wodorowej, którą opracowaliśmy we własnym zakresie.
Kategorie
Pytania i odpowiedzi
Aktualności
Blog
Kontakt
Mapa partnerów
