Hydro phân tử: một loại khí y tế phòng ngừa và điều trị cho các bệnh khác nhau

Hydro phân tử: một loại khí y tế phòng ngừa và điều trị cho các bệnh khác nhau

 

Kể từ khi phát hiện năm 2007 cho thấy hydro phân tử có đặc tính chống oxy hóa, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hydro có tác dụng hữu ích trong việc phòng ngừa bệnh tật ở người. Bài tổng quan này thảo luận về các tác dụng sinh học của hydro và cơ chế hoạt động tiềm tàng trong các bệnh khác nhau, bao gồm hội chứng chuyển hóa, tổn thương cơ quan và ung thư; mô tả các cách tiếp cận hydro hiệu quả và tóm tắt những tiến bộ gần đây đối với các ứng dụng hydro trong y học. Đồng thời cũng thảo luận về những câu hỏi về vai trò của hydro trong việc ngăn ngừa và điều trị các bệnh của con người hiện đang là gánh nặng sức khỏe toàn cầu.

Giới thiệu: 

Stress oxy hóa trong tế bào là kết quả của khả năng oxy hóa mạnh mẽ của các loại oxy phản ứng dư thừa (ROS). Oxy hóa cấp tính là kết quả của các tình trạng khác nhau, chẳng hạn như vận động mạnh, viêm nhiễm, thiếu máu cục bộ và chấn thương tái tưới máu (I / R), chảy máu phẫu thuật và cấy ghép mô. Stress oxy hóa mãn tính / dai dẳng có liên quan chặt chẽ đến cơ chế bệnh sinh của nhiều bệnh liên quan đến lối sống, lão hóa và ung thư. Tuy nhiên, nhiều chất chống oxy hóa đã được thử nghiệm lâm sàng cho thấy mức độ độc tính cao giới hạn việc sử dụng chúng trong một phạm vi liều điều trị hẹp và dẫn đến việc ngăn ngừa không hiệu quả các bệnh liên quan đến stress oxy hóa. Do đó, việc xác định các chất chống oxy hóa hiệu quả với ít tác dụng phụ là rất quan trọng để điều trị nhiều bệnh.

Hydro là một chất khí dễ cháy, không màu, không mùi, có thể đóng vai trò là chất khử trong những trường hợp nhất định. Trước đây nó được coi là trơ về mặt sinh lý trong tế bào động vật có vú và không được cho là phản ứng với các chất nền hoạt động trong hệ thống sinh học. Gần đây, hydro đã nổi lên như một loại khí y tế mới với những ứng dụng rộng rãi. Lần đầu tiên báo cáo tác dụng điều trị của hydro vào năm 1975 trên mô hình chuột gây ung thư biểu mô vảy trên da. Sau đó, hít hydro áp suất cao đã được chứng minh như một phương pháp điều trị viêm gan do nhiễm ký sinh trùng gan. Năm 2007, Ohsawa và cộng sự phát hiện ra rằng hydrocó đặc tính chống oxy hóa giúp bảo vệ não chống lại chấn thương I / R và đột quỵ bằng cách trung hòa có chọn lọc các gốc hydroxyl (·OH) và peroxynitrite (ONOO - ).

Cho đến nay, tác dụng phòng ngừa và điều trị hydro đã được quan sát thấy ở các cơ quan khác nhau, bao gồm não, tim, tuyến tụy, phổi và gan. hydro làm trung gian cho stress oxy hóa và có thể có tác dụng chống viêm và chống apxe. Hydro không chỉ đưa ra cơ chế điều trị bệnh an toàn, hiệu quả mà còn thúc đẩy các nhà nghiên cứu thăm dò lại ý nghĩa và công dụng của khí dược đối với cơ thể con người. Đánh giá này tóm tắt những tiến bộ gần đây đối với các ứng dụng phòng ngừa và điều trị tiềm năng của hydro và giải quyết các cơ chế phân tử cơ bản có thể có.

Các cơ chế tiềm năng của hydro được xem như một phương cách trị liệu.

Cơ chế phân tử chính xác về tác dụng của hydro liều thấp vẫn chưa rõ ràng. hydro có thể điều chỉnh quá trình truyền tín hiệu qua nhiều con đường, nhưng các mục tiêu phân tử chính của nó vẫn chưa được xác định. Việc kiểm tra các phân tử tín hiệu chồng chéo quan trọng sẽ giúp ánh xạ xuyên âm giữa các con đường quan trọng. Để giải thích đầy đủ các chức năng sinh học của hydro , cơ chế hoạt động phân tử của nó phải được làm rõ. Các cơ chế tiềm năng được đề xuất và tóm tắt trong hình.

 

 

Tác dụng sinh học hydro và cơ chế hoạt động có thể có

  1. a) hydro có đặc tính chống oxy hóa, chống viêm và chống apoptotic có chọn lọc. Tổn thương ngoại sinh do các yếu tố như bức xạ gây ra sản xuất ROS tế bào dư thừa. hydro thâm nhập vào màng sinh học và đến nhân tế bào một cách hiệu quả. hydro lọc chọn lọc · OH và ONOO- và do đó ngăn ngừa tổn thương DNA. hydro cũng điều hòa sự biểu hiện của các cytokine tiền viêm và gây viêm, chẳng hạn như IL-1β, IL-6, TNF-α, ICAM-1 và HMGB-1, và của các yếu tố pro-apoptotic, chẳng hạn như caspase-3, caspase-12, caspase-8 và Bax. hydro điều chỉnh sự biểu hiện của các yếu tố chống apoptotic, chẳng hạn như Bcl-2 và Bcl-xL.
  2. b) hydrođiều chỉnh quá trình truyền tín hiệu trong và giữa nhiều con đường. Các mục tiêu chính xác và cơ chế phân tử của hydro vẫn chưa được biết. ?: Có xảy ra nói chuyện chéo giữa các con đường tín hiệu khác nhau không? Nếu vậy, nó được kích hoạt như thế nào? Các nghiên cứu sâu hơn nên khám phá các con đường tín hiệu khác có thể tham gia vào quá trình giảm nhẹ bệnh liên quan đến hydro .

 

Chống oxy hóa có chọn lọc

Vai trò của hydro như một chất chống oxy hóa đã thu hút được nhiều sự chú ý nhất trong số nhiều hoạt động sinh học được đề xuất. hydro là một chất xác định cụ thể của · OH và ONOO-, là những chất oxy hóa rất mạnh, phản ứng không phân biệt với axit nucleic, lipid và protein, dẫn đến phân mảnh DNA, peroxy hóa lipid và bất hoạt protein. May mắn thay, hydro dường như không phản ứng với các ROS khác có chức năng sinh lý bình thường in vivo.

 

Hydro quản lý giảm biểu hiện của các dấu hiệu stress oxy hóa khác nhau, chẳng hạn như myeloperoxidase, malondialdehyde, 8-hydroxy-desoxyguanosine8-OHdG, 8-iso-prostaglandin kiểu F2A, và các chất phản ứng axit thiobarbituric trong tất cả các bệnh nhân và các mô hình động vật gặm nhấm. Các báo cáo gần đây cũng cho thấy rằng quá trình chống oxy hóa do hydro tạo ra làm giảm thiểu một số quá trình bệnh lý ở thực vật và giữ được độ tươi trong quả. Năm 2016, các nhà nghiên cứu đề xuất rằng hydro có thể làm giảm hàm lượng ROS trong Ganoderma lucidum tùy thuộc vào sự hiện diện của glutathione peroxidase nội sinh.

Chống viêm

Một nghiên cứu năm 2001 cho thấy rằng hít thở hydro áp suất cao có thể chữa khỏi chứng viêm gan do ký sinh trùng gây ra và là minh chứng đầu tiên về đặc tính chống viêm của hydro. hydro đã thể hiện các hoạt động chống viêm trong các mô hình tổn thương khác nhau. Thông thường, hydro ức chế tổn thương mô viêm do stress oxy hóa thông qua điều hòa giảm các cytokine tiền viêm và gây viêm, chẳng hạn như interleukin (IL) -1β, IL-6, yếu tố hoại tử khối u-α (TNF-α)  , phân tử bám dính tế bào gian bào-1, hộp nhóm 1 (HMGB-1), yếu tố nhân kappa B (NF-κB), và prostaglandin E 2. hydro cải thiện tỷ lệ sống sót và giảm tổn thương cơ quan khi sát trùng chuột bằng cách điều hòa giảm các cytokine tiền viêm sớm và muộn trong huyết thanh và mô, cho thấy khả năng sử dụng hydro như một tác nhân điều trị cho các tình trạng liên quan đến nhiễm trùng huyết / hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan. Ngoài ra, hydro được giải phóng từ vi khuẩn đường ruột đã được đề xuất để ngăn chặn tình trạng viêm.

