Hydro phân tử là gì?

Đặc điểm sinh học của hydro phân tử: hoạt động sinh học của hydro phân tử và các cơ chế của nó, dược động học, động học nội bào và sự an toàn của chúng sẽ được giải thích trong phần này.

1.1 Oxy phản ứng và gốc tự do là gì?

Oxy chiếm khoảng 20% ​​không khí và cần thiết trong việc tạo ra năng lượng trong các sinh vật thở. Một khi oxy được đưa vào cơ thể, nó được đưa vào cơ quan gọi là ty thể và được sử dụng để tạo ra năng lượng. Tuy nhiên, mặt khác, một vài phần trăm oxy tiêu thụ trở thành oxy hoạt động mạnh, phản ứng cao. Trong cơ thể con người, có nhiều loại oxy phản ứng như superoxide (O 2 - ), hydro peroxide (H 2 O 2 ), gốc hydroxyl (· OH), v.v.

Tất cả mọi thứ bao gồm cơ thể của chúng ta bao gồm các phân tử, và mỗi phân tử này được cấu thành bởi một hạt nhân và điện tử. Một nguyên tố nguyên tử thường có một cặp hai electron tồn tại trong mỗi quỹ đạo của mạch điện tử xung quanh hạt nhân; tuy nhiên, có những trường hợp một electron không được ghép nối (electron không ghép đôi). Oxy phản ứng, đặc biệt là các loại có electron chưa ghép cặp này được gọi chung là các gốc tự do. Vì electron chưa ghép cặp có đặc tính muốn trở thành một cặp, gốc tự do không ổn định và phản ứng rất lớn.

1.2 Vai trò của oxy phản ứng

Oxy phản ứng có cả mặt có lợi và mặt có hại (nghĩa là "con dao hai lưỡi") cho các sinh vật sống. · O 2 - và H 2 O 2 thể hiện tính chất gây độc tế bào ở nồng độ cao, nhưng hoạt động như các phân tử để truyền tín hiệu ở nồng độ thấp và đóng vai trò quan trọng đối với các sinh vật sống, như apoptosis, tăng sinh tế bào, biệt hóa tế bào, v.v. nồng độ H 2 O 2 cao được chuyển đổi thành axit hypochlorous (HOCl) bởi myeloperoxidase và bảo vệ các sinh vật sống khỏi sự tấn công của vi khuẩn. Hơn nữa, oxit nitric (· NO), là một loại oxy phản ứng, là một chất quan trọng để truyền tín hiệu nội bào và giãn mạch máu (Ohta S et al, 2012).

Trong khi đó, oxy phản ứng ,? OH và peroxynitrite (ONOO - ), được sản xuất từ ​​· NO, có một mặt có hại. Đặc biệt, như thể hiện trong hình. 1-1, · OH có sức mạnh oxy hóa gấp 100 lần so với · O 2 - (Setsukinai K et al, 2003). Những loại oxy phản ứng có hại này phản ứng với axit nucleic (DNA), lipit và protein cấu thành cơ thể chúng ta, do đó oxy hóa chúng. Stress oxy hóa gây ra bởi các loại oxy phản ứng là một nguyên nhân gây ung thư, các bệnh liên quan đến lối sống khác nhau, lão hóa, và tương tự.


QUẢ SUNG. 1-1 So sánh các hoạt động oxy hóa của oxy phản ứng
(Trích dẫn được sửa đổi từ tài liệu tham khảo Setsukinai K, et al, 2003)

