Wodór ma działanie lecznicze i profilaktyczne przeciwko różnym chorobom. Chociaż badania na zwierzętach i badania kliniczne przyniosły obiecujące wyniki, dystrybucja wodoru w narządach po podaniu pozostaje niejasna. Tutaj sekwencyjne zmiany stężenia wodoru w tkankach w czasie monitorowano za pomocą bardzo czułego szklanego mikroczujnika i ciągłej inhalacji 3% gazowego wodoru. Stężenie wodoru mierzono w mózgu, wątrobie, nerkach, tkance tłuszczowej krezki i mięśniach ud szczurów. Z krzywych stężeń uzyskano maksymalne stężenie, czas do saturacji oraz inne pomiary przedstawiające dynamikę rozkładu i porównano wyniki uzyskane dla różnych narządów. Czas do saturacji był istotnie dłuższy (20,2 vs 6,3–9,4 min. P = 0,004 we wszystkich przypadkach) i zwiększał się bardziej stopniowo w mięśniach niż w pozostałych narządach. Stężenie maksymalne było najwyższe w wątrobie, a najniższe w nerkach (29,0 ± 2,6 vs 18,0 ± 2,2 μmol/l; we wszystkich przypadkach p=0,03). Stężenie różniło się istotnie w zależności od narządu (P = 0,03). Wyniki te dostarczają podstaw do wyjaśnienia mechanizmów leżących u podstaw korzystnych efektów in vivo wodoru w układach ssaków.
Wstęp
Gazowy wodór (wodór cząsteczkowy) stał się atrakcyjnym środkiem leczniczym ze względu na jego działanie terapeutyczne i zapobiegawcze w różnych chorobach1,2,3,4,5,6,7. Kilka badań na zwierzętach wykazało, że wodór redukuje reaktywne formy tlenu (ROS) w tkankach1,4,5,6,8 i ma inne działanie przeciwutleniające i/lub przeciwzapalne na uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjne, w których ROS są wytwarzane w nadwyżka4,9,10. Niektóre badania kliniczne wykazały również korzystny wpływ wdychanego wodoru na ostry zawał mięśnia sercowego i pozaszpitalne zatrzymanie krążenia4,11. Co więcej, badania dotyczące bezpieczeństwa i wykonalności gazowego wodoru wykazały, że gazowy wodór może być dostarczany pacjentom za pomocą prostego urządzenia, które można dostosować do różnych warunków klinicznych11,12.
Chociaż wodór gazowy jest wytwarzany przez mikrobiotę jelitową poprzez fermentację cukrów, a znaczną jego ilość można wykryć w wydychanym powietrzu13, mechanizm fizjologiczny, dzięki któremu sztuczne podawanie wodoru zapewnia korzystne efekty terapeutyczne, pozostaje niejasny14. Podczas gdy ostatnie badania wykazały, że wodór wpływa na transdukcję sygnału w komórce i może zapobiegać apoptozie komórek15,16, inna praca wykazała, że reakcje utleniania-redukcji obejmujące wodór cząsteczkowy zachodzą tylko przy silnych ROS, które powodują uszkodzenie tkanki, a nie przy słabym, korzystnym ROS14 .
Pomimo tak obiecujących danych i rosnącej popularności, generalnie brakuje badań dotyczących dystrybucji lub dynamiki gazowego wodoru w narządach po podaniu. Ponieważ gazowy wodór ma niską masę cząsteczkową i może szybko dyfundować przez błony komórkowe1,17, uważa się, że stężenie wodoru w organizmie osiągnęłoby nasycenie wkrótce (w minutach) po podaniu9. Jednak jedno badanie oceniające stężenia wodoru w homogenizowanych tkankach szczurów wykazało różne maksymalne stężenia w narządach po jednorazowej inhalacji lub dootrzewnowym podaniu wodoru18. W tym samym badaniu zaproponowano również zmienną dynamikę stężenia wodoru w narządach w czasie18. Ponadto toczy się poważna debata na temat metod podawania, które skutecznie dostarczyłyby wodór do narządów docelowych19.
Aby wyjaśnić rozkład i dynamikę tkanki wodorowej po dostarczeniu, niniejsze badanie analizuje sekwencyjne zmiany stężenia wodoru w narządach i tkankach szczurów w czasie z ciągłą inicjacją 3% gazowego wodoru. Stężenie wodoru zmierzono w kilku narządach poprzez monitorowanie w czasie rzeczywistym za pomocą bardzo czułego szklanego mikroczujnika, co jest praktyczną metodą pomiaru stężenia wodoru in vivo.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-38180-4