 

Chống apoptosis

hydro có tác dụng chống apoptosis bằng cách tăng hoặc giảm điều hòa các yếu tố liên quan đến quá trình apoptosis. Ví dụ, hydro ức chế sự biểu hiện của các yếu tố pro-apoptotic, protein X liên kết với u lympho tế bào B-2, caspase-3, caspase-8 và caspase-12, và điều chỉnh các yếu tố chống apoptotic, u lympho tế bào B-2 và u lympho tế bào B-cực lớn. hydro tiếp tục ức chế quá trình apoptosis bằng cách điều chỉnh sự dẫn truyền tín hiệu trong và giữa các con đường cụ thể. Hong, et al. lần đầu tiên xác nhận vào năm 2014 rằng hydro- Tác dụng bảo vệ thần kinh được kích hoạt ít nhất có liên quan một phần đến quá trình kích hoạt protein kinase B chống apoptotic (còn được gọi là con đường Akt / glycogen synthase kinase 3β (GSK3β)) trong tế bào thần kinh.

 

Thay đổi biểu hiện gen

Việc sử dụng hydro gây ra biểu hiện của các gen đa dạng, bao gồm NF-κB, c-Jun N-terminal kinase (JNK), kháng nguyên nhân tế bào tăng sinh, yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF), protein có tính axit dạng sợi thần kinh đệm (GFAP), và creatine kinase. Một số phân tử này có thể được điều hòa thứ hai bởi hydro , và một số có thể là mục tiêu trực tiếp của hydro . Trong gan chuột bình thường, hydrođược phát hiện là có ít ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen riêng lẻ, nhưng phân tích bản thể học gen đã chứng minh sự điều hòa các gen liên quan đến quá trình oxy hóa. Các đặc tính chống viêm và chống apoptotic của hydro có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh sự biểu hiện của các cytokine tiền viêm và gây viêm, và các yếu tố liên quan đến quá trình apoptosis.

 

Hydro như một bộ điều chế tín hiệu khí

Stress oxy hóa tác động đến nhiều con đường truyền tín hiệu, bao gồm cả con đường protein kinase điều hòa tín hiệu ngoại bào (ERK) 1/2, NF-κB, JNK, và yếu tố nhân tố liên quan đến erythroid 2p45 (Nrf2). Cùng với việc loại bỏ chọn lọc · OH, hydro có thể làm giảm bớt tổn thương do stress oxy hóa gây ra bằng cách nhắm vào các con đường này. Các nghiên cứu bổ sung đã xác nhận rằng hydro có thể phát huy tác dụng chống viêm bằng cách điều chỉnh tín hiệu Toll-like receptor 4 (TLR4), và tác dụng chống apoptotic thông qua việc bất hoạt con đường Ras-ERK1 / 2-MEK1 / 2 và Akt. hydrocũng có thể bảo vệ chống lại các phản ứng dị ứng bằng cách điều chỉnh trực tiếp tín hiệu liên quan đến FcεRI, thay vì thông qua hoạt động loại bỏ tận gốc.

 

Vì hydro có thể ảnh hưởng đến nhiều con đường tín hiệu để tạo ra hiệu ứng rộng, nên nhiễu xuyên âm giữa những con đường này có thể ảnh hưởng đến kết quả điều trị hydro . Tác dụng của hydro như một bộ điều biến tín hiệu khí trong môi trường điều trị có thể liên quan đến một mạng lưới các phân tử tín hiệu, và cần nghiên cứu trong tương lai bằng cách sử dụng các mô hình tế bào và động vật khác nhau để xác nhận lợi ích của hydro trong các môi trường đó.

 

Cơ chế hydro vào cơ thể:

Hít vào

Các nhà nghiên cứu đã khám phá một số hệ thống phân phối thuận tiện và hiệu quả để quản lý hydro (Bảng các bác sĩ cho biết thêm: (Bảng 1).

1). Một phương pháp đơn giản để sử dụng hydro trong điều trị là hít thở thông qua máy thở cung cấp hydro được điện phân từ nước. hydro hít vào hoạt động nhanh chóng và có thể được sử dụng để điều trị stress oxy hóa cấp tính. Một thí nghiệm trên chuột cho thấy rằng hít hydro trộn với oxit nitơ, O 2 và N 2 tùy theo liều lượng sẽ làm tăng nồng độ hydro hòa tan trong máu động mạch với nồng độ cao hơn trong máu tĩnh mạch, chứng tỏ rằng hydro được sử dụng đã được đưa vào các mô. Hít hydro không gây ra tác dụng phụ có thể quan sát được và không ảnh hưởng đến huyết áp hoặc các thông số máu khác, chẳng hạn như nhiệt độ, pH và pO 2. Hít hydro an toàn và hiệu quả ở bệnh nhân nhồi máu não cấp. Những phát hiện gần đây cho thấy rằng điều trị hydro là bảo vệ thần kinh ở những bệnh nhân bị tổn thương I / R não. hydro cũng làm giảm suy giảm nhận thức do phẫu thuật gây ra, giảm tổn thương ghép phổi và tổn thương da do bức xạ ở chuột và làm giảm tổn thương phổi cấp tính do lipopolysaccharide ở chuột.

Uống nước giàu hydro

Trong khi hít hydro tạo ra hiệu quả nhanh chóng, phương pháp phân phối này có thể không thực tế cho liệu pháp phòng ngừa hàng ngày. Do lo ngại về tính an toàn, nồng độ và liều lượng hydro phải được kiểm soát chặt chẽ. Không giống như H khí 2 , hòa tan hydro [hydro nước -dissolved hoặc hydro giàu nước (HW)] là xách tay, an toàn và dễ dàng quản lý. Hydro có thể được hòa tan trong nước lên đến 0,8 mM (1,6 mg / L) dưới áp suất khí quyển ở nhiệt độ mà không thay đổi pH, và 0,8 mM HW cải thiện hiệu quả tình trạng béo phì ở mô hình chuột. Ngoài ra, hydro tích tụ trong gan sau khi. Các thí nghiệm in vitro đã chứng minh rằng các polyme carbohydrate, bao gồm glycogen và tinh bột, có ái lực với hydro [ 60 ], và một số nghiên cứu cho thấy uống HW tạo ra các tác dụng có lợi trong các mô hình bệnh tật, chẳng hạn như bệnh Parkinson [ 61 ], vết thương ở vòm miệng [ 62 ], chấn thương oxy hóa do bức xạ gây ra [ 63 ], lão hóa mô nha chu [ 64 ] và hành vi giống như trầm cảm [ 65].

 

Tiêm dung dịch muối giàu hydro

Mặc dù việc sử dụng HW bằng đường uống là an toàn và thuận tiện, việc kiểm soát nồng độ hydro được sử dụng có thể khó khăn, vì nó bay hơi trong nước theo thời gian và có thể bị mất trước khi hấp thu ở đường tiêu hóa. Do đó, tiêm nước muối giàu hydro (HS) có thể cung cấp liều hydro chính xác hơn [ 66 ]. Bằng chứng thực nghiệm cho thấy rằng HS có thể được tiêm phúc mạc hoặc tiêm tĩnh mạch thành công. Ví dụ, tiêm HS có tác dụng bảo vệ thần kinh trong mô hình chuột bị tổn thương tủy sống [ 41 ]. Điều trị HS cũng có thể được sử dụng như một tác nhân bảo vệ phóng xạ hiệu quả thông qua việc quét các gốc tự do [ 67 ], và cải thiện khả năng sống sót và kết quả thần kinh sau xuất huyết dưới nhện (SAH) [25 ]. Ngoài ra, tiêm HS trong khoang tạo ra tác dụng giảm đau ở chuột bị bệnh thần kinh bằng cách giảm hoạt hóa tế bào hình sao và tế bào vi mô tủy sống [ 68 ].

