Propiedades citoprotectoras del hidrógeno

El hidrógeno molecular tiene propiedades sorprendentes en la lucha contra muchas enfermedades. Algunas de ellas son el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson,...

El hidrógeno molecular es la molécula más pequeña que podemos encontrar en la naturaleza. Su eficacia no se descubrió hasta hace una década gracias a la investigación científica.

El hidrógeno tiene numerosos beneficios y esto se debe a sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, antiapoptóticas, antialérgicas y citoprotectoras. Probablemente se pregunte cómo esta pequeña molécula tiene todas estas propiedades. Los científicos siguen descubriendo día a día nuevos usos del hidrógeno. Cada día hay nuevos resultados de investigación, y se pueden encontrar cientos de estudios que se han realizado sobre el tratamiento con hidrógeno, sobre todo en estudios con animales, pero cada vez más en estudios con humanos.

En este artículo hablaremos de los efectos citoprotectores del hidrógeno.

La célula es el bloque de construcción más pequeño de un organismo vivo. Si las células funcionan mal, pueden producirse enfermedades graves. Las células pueden resultar dañadas por diversas razones, como un traumatismo, el estrés oxidativo, los productos químicos, las quemaduras, los microorganismos y la radiación, entre otros.

¿Qué es la citoprotección?

La citoprotección es un proceso por el que las células se protegen de sustancias o estímulos nocivos. Este proceso se ha descrito principalmente en la mucosa gástrica. La formación de úlceras gástricas puede prevenirse mediante el uso de un agente citoprotector para el estómago, como la prostaglandina. Del mismo modo, el hidrógeno puede actuar como un agente que protege a las células de los estímulos nocivos.

¿Cómo actúa el hidrógeno como agente citoprotector?

El hidrógeno, a diferencia de la mayoría de las demás sustancias, puede actuar a nivel celular, por lo que se considera único. Incluso puede atravesar la barrera hematoencefálica que separa el cerebro del torrente sanguíneo. Incluso puede entrar en organismos subcelulares como las mitocondrias. Una vez que el hidrógeno alcanza estos lugares ideales, puede ejercer sus propiedades antioxidantes, citoprotectoras y antiapoptóticas.

Se ha sugerido que el hidrógeno puede inducir mecanismos de señalización que conducen a la formación de factores citoprotectores. Según Itoh et al. 2011, el hidrógeno actúa como modulador de señales y afecta a la transducción de señales. Propusieron que el hidrógeno puede inhibir la producción de óxido nítrico inducida por LPS/IFNγ en los macrófagos, lo que a su vez conduce a la reducción de las respuestas inflamatorias que, en última instancia, protegen las células. Aunque el mecanismo completo aún no está claro, hay otras investigaciones que sugieren posibles mecanismos. Según otra investigación, el hidrógeno aumenta los niveles de enzimas antioxidantes, como la superóxido dismutasa y la catalasa, proporcionando así el efecto citoprotector.

Otro mecanismo propuesto para el hidrógeno como sustancia citoprotectora es impedir la acción de la caspasa, que participa en la muerte celular, como se describe en el artículo sobre las propiedades antiapoptóticas del hidrógeno.

También se propone que el hidrógeno molecular se une a los iones metálicos y afecta a la transducción de señales al interactuar con las metaloproteínas.

¿Cuáles son los casos del efecto citoprotector del hidrógeno?

Dado que el hidrógeno no es tóxico para el organismo, incluso en concentraciones elevadas, su uso puede considerarse bastante seguro. Dado que el hidrógeno puede difundirse rápidamente a través de las membranas y ejerce sus efectos con la ventaja añadida de su viabilidad y su coste relativamente bajo, puede utilizarse en diversos tratamientos de enfermedades.

Los efectos citoprotectores del hidrógeno molecular fueron publicados por primera vez por Ohsawa et al. en 2007. Esta investigación fue la primera de este tipo. Investigaron el efecto antioxidante en un modelo de rata en el que se indujeron daños por estrés oxidativo en el cerebro mediante isquemia focal y reperfusión, y en células cultivadas mediante tres métodos independientes. Tras el ictus, cuando se elimina la oclusión del vaso (reperfusión), las células pueden resultar dañadas por la liberación repentina de sustancias oxidativas, lo que se denomina lesión por reperfusión. En este caso, se ha demostrado que el hidrógeno tiene potencial como antioxidante para aplicaciones preventivas y terapéuticas. Esta investigación ha allanado el camino para muchas otras investigaciones que exploran estrategias para utilizar el hidrógeno para prevenir el daño celular tras la isquemia.

El hidrógeno molecular también fue capaz de proteger las células del hígado de los daños causados por la ictericia obstructiva. En un modelo de rata, se indujo la ictericia obstructiva. Después de 10 días, se evaluó el daño hepático al microscopio y se controlaron los niveles de enzimas hepáticas (ASAT y ALAT) y de mediadores inflamatorios (IL-1, IL-6, TNFa y otros). La solución salina rica en hidrógeno redujo los niveles de estos marcadores y alivió la lesión morfológica del hígado. Además, aumentó significativamente las actividades de las enzimas antioxidantes. Inhibe la inflamación, el estrés oxidativo y también modula la llamada vía ERK1/2 y protege a las células de los daños.