1.3 Hoạt tính sinh học của hydro phân tử

MiZ xem xét tác dụng có lợi của nước kiềm ion hóa được tạo ra bởi máy lọc nước kiềm ion hóa (máy lọc nước điện phân) đối với sinh vật sống do hydro phân tử (H 2 ) tạo ra với số lượng nhỏ trong nước kiềm ion hóa, và từ khoảng năm 1995, chúng tôi đã liên tục thực hiện nghiên cứu và phát triển thiết bị và thiết bị để sản xuất H 2 một cách hiệu quả và nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa của H 2 trong cơ thể sống và đã được cấp bằng sáng chế cho các công nghệ của chúng tôi. Đó là, một kết quả nghiên cứu tiên phong cho thấy uống H 2 trung tínhNước được hòa tan (1.6 ppm) được sản xuất trong tế bào điện phân của MiZ năm 2005 đã ngăn chặn chứng rối loạn oxy hóa của gan chuột gây ra bởi một thuốc thử oxy hóa có tên AAPH đã được trình bày trong một luận án (Yanagihara T, et al, 2005). Hơn nữa, nó đã được công bố vào năm 2011 rằng khi uống các trung H tương tự 2 - nước hòa tan (1,4 ppm) của chuột được cải thiện đánh dấu quá trình oxy hóa lipid, và cùng một lúc, biểu hiện của gen góp phần vào quá trình oxy hóa khử trong gan là quy định, được tìm thấy thông qua phân tích microarray DNA (Nakai Y, et al, 2011).

Mặt khác, như một nghiên cứu đối lập, một luận án của Ohsawa và cộng sự cho thấy rằng việc hít phải khí H 2 của chuột đã ngăn chặn tổn thương do thiếu máu cục bộ của não như một mô hình nhồi máu não đã được phát hành năm 2007 (Ohsawa I, et al , 2007). Vấn đề của luận án này là một bước ngoặt và người ta biết rộng rãi rằng H 2 không phản ứng với · O 2 - và H 2 O 2 , đây là những loại oxy phản ứng quan trọng đối với tế bào, nhưng phản ứng có chọn lọc với · OH và ONOO -có khả năng oxy hóa và phản ứng đặc biệt mạnh và sau đó trung hòa chúng. Người ta đã biết rằng trong khi các chất có khả năng chống oxy hóa mạnh (giảm năng lượng) như vitamin C tạo ra các chất oxy hóa mạnh sau phản ứng khử và làm hỏng DNA, H 2 chỉ chọn lọc loại bỏ oxy phản ứng có hại và chuyển hóa thành nước, và do đó rất an toàn ( Ohta S, et al, 2012).

1.4 Dược động học của hydro phân tử

Hydro phân tử (H 2 ) hòa tan trong nước ở nhiệt độ và áp suất bình thường là khoảng 0,8 mM (1,6 ppm). H 2 thường xuyên được sản xuất trong cơ thể sống bởi vi khuẩn đường ruột của ruột già. H 2 được sản xuất bởi vi khuẩn đường ruột được phát ra từ cơ thể dưới dạng thở ra hoặc thải ra từ hậu môn cùng với các khí khác. Khi nước uống H 2 đã được hòa tan, H 2 chủ yếu được khuếch tán đến các mô hoặc các cơ quan nằm cạnh dạ dày. Tuy nhiên, suy ra rằng một phần của H 2được hấp thu từ đường tiêu hóa, lưu thông qua toàn bộ cơ thể qua máu và cuối cùng được loại bỏ khi thở ra. MiZ đã nghiên cứu rộng rãi nồng độ H 2 trong mô khi nước H 2 (1,25 ~ 5 ppm) hoặc khí H 2 (1 ~ 4%) được dùng cho chuột bằng nhiều cách khác nhau (uống, tiêm trong màng bụng, tiêm tĩnh mạch và khí hít phải) (Liu C, et al, 2014). Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng nồng độ H 2 trong hầu hết các mô phụ thuộc vào nồng độ H 2 dùng. Tuy nhiên, đồng thời, như thể hiện trong hình. 1-2, vì mô có phân bố nồng độ cao khác nhau tùy theo tuyến hành chính, nên cần phải chọn con đường quản trị phù hợp nhất cho cơ quan đích hoặc bệnh tật cũng đã được hiểu.

http://www.nature.com/articles/srep09629
http://www.nature.com/articles/srep05485#change-history



QUẢ SUNG. 1-2 Nồng độ hydro trong mô trong trường hợp quản lý hydro phân tử thông qua các đường quản trị khác nhau
(trích dẫn trích dẫn từ tài liệu tham khảo Liu C, et al, 2014)