 

Khuếch tán trực tiếp hydro: tắm, nhỏ mắt và ngâm mình

Vì hydro có thể dễ dàng xâm nhập vào da và được phân phối qua lưu lượng máu khắp cơ thể, nên tắm CTNH nước ấm có thể được sử dụng để điều trị trong cuộc sống hàng ngày. Tắm nước ấm có thể giảm thiểu tổn thương da do tia UVA gây ra [ 69 ]. Một thiết bị bảo quản lạnh được trang bị bồn tắm CTNH có thể bảo vệ tế bào trong các bệnh khác nhau và trong cấy ghép nội tạng. Năm 2011, Buchholz, et al. đã chứng minh rằng việc bảo quản các mảnh ghép ruột trong dung dịch bảo quản có chứa hàm lượng hydro cao đã ngăn ngừa được sự phá huỷ mảnh ghép sau khi tái tưới máu [ 70 ]. Năm 2013, Noda, et al . thấy rằng hydrovận chuyển đến các mảnh ghép tim trong quá trình bảo quản lạnh đã cải thiện hiệu quả tổn thương cơ tim do I / R lạnh. Phương pháp mới này để bão hòa các cơ quan bằng hydro trong quá trình bảo quản lạnh cần được phát triển thêm để sử dụng trong điều trị và phòng ngừa tiềm năng trong quá trình cấy ghép [ 71 ].

 

hydro hòa tan trong nước muối cũng đã được sử dụng để xử lý trực tiếp bề mặt mắt [ 72 , 73 ]. Áp dụng trực tiếp thuốc nhỏ mắt có chứa hydro cải thiện I / R làm tổn thương võng mạc trên mô hình chuột [ 72 ]. Liệu pháp chống oxy hóa thông qua dung dịch tưới có nồng độ hydro đã được đề xuất như một phương pháp điều trị giác mạc hiệu quả mới để ngăn ngừa mù lòa do bỏng kiềm [ 73 ].

 

Việc ngâm CTNH cũng đã thu hút sự chú ý rộng rãi gần đây trong sinh lý thực vật. Sơ bộ gợi ý rằng hydro hoạt động như một chất phản ứng sinh học mới liên quan đến tín hiệu phytohormone [ 74 ], sự phát triển của rễ [ 22 , 75 ], sự chậm lão hóa của trái cây [ 23 ] và phản ứng của thực vật với các tác nhân gây căng thẳng khác nhau, bao gồm paraquat [ 76 ], bức xạ tia cực tím [ 77 , 78 ], hạn hán [ 79 ], độ mặn [ 80 ], và cadmium [ 81 ], nhôm (Al) [ 21 ], và tiếp xúc với thủy ngân [ 20 , 21 ].

 

Tăng hydro trong ruột

hydro được sản xuất một cách tự phát trong cơ thể thông qua quá trình lên men các carbohydrate không tiêu hóa bởi hệ vi khuẩn đường ruột thường trú [ 82 ]. Escherichia coli có thể tạo ra một lượng hydro đáng kể thông qua enzyme hydrogenase. Tuy nhiên, có rất ít nhóm nghiên cứu về chức năng sinh lý và điều trị của hydro có nguồn gốc từ đường tiêu hóa. hydro được tạo ra bởi quá trình lên men vi khuẩn trong ruột làm rút ngắn quá trình vận chuyển của đại tràng, và tác dụng này nổi bật hơn ở đại tràng gần so với đại tràng xa [ 83 ]. Kawai và cộng sự. chứng minh rằng hydrogiải phóng từ vi khuẩn cư trú trong ruột có thể làm giảm bớt bệnh viêm gan chuột do concanavalin A gây ra [ 31 ]. hydro nội sinh cũng làm trung gian ngăn chặn viêm ruột kết do dextran natri sulfat gây ra [ 84 ].

 

Nghiên cứu gần đây cho thấy một số loại thuốc uống và thực phẩm kích thích sản xuất hydro ở ruột , và những phát hiện này có thể mở rộng vai trò của hydro trong điều trị bệnh. Acarbose, một chất ức chế α-glucosidase, tăng sản xuất hydro và trung hòa stress oxy hóa trong đường tiêu hóa. Do đó, Suzuki, et al. đề xuất rằng hydro do vi khuẩn đường ruột tạo ra hoạt động như một chất chống oxy hóa duy nhất và ngăn ngừa các biến cố tim mạch [ 85 ]. Chế độ ăn uống nghệ cũng kích thích sản xuất hydro bởi vi khuẩn đường ruột [ 86 ], và lactulose được chứng minh là một chất chống oxy hóa gián tiếp cải thiện bệnh viêm ruột [ 87 , 88]. Những ví dụ này minh họa rằng việc sản xuất hydro nội sinh có những hậu quả quan trọng trong cơ thể con người.

 

Đi đến:

ỨNG DỤNG PHÒNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CỦA hydro

An toàn là mối quan tâm hàng đầu đối với việc vận chuyển, lưu trữ và quản lý hydro . hydro chỉ dễ cháy ở nhiệt độ lớn hơn 527 ° C, và nổ bằng phản ứng dây chuyền nhanh với oxy trong khoảng nồng độ hydro từ 4–75% (vol / vol) [ 89 , 90 ]. Vì hydro không gây độc tế bào ngay cả ở nồng độ cao, hydro áp suất cao đã được sử dụng một cách an toàn trong hỗn hợp khí lặn sâu để ngăn ngừa bệnh giảm áp và huyết khối khí động mạch [ 91 - 93 ]. Bởi vì hít phải hydro 1-4% đã chứng tỏ hiệu quả tuyệt vời trong các ứng dụng y tế, việc sử dụng hydroở nồng độ thấp như vậy đã được coi là khả thi và an toàn [ 1 , 94 ].

 

hydro có những ưu điểm độc đáo trong các ứng dụng lâm sàng. Nó thâm nhập hiệu quả vào màng sinh học để tiếp cận nhân tế bào và ti thể [ 90 ], và có thể dễ dàng xuyên qua hàng rào máu não bằng cách khuếch tán khí, trong khi hầu hết các hợp chất chống oxy hóa không thể. Theo dõi thời gian thực sự khuếch tán hydro có thể được thực hiện bằng cách đo nồng độ hydro bên trong các mô khác nhau bằng cách sử dụng điện cực [ 72 , 94 ]. Tính đến tháng 3 năm 2017, số lượng công bố về tác dụng có lợi về mặt sinh học hoặc y học của hydro đã vượt qua con số 450 (HìnhCác bác sĩ cho biết thêm:(Hìnhydro).2). Việc sử dụng hydro đã cho thấy tác dụng phòng ngừa và điều trị trong một loạt các mô hình bệnh tật và bệnh tật ở người ( Bảng bổ sung 1 ). Vì vậy, tổng quan này sẽ tóm tắt kết quả của các cuộc kiểm tra thực nghiệm và lâm sàng gần đây của các ứng dụng hydro thực tế .