En el trasplante de hígado, la lesión por isquemia y reperfusión es fundamental para la supervivencia del injerto. Esto da lugar a la formación de radicales libres de oxígeno citotóxicos. Su efecto puede ser neutralizado por las propiedades antioxidantes del hidrógeno. Protege las células de la lesión por reperfusión. Esto se descubrió en un estudio con cerdos.

La colitis ulcerosa es una enfermedad en la que se forman úlceras en la mucosa intestinal debido a una predisposición genética. Se asocia a una mayor producción de especies reactivas de oxígeno y a una alteración de la angiogénesis. La administración de hidrógeno por inyección intraperitoneal una vez cada 2 días durante 2 semanas en un modelo de rata fue capaz de reducir las úlceras al prevenir el daño de las células de la mucosa a través de sus efectos citoprotectores. El tratamiento con solución salina que contiene hidrógeno también redujo los síntomas, como la pérdida de peso y la diarrea.

La inhalación de hidrógeno también protegió las células nerviosas, según varios estudios. Como el hidrógeno puede atravesar fácilmente la barrera hematoencefálica, puede llegar a las neuronas y mejorar los resultados neurológicos de las enfermedades. Beber agua rica en hidrógeno fue capaz de suprimir el estrés oxidativo de las neuronas dopinérgicas en la enfermedad de Parkinson en un modelo de ratón. También se ha demostrado que el hidrógeno previene el deterioro cognitivo.

Recientemente, se inició un ensayo clínico piloto para investigar los efectos del agua de hidrógeno en la progresión de la enfermedad de Parkinson en pacientes japoneses. El estudio fue un ensayo aleatorio, controlado con placebo y doble ciego con grupos paralelos. Los participantes bebieron un litro al día de agua hidratada o un placebo durante 48 semanas. El examen de las puntuaciones de la Escala Unificada de Calificación de la Enfermedad de Parkinson mostró que la enfermedad empeoró en el grupo sin uso de agua de hidrógeno, mientras que las puntuaciones mejoraron en el grupo de agua de hidrógeno. Aunque el número de los dos grupos fue pequeño y la duración del estudio fue corta, la diferencia entre el grupo de agua de hidrógeno y el grupo de placebo fue significativa (p < 0,05).

Cuando se administró una solución salina rica en hidrógeno tras una parada cardíaca al inicio de la reanimación cardiopulmonar hiperóxica, mejoró significativamente los resultados cerebrales y cardíacos en un modelo de rata al proteger a las células de daños mayores.

Algunos pacientes necesitan ser ventilados artificialmente durante largos periodos de tiempo debido al coma y a las lesiones. Estas personas pueden desarrollar lesiones pulmonares denominadas lesiones pulmonares agudas inducidas por el ventilador. La administración de gas hidrógeno en un modelo de ratón redujo la incidencia de esta lesión a través de la modulación de la vía del factor nuclear-kappa B (NFκB). La activación temprana de esta vía durante el tratamiento con hidrógeno se correlacionó con el aumento de los niveles de proteínas antiapoptóticas. La inhalación de hidrógeno aumentó la tensión de oxígeno, disminuyó el edema pulmonar y redujo la expresión de mediadores proinflamatorios. Se demostró el efecto citoprotector del hidrógeno contra las vías apoptóticas e inflamatorias.

El hidrógeno como gas a una concentración del 3% también prolongó la vida de replicación in vitro de las células estromales de la médula ósea y de las células madre mesenquimales. Esto es importante porque las células madre se utilizan en la medicina regenerativa para tratar muchas enfermedades. El efecto citoprotector del hidrógeno se atribuyó inicialmente a un efecto antioxidante. Sin embargo, se comprobó que la concentración del 3% que utilizaron no reducía los radicales hidroxilo, aunque era eficaz para proteger las células. Por lo tanto, sugirieron que debe haber un mecanismo adicional en juego para proteger las células.

Debido a estos sorprendentes efectos del hidrógeno, se está utilizando como un novedoso agente terapéutico en el tratamiento cardiovascular, metabólico, respiratorio, neurológico y del cáncer. En el futuro, no sólo el oxígeno sino también el hidrógeno (el gas de Brown) se administrarán simultáneamente en la medicina de urgencias.

Fuentes

Liu, Q., et al, Hydrogen-rich saline protects against liver injury in rats with obstructive jaundice. Liver International, 2010. 30(7): p. 958-968.
Matsuno, N., et al, Beneficial effects of hydrogen gas on porcine liver reperfusion injury with use of total vascular exclusion and active venous bypass. Transplant Proc, 2014. 46(4): p. 1104-6.
He, J., et al. (Engl.), Protective effects of hydrogen-rich saline on ulcerative colitis rat model. Revista de investigación quirúrgica, 2013(0).
Hayashida, K., et al, Hydrogen Inhalation During Normoxic Resuscitation Improves Neurological Outcome in a Rat Model of Cardiac Arrest, Independent of Targeted Temperature Management. Circulation, 2014
Cui, Y., et al, Hydrogen-rich saline attenuates neuronal ischemia-reperfusion injury by protecting mitochondrial function in rats. J Surg Res, 2014.
Ito, M., et al, El consumo de agua con hidrógeno y la exposición intermitente al gas hidrógeno, pero no la lactulosa o la exposición continua al gas hidrógeno, previenen la enfermedad de Parkinson inducida por la 6-hidroxidopamina en ratas. Med Gas Res, 2012. 2(1): p. 15.

Fuente original: www.frequenz-therapie.com/es