1.5 Động học nội bào của hydro phân tử

Tốc độ khuếch tán của H 2 trong cơ thể sống nhanh hơn nhiều so với các chất khác. Nói cách khác, như thể hiện trong hình. 1-3, H 2dễ dàng đi qua màng tế bào, đến cơ quan và đến nhân chịu trách nhiệm về thông tin di truyền nội bào và ty thể tạo ra oxy phản ứng, do đó thể hiện tác dụng chống oxy hóa. Mặt khác, được báo cáo rằng trong khi vitamin A, vitamin C và vitamin E được công nhận là có tác dụng chống oxy hóa, khả năng tiếp cận của các chất này với organelle là kém vì các vitamin tan trong nước (vitamin B, vitamin C, v.v. ) không thể đi qua màng tế bào kỵ nước và các vitamin tan trong chất béo (vitamin A, vitamin D, vitamin E, v.v.) vẫn còn trong màng tế bào (Ohta S, et al, 2012).



QUẢ SUNG. 1-3 Động học nội bào của hydro phân tử và vitamin
(Trích dẫn được sửa đổi từ tài liệu tham khảo Ohta S, 2012)

1.6 Cơ chế hoạt động của hydro phân tử

H 2 được báo cáo có nhiều tác dụng như không chỉ có tác dụng chống oxy hóa do loại bỏ oxy hoạt động · OH và ONOO - mà còn có tác dụng chống viêm, tác dụng chống apoptosis, tác dụng chống dị ứng, chuyển hóa lipid - hiệu quả cải thiện, tác dụng bảo vệ thần kinh và tác dụng điều hòa tín hiệu nội bào, và hiện có khoảng 600 luận văn gốc báo cáo về tác dụng của H2. Chỉ cần loại bỏ · OH và ONOO -được mô tả trong phần trước có thể không giải thích đầy đủ tất cả các hiệu ứng này. Một phần của cơ chế H2 kiểm soát tín hiệu nội bào và biểu hiện gen đã được tiết lộ trong nghiên cứu gần đây, và sẽ được giải thích chi tiết trong phần sau.

Tài liệu về hydro phân tử

1.7 An toàn của hydro phân tử

Được biết, khí H 2 có giới hạn nổ thấp hơn 4,7% khi phản ứng với oxy và giới hạn nổ thấp hơn 4,0% khi phản ứng với không khí. Tuy nhiên, không có nguy hiểm khi sử dụng nồng độ 10% hoặc ít hơn trong các trường hợp bình thường. Không có độc tính đã được tìm thấy trong một thử nghiệm độc tính subchronic nơi liều uống buộc (20 ml / kg / ngày) của H 2 nước đã được trao cho những con chuột trong 28 ngày liên tiếp (Saitoh Y, et al, 2010). Hơn nữa, ngay cả các nghiên cứu lâm sàng sử dụng con người cũng không cho thấy bất kỳ tác dụng phụ (tác dụng phụ) nào do H 2 . H 2là một chất thường xuyên được sản xuất trong cơ thể sống bởi vi khuẩn đường ruột của ruột già, và do đó không gây hại cho cơ thể chúng ta. Hơn nữa, khí H 2 đã được sử dụng và trộn với khí oxy và khí heli để ngăn ngừa bệnh caisson của thợ lặn dưới biển sâu qua các thời đại. Do đó, H 2 được coi là cực kỳ an toàn.

1.8 Tài liệu tham khảo

  • Kurokawa R, et al (2015); Med Gas Res, 5: 13.
  • Liu C, et al (2014); Đại diện khoa học, 4: 5485.
  • Nakai, Y, et al (2011); Sinh học Biosci Biotechnol, 75: 774-776.
  • Ohsawa I, et al (2007); Nat Med, 13: 688-694.
  • Ohta S. (2012); Biochim Biophys Acta, 1820: 586-594.
  • Saitoh Y, et al (2010); Toxicol Ind Health, 26: 203-216.
  • Setsukinai K et al (2003); J Biol Hóa, 278: 3170-3175.
  • Yanagihara T, et al (2005); Sinh học Biosci Biotechnol, 69: 1985-1987.