 

Một tệp bên ngoài chứa hình ảnh, hình minh họa, v.v. Tên đối tượng là oncotarget-08-102653-g002.jpg

Hìnhydro

Số lượng công bố về tác dụng sinh học của hydro trong các bệnh hệ cơ quan khác nhau từ năm 2007

Ảnh hưởng của hydro đối với các bệnh hệ thần kinh trung ương

Do hydro có thể xâm nhập vào hàng rào máu não bằng cách khuếch tán khí [ 1 , 95 ], tác dụng điều trị của hydro đối với các bệnh hệ thần kinh trung ương đã được nghiên cứu rộng rãi. Ohsawa và cộng sự đã báo cáo vào năm 2007 rằng hydro hít vào làm giảm kích thước ổ nhồi máu ở mô hình chuột bị thương tích I / R khu trú [ 1 ]. Các nhà nghiên cứu về bệnh Parkinson đã phát hiện ra rằng CTNH qua đường miệng, ngay cả ở nồng độ thấp tới 5%, đã làm giảm bớt các triệu chứng ở các mô hình chó bằng cách giảm stress oxy hóa [ 61 , 96 ]. Nghiên cứu sâu hơn chỉ ra rằng uống CTNH và phơi nhiễm hydro ngắt quãng có hiệu quả hơn phơi nhiễm hydro liên tục [97 ]. Yoritaka, et al. gần đây đã chứng minh rằng uống HW làm giảm stress oxy hóa và cải thiện các triệu chứng của bệnh nhân trong một thử nghiệm lâm sàng về bệnh Parkinson [ 98 ]. Hơn nữa, hydro nội sinh có thể liên quan chặt chẽ đến cơ chế bệnh sinh của bệnh Parkinson. Brenner và cộng sự. nhận thấy rằng các chất độc trong môi trường làm suy giảm sắc tố nội tại, và hắc tố có thể phân chia phân tử nước thành hydro và oxy, điều này cho thấy rằng việc thiếu hydro nội sinh có thể đẩy nhanh quá trình bệnh Parkinson [ 99 ]. hydro cũng đã được nghiên cứu như một phương pháp điều trị tiềm năng cho bệnh Alzheimer, một tình trạng thoái hóa thần kinh khác. Li, et al.báo cáo rằng tiêm HS cải thiện chức năng nhận thức và trí nhớ ở mô hình chuột giống bệnh Alzheimer bằng cách ngăn ngừa chứng viêm thần kinh và stress oxy hóa [ 100 ], một phần có thể là do hydro ức chế kích hoạt IL-1β, JNK, và NF-κB bất thường [ 47 ].

 

Ngoài các bệnh thoái hóa thần kinh, việc sử dụng hydro cũng dường như làm giảm bớt các bệnh não và chấn thương khác, chẳng hạn như chấn thương não do thiếu oxy - thiếu máu cục bộ (HI) [ 101 ], căng thẳng hoặc suy giảm nhận thức do tuổi tác [ 95 , 102 ], chấn thương sọ não [ 103 ], chấn thương I / R não [ 104 - 106 ], và chấn thương não sớm do SAH [ 25 , 107 ] ở mô hình loài gặm nhấm. Tuy nhiên, các quan sát mâu thuẫn đã được thực hiện về tác động của hydro đối với tổn thương não chuột. Một số nhà nghiên cứu đã báo cáo tác dụng có lợi của liệu pháp hydro trên mô hình chuột HI sơ sinh [ 66], trong khi những người khác coi hydro không hiệu quả [ 108 ]. Những phát hiện đối lập này có thể là do các điều kiện thực nghiệm khác nhau, chẳng hạn như mức độ xúc phạm HI khác nhau, tuổi của chuột con, nồng độ hydro và thời gian tiếp xúc với hydro . Một nghiên cứu gần đây cho thấy việc sử dụng hydro mà không phẫu thuật không có tác dụng bảo vệ thần kinh hoặc cải thiện kết quả chức năng ở chuột sau khi xuất huyết não [ 109 ]. Đối với tổn thương tủy sống, điều trị hydro đã cải thiện khả năng phục hồi hành vi vận động vị trí ở chuột [ 110 ] và phục hồi thần kinh ở chuột bị viêm cơ não tự miễn do thực nghiệm [ 111 ].

 

Ảnh hưởng của hydro đối với các bệnh về hệ tim mạch

Bằng chứng cho thấy rằng điều trị hydro bảo vệ chống lại tổn thương cơ tim và sự phát triển của xơ vữa động mạch và các bệnh mạch máu khác. hydro hít vào hạn chế mức độ nhồi máu cơ tim mà không làm thay đổi các thông số huyết động trên mô hình chuột bị tổn thương I / R cơ tim [ 94 ], phù hợp với các báo cáo khác rằng tiêm HS cung cấp bảo vệ tim chống lại tổn thương I / R [ 112 - 115 ]. Tổn thương I / R lạnh cơ tim sau khi ghép tim là yếu tố quyết định chính của rối loạn chức năng mảnh ghép nguyên phát và thải ghép mãn tính [ 116 ], và có thể thúc đẩy sự phát triển tiếp theo của bệnh mạch vành mảnh ghép [ 117 ]. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hydrohít phải tình trạng tổn thương I / R do tim chuột được cải thiện [ 118 ], và uống CTNH hàng ngày có thể bảo vệ người nhận allograft tim và động mạch chủ khỏi tình trạng suy giảm do viêm [ 119 ]. Noda và cộng sự. gần đây đã thiết lập một phương pháp mới để bảo quản các mảnh ghép tim bằng cách sử dụng bể CTNH [ 71 ]. hydro hòa tan được phân phối đến các mảnh ghép tim đã cắt bỏ trong quá trình bảo quản lạnh cải thiện chấn thương I / R lạnh trong các mảnh ghép từ những người hiến tặng lớn tuổi hơn và trong các bệnh phẩm được bảo quản lạnh kéo dài [ 71 ].

 

Ngoài việc điều trị chấn thương I / R cơ tim, điều trị HS còn ngăn ngừa phì đại thất trái ở chuột tăng huyết áp tự phát [ 120 ], nhồi máu cơ tim chuột do isoproterenol [ 113 ] và chấn thương cơ tim chuột do doxorubicin [ 121 ], đồng thời cải thiện khả năng sống sót và thần kinh kết quả sau khi ngừng tim / hồi sức ở chuột [ 122 ]. Uống CTNH làm giảm tổn thương cơ tim do bức xạ ở chuột [ 123 ]. Hít hydro cũng cải thiện khả năng sống sót và kết quả chức năng ở mô hình chuột sau hội chứng ngừng tim [ 124 ]. Năm 2008, Ohsawa, et al.nhận thấy rằng CTNH đường uống ngăn ngừa sự phát triển xơ vữa động mạch ở mô hình chuột loại trực tiếp anapolipoprotein E [ 125 ]. Sử dụng HS đã được chứng minh là ngăn ngừa sự hình thành neointima sau chấn thương bóng động mạch cảnh bằng cách ức chế ROS và con đường TNF-α / NF-κB [ 126 ], cũng như co thắt mạch não xảy ra sau SAH bằng cách hạn chế tình trạng viêm mạch máu và stress oxy hóa ở chuột [ 127 ] .

 

Ảnh hưởng của hydro đối với các bệnh về hệ tiêu hóa

Năm 2001, Gharib, et al. phát hiện ra rằng thở hydro áp suất cao có tác dụng bảo vệ khỏi tổn thương gan do ký sinh trùng gây ra [ 11 ]. Các nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh tác dụng điều trị CTNH trong bệnh viêm gan chuột do concanavalin A gây ra [ 31 ] và viêm gan B mãn tính ở bệnh nhân [ 128 ]. Xơ hóa gan là hậu quả chung của các bệnh gan mãn tính, và tổn thương tế bào gan kéo dài sẽ khởi phát phản ứng viêm. Sự ức chế quá trình hình thành sợi gan ở chuột qua trung gian hydro có thể được thực hiện chủ yếu qua quá trình lọc rửa · OH, giúp bảo vệ tế bào gan khỏi bị tổn thương [ 58 ]. Trong mô hình chuột bị xơ gan, HS kết hợp với N-acetylcysteine ​​làm giảm bớt căng thẳng do oxy hóa và hình thành mạch [40 ]. Theo báo cáo, hít phải hydro cũng bảo vệ khỏi tổn thương I / R ở gan [ 129 ]. Liu và cộng sự. đã chứng minh rằng tiêm HS vào phúc mạc có thể là một phương pháp được áp dụng rộng rãi để làm giảm tổn thương I / R ở gan trên mô hình chuột [ 130 ]. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu đã chứng minh tác dụng bảo vệ của hydro trong các bệnh gan khác, chẳng hạn như tổn thương do phóng xạ ở bệnh nhân u gan [ 131 ], nhiễm độc gan do acetaminophen [ 132 ], tổn thương gan do vàng da tắc nghẽn [ 45 , 133 ], viêm gan nhiễm mỡ không do rượu và ung thư gan [ 134], suy gan sau phẫu thuật sau khi cắt gan lớn [ 135 ], tái tạo gan sau khi cắt một phần gan [ 39 ], và tổn thương gan cấp tính trong viêm tụy cấp hoại tử [ 136 ] ở các mô hình ở chuột. Công trình gần đây xác nhận rằng HS cải thiện bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu bằng cách giảm bớt stress oxy hóa và kích hoạt thụ thể α (PPARα) và PPARγ tăng sinh peroxisome biểu hiện trong tế bào gan chuột [ 137 ].

 

Tổn thương I / R ruột xảy ra trong nhiều bối cảnh lâm sàng, chẳng hạn như phẫu thuật điều trị chứng phình động mạch chủ bụng, ghép ruột non và tắc động mạch mạc treo tràng. Viêm và stress oxy hóa do chấn thương I / R ruột là nguyên nhân chính của điều trị phẫu thuật [ 138 , 139 ]. Tiêm dung dịch giàu HS / hydro làm giảm viêm nhiễm và stress oxy hóa ở mô hình chuột bị thương I / R, đồng thời bảo vệ chống lại các tổn thương và rối loạn chức năng co bóp của ruột [ 140 - 142 ]. Bảo quản kém và tổn thương I / R trong quá trình cấy ghép ruột non vẫn là những nguyên nhân chính gây ra bệnh tật và tử vong cho người nhận. Buchholz và cộng sự. năm 2008 chứng minh rằng hydrođiều trị cải thiện vết thương ruột do cấy ghép, bao gồm xói mòn niêm mạc và phá vỡ hàng rào niêm mạc, trong mô hình cấy ghép ruột non ở chuột [ 27 ]. Ba năm sau, cùng một nhóm đã chứng minh rằng các mảnh ghép ruột được nạp sẵn hydro thể hiện hình thái và chức năng vượt trội trong các ca ghép ruột của động vật gặm nhấm, cuối cùng tạo điều kiện cho người nhận sống sót [ 70 ]. Điều trị HS cũng làm giảm bớt tổn thương niêm mạc đại tràng [ 143 ] và hồi tràng sau phẫu thuật [ 144 ] ở các mô hình chó.

 

Sử dụng hydro cũng được chứng minh là có thể điều trị hiệu quả tổn thương niêm mạc dạ dày do stress [ 145 ] và tổn thương dạ dày do aspirin [ 146 ]. Xue, et al. phát hiện ra rằng uống nước điện phân giàu hydro ngăn chặn tác dụng đáp ứng liều lượng của tổn thương dạ dày do aspirin gây ra ở mô hình chuột [ 147 ]. Tiêm HS cũng làm giảm mức độ nghiêm trọng của viêm tụy cấp [ 13 , 28 ] và tổn thương I / R sau khi cấy ghép tụy ở chuột [ 148 ].

 

Ảnh hưởng của hydro đối với hội chứng chuyển hóa

Hội chứng chuyển hóa đề cập đến một rối loạn phổ biến đặc trưng bởi sự kết hợp của béo phì, rối loạn lipid máu, tăng huyết áp và kháng insulin [ 149 ]. Stress oxy hóa có liên quan đến hội chứng chuyển hóa [ 150 ], và nhiều nghiên cứu đã chứng minh tác dụng bảo vệ của hydro trong các bệnh rối loạn chuyển hóa [ 19 , 151 - 153 ]. Trong một số mô hình chuột mắc hội chứng chuyển hóa cụ thể, hydro ở ruột kết tạo ra từ fructan dường như làm giảm căng thẳng oxy hóa do viêm gây ra [ 151 ]. HW cũng ngăn ngừa xơ vữa cầu thận và cải thiện độ thanh thải creatinin [ 153]. Hơn nữa, sử dụng HS làm giảm mức cholesterol lipoprotein mật độ thấp (LDL-C) trong huyết tương và cải thiện chức năng lipoprotein mật độ cao (HDL) ở chuột lang được cho ăn chế độ ăn nhiều chất béo [ 154 ]. Đối với những bệnh nhân có hội chứng chuyển hóa tiềm ẩn, tiêu thụ CTNH làm giảm các chỉ số stress oxy hóa và tăng cường mức superoxide dismutase (SOD), do đó tăng khả năng bảo vệ chống oxy hóa nội sinh chống lại O2– · [ 19 ]. Tiêu thụ CTNH cũng làm giảm nồng độ LDL-C huyết thanh của bệnh nhân và cải thiện chức năng HDL [ 152 ].

 

Xử lý hydro đã cho thấy tác dụng tích cực đối với chuyển hóa năng lượng. Kamimura, et al. nhận thấy rằng việc tiêu thụ CTNH trong thời gian dài làm giảm lượng mỡ và trọng lượng cơ thể, cùng với mức đường huyết, insulin và chất béo trung tính, bằng cách kích thích chuyển hóa năng lượng [ 59 ]. Nghiên cứu này phát hiện ra rằng điều trị hydro làm tăng biểu hiện của hormone gan, yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 21, giúp tăng cường tiêu thụ axit béo và glucose [ 59 ].

 

Điều trị hydro cũng làm giảm sự phát triển của bệnh tiểu đường loại 2 bằng cách giảm stress oxy hóa và cải thiện chuyển hóa glucose [ 155 ]. Dựa trên quan sát rằng acarbose gây ra sản xuất hydro nội sinh , Suzuki, et al. phát hiện ra rằng điều trị acarbose làm tăng nồng độ hydro thở ra , giảm nguy cơ bệnh tim mạch ở bệnh nhân rối loạn dung nạp glucose hoặc đái tháo đường týp 2. Những lợi ích này ít nhất có thể là do khả năng trung hòa stress oxy hóa của acarbose bằng cách tăng sản xuất hydro trong đường tiêu hóa [ 85 ]. Amitani và cộng sự. chứng minh rằng hydrocó thể có tác dụng chuyển hóa tương tự như insulin và cũng có thể là một phương pháp điều trị mới thay thế cho insulin trong điều trị bệnh đái tháo đường týp 1 [ 156 ].

 

Ảnh hưởng của hydro đối với các bệnh hệ hô hấp

Điều trị hydro có lợi trong việc điều trị các bệnh hệ hô hấp đa dạng. Tiêm HS có tác dụng bảo vệ chống lại tổn thương I / R cấp tính ở phổi trên mô hình chuột [ 157 ] và thỏ [ 158 ] thông qua cơ chế chống oxy hóa, chống viêm và chống apxe. Hít phải hydro cũng cải thiện chấn thương I / R do ghép phổi [ 32 , 159 ]. Meng và các đồng nghiệp gần đây đã chứng minh rằng lạm phát với CO hoặc hydro bảo vệ chống lại tổn thương I / R trong mô hình ghép phổi ở chuột, và hiệu quả này được tăng cường khi điều trị CO và hydro kết hợp . hydrocó thể phát huy tác dụng bảo vệ thông qua điều chỉnh CO, điều này có thể giải thích tại sao phương pháp điều trị kết hợp thể hiện tác dụng bảo vệ lớn hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu này không đo nồng độ CO và hydro trong máu người nhận, và nồng độ CO và hydro tối ưu phải được tìm hiểu thêm [ 160 ].

 

Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc bảo vệ hydro chống lại tổn thương phổi liên quan đến nhiễm trùng huyết. Điều trị HS ức chế tổn thương phổi cấp do nhiễm trùng huyết ở chuột, có thể là kết quả của các hoạt động chống oxy hóa và chống viêm của HS [ 161 ]. Hít phải hydro cũng được bảo vệ chống lại tổn thương phổi liên quan đến nhiễm trùng huyết bằng cách giảm mức độ HMGB1 của cytokine gây viêm ở chuột nhiễm trùng, và điều này được thực hiện một phần thông qua việc kích hoạt hemeoxygenase 1 (HO-1) và chất điều hòa ngược dòng của nó, Nrf2 [ 162 ]. Năm 2016, Tao, et al.đã chứng minh rằng quản lý HS bảo tồn mức aquaporin 1 (AQP1) và AQP5, giúp loại bỏ nước phổi ngoài mạch, để giảm bớt tổn thương phổi liên quan đến nhiễm trùng huyết bằng cách ức chế p38 hoạt hóa protein kinase và kích hoạt JNK [ 37 ]. Những quan sát này cung cấp các mục tiêu điều trị mới tiềm năng cho tổn thương phổi liên quan đến nhiễm trùng huyết.

 

Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hydro cải thiện các tổn thương phổi do nhiều yếu tố khác gây ra, chẳng hạn như tăng oxy máu [ 163 , 164 ], lipopolysaccharides [ 14 , 17 ], hít phải khói thuốc [ 165 ], paraquat [ 166 ], monocrotaline [ 167 ], và bỏng [ 168 ]. Một nghiên cứu năm 2013 cho thấy tiền xử lý HS cải thiện sản xuất chất nhầy đường thở do hút thuốc lá gây ra và tổn thương biểu mô đường thở ở chuột [ 169 ]. Xiao, et al. nhận thấy rằng HS làm giảm viêm và tái tạo đường thở ở chuột bị hen thông qua việc khử hoạt tính NF-κB [ 46 ].

 

Ảnh hưởng của hydro đối với các bệnh về hệ tiết niệu

Tổn thương I / R ở thận, một nguyên nhân quan trọng của chấn thương thận cấp tính, không thể tránh khỏi trong các tình huống lâm sàng khác nhau, chẳng hạn như ghép thận, cắt một phần thận và điều trị chứng phình động mạch chủ trên [ 170 - 172 ]. Các cơ chế gây ra tổn thương thận phần lớn vẫn chưa được biết, mặc dù ROS, phản ứng viêm và quá trình apoptosis có thể liên quan đến [ 173 , 174 ]. Những phát hiện gần đây cho thấy hydro bảo vệ khỏi tổn thương I / R ở thận, chủ yếu là do tác dụng chống viêm và chống quá trình chết của hydro và giảm chọn lọc ROS gây độc tế bào [ 175 , 176 ].

 

Abe và các cộng sự liên quan đến chấn thương thận cấp do I / R gây ra với giảm tỷ lệ sống sót ở bệnh nhân được ghép thận [ 177 ]. Bảo quản trước allograft trong dung dịch giàu hydro của Đại học Wisconsin (HRUW) làm giảm tổn thương I / R lạnh thận do ghép thận và ức chế tạo ROS gây độc tế bào, tổn thương ống thận và xơ hóa mô kẽ, dẫn đến kết quả ghép thận lâu dài vượt trội [ 177 ]. Bảo quản trước không ảnh hưởng đến sự biểu hiện interferon-γ, IL-6 và TNF-α. Một nghiên cứu năm 2010 đã chứng minh rằng việc uống CTNH làm giảm sản xuất cục bộ của các dấu hiệu viêm này trong môi trường cấy ghép thận [ 178 ]. Chúng tôi quy sự khác biệt trong những phát hiện này là do hydro đa dạnghệ thống và thời lượng phân phối, và chúng tôi gợi ý rằng uống HW lâu dài có vẻ có hiệu quả điều trị tốt hơn so với bảo quản trước thoáng qua trong HRUW. Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng HS bảo vệ chống lại tổn thương thận cấp tính sau khi ghép gan một phần bằng cách giảm quá trình apoptosis, có thể liên quan đến việc điều chỉnh quá trình tự chết qua trung gian p53 [ 33 ].

 

Nhiều mô hình động vật khác nhau đã được thiết lập để nghiên cứu tác dụng điều trị của hydro đối với tổn thương thận. Nakashima-Kamimura, et al. báo cáo vào năm 2009 rằng cả hydro hít và uống HW làm giảm độc tính trên thận do cisplatin mà không ảnh hưởng đến hoạt động chống khối u [ 60 ]. Nhiều bằng chứng gần đây chỉ ra rằng hydro làm giảm bớt tổn thương thận do nhiều yếu tố gây ra, chẳng hạn như độc tính trên thận do ferric nitrilotriacetate [ 179 ], glucose và stress oxy hóa do hợp chất α, β-dicarbonyl gây ra [ 180 ], tắc nghẽn niệu quản một bên [ 181 ], tự phát tăng huyết áp [ 36 ], glycerol [ 43], sốc nhiễm trùng [ 182 ], viêm tụy cấp [ 183 ], và bỏng [ 184 ].

 

Hiện nay, rất ít nhóm đã công bố nghiên cứu về tác động của hydro trong bàng quang. Matsumot và cộng sự. không tìm thấy hiệu quả rõ ràng của CTNH ở những bệnh nhân bị viêm bàng quang kẽ / hội chứng bàng quang đau đớn, mặc dù việc bổ sung CTNH có hiệu quả làm giảm đau bàng quang trong một số trường hợp [ 185 ]. Các nghiên cứu lâm sàng tiềm năng, quy mô lớn, được thiết kế thích hợp sẽ được yêu cầu để xác nhận những phát hiện này.

 

Ảnh hưởng của hydro đối với các bệnh hệ sinh sản

hydro cũng đã được áp dụng trong các bệnh hệ thống sinh sản, chủ yếu là chấn thương tinh hoàn. Tinh hoàn rất nhạy cảm với tổn thương trong quá trình chiếu xạ trị liệu [ 186 ], và xạ trị có thể gây ra chứng azoospermia hoặc vô sinh [ 187 ]. Vào năm 2012, Chuai và cộng sự đã chứng minh rằng HS làm giảm sự mất tế bào mầm đực và bảo vệ quá trình sinh tinh mà không có tác dụng phụ bất lợi nào trên mô hình chuột do bức xạ gây ra [ 188 , 189 ]. Điều này đại diện cho bằng chứng in vivo đầu tiên cho thấy sự bảo vệ phóng xạ hydro thông qua quá trình trung hòa · OH trong mô được chiếu xạ. HS cũng được chứng minh là có vai trò bảo vệ vô tuyến trong mô hình tổn thương tinh hoàn ở chuột do tia gamma gây ra [ 190]. Do đó, liệu pháp hydro có thể duy trì hiệu quả khả năng sinh sản ở nam giới bị chiếu xạ. Ngoài ra, HS bảo vệ chống lại I / R- và chấn thương tinh hoàn do cắt đoạn tủy sống ở mô hình chuột [ 191 , 192 ]. Điều trị HS dài hạn làm giảm bớt căng thẳng oxy hóa tinh hoàn do nicotin gây ra ở mô hình chuột [ 193 ] và bảo vệ chống lại rối loạn cương dương ở mô hình chuột mắc bệnh tiểu đường do streptozotocin [ 194 ].

 

Cho đến nay, chỉ có hai bài báo báo cáo tác dụng điều trị của hydro trong các bệnh sinh sản nữ. Năm 2011, Yang, et al. gợi ý rằng HS hành động bảo vệ trong mô hình chuột tiền sản giật thông qua việc chống oxy hóa hiệu quả [ 195 ]. HS cũng làm giảm tổn thương buồng trứng do hóa trị liệu gây ra ở mô hình chuột cái bằng cách ức chế stress oxy hóa không điều hòa, có thể điều chỉnh lộ trình tín hiệu của yếu tố phản ứng chống oxy hóa Nrf2 / [ 196 ]. Mặc dù những nghiên cứu này cung cấp một số cơ sở định lượng cho việc sử dụng hydro như một chất bảo vệ phóng xạ / hóa trị liệu, các nghiên cứu sâu hơn là cần thiết để xác định cơ chế hoạt động chính xác.

 

Ảnh hưởng của hydro đối với hệ thống giác quan và các bệnh ngoài da

Tổn thương I / R võng mạc tồn tại trong các bệnh mắt khác nhau, bao gồm bệnh tăng nhãn áp và các rối loạn mạch máu ở mắt khác [ 197 ]. Năm 2010, Oharazawa, et al. phát hiện ra rằng việc sử dụng thuốc nhỏ mắt chứa hydro đã bảo vệ võng mạc chống lại tổn thương I / R cấp tính bằng cách quét · OH, đây là một chiến lược chống oxy hóa và bảo vệ thần kinh hiệu quả cao [ 72 ]. Tiêm HS trong phúc mạc và hít hydro liều cao đều được phát hiện là có tác dụng bảo vệ thần kinh chống lại tổn thương I / R võng mạc thông qua các con đường chống oxy hóa, chống viêm và chống apoptotic trên mô hình chuột [ 198 , 199 ]. Thật bất ngờ, liệu pháp HS không ức chế quá trình tân mạch võng mạc ở mô hình chuột bị bệnh võng mạc do thiếu oxy [200 ]. Các thí nghiệm bổ sung là cần thiết để khám phá các cơ chế bệnh lý và sinh hóa bên dưới những tác động này.

 

hydro giảm nhẹ các bệnh võng mạc do các yếu tố khác gây ra, chẳng hạn như chấn thương do nhiễm độc kích thích do glutamate [ 201 ], tổn thương do ánh sáng [ 16 ], đè bẹp dây thần kinh thị giác [ 202 ] và viêm võng mạc do N-methyl-N-nitrosourea (MNU) sắc tố [ 203 ] trong mô hình động vật gặm nhấm. hydro cũng có thể là một phương pháp điều trị hiệu quả mới cho chấn thương giác mạc do bỏng kiềm [ 73 ], và đã chứng minh tác dụng bảo vệ trong các bệnh về tai. hydro tạo điều kiện thuận lợi cho việc phục hồi chức năng tế bào lông và giảm thiểu tình trạng mất thính giác tạm thời do tiếng ồn gây ra bằng cách loại bỏ ROS bất lợi hình thành trong tai trong ở chuột và chuột lang [ 204 - 208]. Một nghiên cứu khác gần đây cho thấy rằng HS làm giảm sự hoạt hóa bạch cầu ái toan ở mô hình chuột lang bị viêm mũi dị ứng bằng cách giảm stress oxy hóa [ 209 ].

 

Da là hàng rào bảo vệ sinh học của cơ thể, và các tổn thương da do năng lượng bức xạ trực tiếp hoặc gián tiếp do các gốc tự do gây ra dẫn đến viêm biểu bì ở gần 95% bệnh nhân được xạ trị. Sử dụng hydro bảo vệ chống lại chứng viêm da do bức xạ tia γ hoặc tia X [ 57 , 210 ] và tổn thương da do tia cực tím (UV) [ 211 ] trong các mô hình ở chuột. Vào năm 2013, Shin, et al. cũng quan sát thấy rằng ứng dụng của hydro nguyên tử được bao quanh bởi các phân tử nước (H (hydro O) m) có thể ngăn ngừa tổn thương da người do tia cực tím gây ra [ 212 ]. Sử dụng hydro cũng đã cho thấy tác dụng điều trị tiềm tàng trong các bệnh da ban đỏ cấp tính [213 ], tổn thương I / R vạt da ở chuột [ 214 , 215 ], và tổn thương da vảy nến [ 216 ]. Một nghiên cứu gần đây cho thấy autophagy đóng một vai trò quan trọng trong chứng đau dây thần kinh sau herpetic giảm độc lực do HS (PHN) ở chuột. Do đó, HS có thể làm giảm chứng tăng tiết và ức chế giải phóng các cytokine TNF-α, IL-1β, IL-6 ở chuột mắc PHN bằng cách kích hoạt autophagy [ 217 ].

 

Ảnh hưởng của hydro đối với rối loạn chức năng của mô

Năm 2011, Hanaoka, et al. đã chứng minh rằng hydro đã bảo vệ các tế bào chondrocytes được nuôi cấy chống lại stress oxy hóa bằng cách khử ONOO- [ 218 ] một cách chọn lọc , cho thấy hydro có thể được sử dụng để ngăn ngừa hoặc điều trị các bệnh về khớp. hydro làm giảm hoạt động của bệnh ở bệnh nhân viêm khớp dạng thấp [ 219 ], giảm bớt tình trạng mất xương do vi trọng lực [ 220 ], ức chế sự tiến triển của viêm nha chu bằng cách giảm stress oxy hóa ở nướu [ 209 , 221 - 223 ], và ngăn ngừa chứng hoại tử xương do steroid ở thỏ [ 224 , 225 ].

 

hydro cũng có thể có tác dụng điều trị trong các bệnh hệ thống huyết học. Ghép tế bào gốc tạo máu dị sinh là một liệu pháp có khả năng chữa khỏi nhiều bệnh huyết học ác tính và không ác tính. Tuy nhiên, bệnh ghép vật chủ cấp tính (aGVHD) là một biến chứng gây chết người của cấy ghép tế bào gốc tạo máu, điều này hạn chế ứng dụng của nó. Quản lý HS đã bảo vệ chống lại aGVHD gây chết người trong mô hình cấy ghép tủy xương chuột không tương thích phức hợp tương thích mô chính [ 226 ] và tăng tỷ lệ sống sót trong mô hình chuột gây ra chiếu xạ gây chết người [ 227 ]. Nhiễm trùng huyết là nguyên nhân tử vong phổ biến nhất trong các khoa chăm sóc đặc biệt. Điều trị kết hợp với hydrovà điều trị hyperoxia hoặc HS cung cấp hiệu quả điều trị nâng cao thông qua cả cơ chế chống oxy hóa và chống viêm, và có thể là một cách tiếp cận khả thi trên lâm sàng để điều trị nhiễm trùng huyết [ 228 - 231 ]. Các nghiên cứu khác chỉ ra rằng việc sử dụng hydro làm tăng tốc độ phục hồi ở chuột thiếu máu bất sản [ 232 ], tăng độ kiềm trong máu ở nam giới hoạt động thể chất [ 233 , 234 ], ức chế kết tập tiểu cầu do collagen ở người khỏe mạnh và chuột [ 235 ], và tăng huyết thanh kháng chức năng oxy hóa ở ngựa thuần chủng [ 236 ].

 

Ngoài ra, uống HW đã cải thiện các bệnh lý về ty thể và viêm cơ ở người [ 237 ], cải thiện chứng loạn dưỡng cơ Duchenne ở chuột [ 238 ], giảm tiêu cơ vân do glycerol ở chuột [ 43 ], và giảm mệt mỏi cơ do tập thể dục cấp tính ở các vận động viên [ 239 ]. Vào năm 2013, Chen, et al. cho thấy HS làm giảm độc lực tăng sinh tế bào cơ trơn mạch máu của bò thai trong huyết thanh và tăng sản hệ thần kinh bằng cách ức chế sản xuất ROS và bất hoạt tín hiệu Ras-ERK1 / 2-MEK1 / 2 và Akt. Do đó, HS có thể ngăn chặn chứng tái hẹp ở người [ 49 ]. Sử dụng HS cũng được chứng minh là cải thiện cơ xương [ 240 ] và tổn thương I / R cơ tim ở chuột [112 , 241 ].

 

Ảnh hưởng của hydro đối với bệnh ung thư

Ngày càng có nhiều nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào khối u ở người có thể tạo ra nhiều ROS hơn các dòng tế bào không biến đổi, thúc đẩy sự tăng sinh tế bào ung thư, tổng hợp DNA, hình thành mạch, xâm lấn và di căn xa [ 242 - 244 ]. Do khả năng loại bỏ các gốc tự do mạnh mẽ của hydro , việc sử dụng hydro ngày càng được nghiên cứu như một phần của liệu pháp chống ung thư ở người và các động vật khác. Dole, et al. ghi nhận vào năm 1975 rằng liệu pháp hydro cường độ cao gây ra sự thoái triển của khối u da ở chuột bạch tạng không lông bị ung thư biểu mô tế bào vảy [ 10]. Gần đây, CTNH bổ sung nano bạch kim đã được báo cáo là có tác dụng chống oxy hóa nhanh hơn và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư biểu mô lưỡi ở người so với các tế bào bình thường [ 245 ]. Bức xạ ion hóa có thể dẫn đến sinh ung thư, và vào năm 2011, Zhao và các đồng nghiệp lần đầu tiên báo cáo rằng tiêm HS đã bảo vệ chuột BALB / c chống lại ung thư hạch tuyến ức do bức xạ [ 246 ]. Các nghiên cứu khác đã chứng minh rằng uống HW ngăn ngừa sự tiến triển của viêm gan nhiễm mỡ không do rượu và hình thành ung thư gan kèm theo ở chuột bằng cách giảm stress oxy hóa gan, viêm và quá trình apoptosis [ 134 ], và bảo vệ chống lại độc tính trên thận do ferric nitrilotriacetate gây ra và các sự kiện phát triển khối u sớm ở chuột [ 179 ].

 

hydro cũng có thể làm giảm bớt các tác dụng phụ do xạ trị ung thư hoặc thuốc chống khối u gây ra. Kang, et al . cho rằng việc tiêu thụ CTNH hàng ngày có thể giảm thiểu stress oxy hóa do xạ trị và cải thiện chất lượng cuộc sống sau khi tiếp xúc với bức xạ mà không ảnh hưởng đến tác dụng chống khối u ở bệnh nhân u gan [ 131 ]. Tương tự, dùng hydro bảo vệ chống lại độc tính trên thận do cisplatin [ 60 , 247 ], và tổn thương gan và tim do doxorubicin [ 121 ]. Những phát hiện này cho thấy hydro có tiềm năng như một liệu pháp chống ung thư và có thể được sử dụng để giảm tác dụng phụ của liệu pháp vô tuyến / hóa học ở bệnh nhân.

 

Hydrogen trong chăm sóc sức khỏe lâm sàng hiện tại

hydro khó hòa tan trong nước và điều này ban đầu đã hạn chế các ứng dụng điều trị của nó. Năm 2009, Nhật Bản đã giải quyết vấn đề kỹ thuật này và sản xuất CTNH. Năm 2012, chỉ riêng doanh số bán CTNH trực tuyến tại Nhật Bản đã đạt 20 tỷ yên. Cùng năm, các nhà nghiên cứu từ 12 quốc gia phát triển, bao gồm cả Hoa Kỳ và Đức, bắt đầu phát triển hydro như một sản phẩm chăm sóc sức khỏe, và thị trường CTNH toàn cầu đạt 22 tỷ đô la. Các ngành công nghiệp hydro tiếp tục phát triển, và bây giờ bao gồm hydrocác sản phẩm ngoại vi giàu hydro, chẳng hạn như viên nang chăm sóc sức khỏe hydro, mỹ phẩm hydro, chất tắm giàu hydro và thiết bị máy thở hydro. Thương hiệu HW thuộc sở hữu nhà nước đầu tiên của Trung Quốc, “Hydrovita,” được thành lập ở Bắc Kinh vào năm 2013. Cơ quan Quản lý Dược phẩm Nhà nước Trung Quốc sau đó đã xác định hít hydro là hành vi y tế vào năm 2015. Thị trường hydro Trung Quốc có thể sẽ rất lớn, vì có gần 300 triệu bệnh nhân mắc bệnh mãn tính ở nước này. Theo đó, các sản phẩm hydro có một tương lai đầy hứa hẹn là các sản phẩm an toàn, đơn giản, tiện lợi để duy trì sức khỏe, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi [ 248 ].

 

Đi đến:

HƯỚNG TƯƠNG LAI: CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT

Mặc dù hydro có các ứng dụng phòng ngừa và điều trị đầy hứa hẹn trong các bệnh khác nhau, nhưng nhiều vấn đề vẫn chưa được giải quyết. Khoảng 40 g carbohydrate được cho là đi vào ruột già của con người bình thường mỗi ngày, do đó, một lượng lớn (12.000 ml / ngày) hydro sẽ được giải phóng vào lòng ruột kết [ 249 - 251 ]. Lượng hydro trong ruột được tạo ra lớn hơn nhiều so với hydro được hấp thụ từ nước hoặc khí, nhưng chỉ những tác động của hydro ngoại sinh đã thu hút được sự chú ý của lĩnh vực y tế hiện nay. Tuy nhiên, ruột hydrocũng được chứng minh là có tác dụng hữu ích trong việc thuyên giảm bệnh. Trong mô hình chuột, việc phục hồi chủng vi khuẩn E. coli dương tính với hydrogenase đã cải thiện bệnh viêm gan A do concanavalin gây ra [ 31 ], mặc dù việc uống HW có hiệu quả hơn so với việc thay thế vi khuẩn dương tính với hydrogenase trong nghiên cứu này. Thực tế là một số loại thuốc uống hoặc thực phẩm ngoại sinh kích thích sản xuất hydro ở ruột hỗ trợ sự phát triển của các liệu pháp kết hợp trên mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng. Chúng tôi đề xuất rằng các liệu pháp điều trị hydro đường ruột có thể mở rộng vai trò của hydro trong điều trị bệnh.

 

Cho đến nay, không có tác dụng đáp ứng liều hydro nào được ghi nhận. Uống HW làm giảm sự mất tế bào thần kinh dopaminergic ở mô hình chuột mắc bệnh Parkinson. Đáng chú ý, nồng độ hydro thấp tới 0,08 ppm thể hiện các tác động gần giống như CTNH bão hòa (1,5 ppmhydro ) [ 96 ]. Sau khi HW được tiêu thụ, hầu hết hydro trong máu không thể phát hiện được trong vòng 30 phút [ 178 ], có thể là do phổi đã hết. Do đó, một lượng CTNH thấp trong thời gian phơi nhiễm ngắn có thể có hiệu quả như thế nào vẫn chưa được biết. Tuy nhiên, Kamimura và cộng sự phát hiện ra rằng hydro có thể tích tụ trong gan cùng với glycogen, điều này có thể giải thích một phần hiện tượng này [ 59]. Trong một ví dụ khác, ở dạng khí 2%, lượng hydro tiếp xúc với một người nặng 60 kg trong 24 giờ sẽ cao hơn 104 lần hoặc hơn so với khi uống CTNH bão hòa. Tuy nhiên, CTNH có hiệu quả ngang bằng, và đôi khi hiệu quả hơn hydro [ 252 ]. Do đó, lượng hydro được sử dụng dường như không phụ thuộc vào mức độ ảnh hưởng trong nhiều trường hợp.

 

Ngoài ra, cơ chế phân tử và mục tiêu phân tử chính của hydro liều thấp ngoại sinh vẫn chưa rõ ràng. Mặc dù hydro điều chỉnh sự biểu hiện của các gen và trạng thái hoạt hóa protein khác nhau, vẫn còn phải xác định xem những điều hòa đó là nguyên nhân hay kết quả của các tác động sinh lý của hydro . Một câu hỏi quan trọng khác là làm thế nào hydro sử dụng và ảnh hưởng đến sự xuyên âm trong các con đường chống oxy hóa, chống viêm, chống apoptotic và các con đường sinh hóa khác [ 89 ]. Các thử nghiệm lâm sàng kiểm tra ứng dụng hydro đã được thực hiện ít hơn nhiều so với nhiều thử nghiệm trên mô hình động vật. Tuy nhiên, các ứng dụng đầy hứa hẹn cho hydrođiều trị dự kiến ​​sẽ xuất hiện đối với nhiều bệnh ở người, và phương pháp điều trị cá nhân hóa cho bệnh nhân là một mục tiêu điều trị. Do đó, các nghiên cứu lâm sàng tiền cứu, quy mô lớn, được thiết kế phù hợp được đảm bảo để tối ưu hóa liều lượng, thời gian và phương pháp phân phối hydro .

 

Đi đến:

KẾT LUẬN

Quản lý hydro là một lựa chọn điều trị đầy hứa hẹn để điều trị nhiều loại bệnh. Bài báo này đã xem xét tiến độ nghiên cứu y tế hiện tại liên quan đến hydro , bao gồm các đặc tính độc đáo của nó, cơ chế hoạt động có thể có, phương pháp phân phối, ứng dụng trong mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng, cũng như các ứng dụng trong tương lai. Mặc dù các câu hỏi quan trọng vẫn chưa được giải đáp, các liệu pháp dựa trên hydro cho thấy có nhiều hứa hẹn là công cụ mới và sáng tạo để ngăn ngừa và điều trị các bệnh ở người hiện đang là gánh nặng sức khỏe lớn trên toàn cầu. Hiểu rõ hơn về dược động học hydro và cơ chế hoạt động sinh học chắc chắn sẽ thúc đẩy phân tử quan trọng này trong các ứng dụng lâm sàng.