Водород как антиоксидант: актуальность, история открытия, дальнейшие исследования

Время прочтения: 25 минут
Тема: о молекулярном водороде
Дата: 02.05.2018

Содержание:

1. Актуальность. В чем причины старения и каковы его возможные механизмы?

2. Водород нейтрализует опасный гидроксильный радикал. Механизм

3. Открытие и изучение молекулярного водорода как антиоксиданта

 

Актуальность. В чем причины старения и каковы его возможные механизмы?

Столетиями человечество искало ответы, на эти вопросы, но в последние годы ученые, как кажется, приблизились к пониманию сути,по крайней мере некоторых, из этих механизмов.
Академик Владимир Скулачев, декан факультета биоинженерии и биоинфоматики МГУ Академик Владимир Скулачев, декан факультета биоинженерии и биоинфоматики МГУ считает, что ключевую роль в в старении организма млекопитающих играют оксиданты - активные формы кислорода.
Активные формы кислорода - это агрессивных молекулы окислителей. А организме они вырабатываются в митохондриях

В митохондриях происходит окисление питательных веществ и запасание энергии в виде молекул АТФ. В молекулах АТФ хранится и из них извлекается энергия для запуска всех процессов в организме, требующих расхода энергии.

Говоря научно, в митохондриях протекают процессы окислительного фосфорилирования (ферментативного окисления) различных веществ с последующим накоплением энергии в виде молекул аденозинтрифосфата - АТФ).

К сожалению, имено в митохондиях, неизбежно 2-5 % вдыхаемого нами кислорода преобразуются в оксиданты - активные формы кислорода (АФК), которые разрушают клетки, даже если человек живет в идеальных условиях и ведет самый здоровый образ жизни. Одним из самых опысных и вредных АФК является радикал гидроксила .OH

Схема реакции показывает, что 2-3% кислорода O2, который мы вдыхаем, преобразуются во вредный радикал гидроксила .OH В красной рамке.

Схема реакции показывает, что 2-3% кислорода O2, который мы вдыхаем, преобразуются во вредный радикал гидроксила .OH (в красной рамке).

Таков один из механизмов старения, считают многие ученые, в частности, и российский академик Владимир Скулачев из МГУ.

  

Гидроксильный радикал - самый активный и вредный. Именно он нейтрализуеся водородом

 Гидроксильный радикал - самый активный и вредный. Именно он нейтрализуеся водородом.

Радикал гидроксила .OH повреждает молекулы ДНК, белков, липидов, забирает недостающий ему электрон - т.е. окисляет их, повреждая клетки. Агрессивные молекулы окислителей, разрушают стенки клетки. Это называется - происходит "окислительный", или "оксидативный стресс". Водород селективно нейтрализует вредные радикалы, не "трогая" остальные.

Сравнение активности разных АФКСравнение активности разных АФК

Понимание того, что очень важно найти средство способное нейтрализовать возникающие в митохондриях в процессе метаболизма свободные радикалы, и, прежде всего гидроксил (OH.) было у ученых давно.

Например, в ноябре 2006 г в научно-популярном журнале для учащихся ВУЗов - "Студенческий меридиан" вышла статья "Поиски бессмертия человека" (оригинал статьи http://www.stm.ru/archive/479/ ).

Это был обзор различных теорий старения и, соответственно, обсуждалось, что нужно будет сделать ученым в будущем для продления долголетия

Одна из теорий старения- как раз теория о старении как результате действия свободных радикалов, возникающих в митохондриях в процессе метаболизма. В статье ставилась задача найти в будущем "Антиоксиданты, нацеленные специально на опасные свободные радикалы и способные действовать внутри митохондрий".


Цитата из статьи:


В цитоплазме наших клеток находятся основные органы, митохондрии (предполагается, что это бывшие бактерии). Их роль – извлечение энергии из молекул глюкозы, продукт распада нашего питания (1). По длине дыхательной цепочки митохондрии глюкоза в контакте с молекулами кислорода производит АТЗ, клеточное горючее (2). Операция производит отходы, крайне нестабильные свободные радикалы или реактивные производные кислорода (DRO). Эти DRO атакуют ДНК, белки и липиды митохондрии.

цитоплазме наших клеток находятся основные органы, митохондрии (предполагается, что это бывшие бактерии). Их роль – извлечение энергии из молекул глюкозы, продукт распада нашего питания

У человека: Эти дисфункции митохондрии связываются с патологиями старения, как болезнь Паркинсона. Нейродегенерация и кардиомиопатия происходят от мутаций в ДНК митохондрий.
В будущем: Антиоксиданты, нацеленные специально на опасные свободные радикалы и способные действовать внутри митохондрий, с чем, похоже, не справляются нынешние антиоксиданты.

Итак - в результате питания производятся свободные радикалы - активные формы кислорода (АФК), по-английски ROS (Reactive Oxigen Species). Эти радикалы атакуют ДНК,белки, липиды, и результаты этого связываются со старением.
Свободные радикалы нейтрализуются антиоксидантами.

У митохондрий - очень плотная оболочка. Молекулы "обычных" антиоксидантов (аскорбиновой кислоты, коэнзима Q10) слишком велики - они не могут пройти через оболочку митохондрии, чтобы нейтрализовать вредные радикалы


 

 

Открытие и изучение молекулярного водорода как антиоксиданта

 

 

Статья в Nature Medicine о молекулярном водороде

Газ водород был известен очень давно. Еще в XVI-XVII вв Бойль, Парацельс и другие ученые добывали его путем действия кислот на металлы. Но терапевтические свойства водорода стали известны совсем недавно и все еще активно продолжают исследоваться.

В 2007 г. в одном из самых авторитетных научных журналов мира - Nature Medicine (№13, стр 688-694) вышла статья "Водород действует как терапевтический антиоксидант, селективно уменьшая количество цитотоксичных радикалов кислорода".

В статье утверждалось, что водород избирательно уничтожает вредные кислородые радикалы. Действие водорода имело заметный лечебный эффект.

(ссылка на статью: http://www.nature.com/nm/journal/v13/n6/full/nm1577.html).

С 2007 г. ученые стали тщательно исследовать воздействие водорода на организмы. Пробовали давать дышать смесью с водородом (до 4%, выше взрывоопасно), пить воду, через которую пропускали пузырьки водорода (собственно, это и есть водородная вода), закапать в глаза. Добавляли H2 в физиологический раствор, и вводили в кровь. Смотрели, как это повлияет на состояние подопытных крыс и мышей (3/4 исследований), на которых имитировали заболевания человека. Это называется: "исследовали модели заболеваний".

Ученые каких стран проводили исследования c 2007 года по июнь 2015, страна/год и количество исследований.Ученые каких стран проводили исследования c 2007 года по июнь 2015, страна/год и количество исследований

К 2016 г вышло более 400 научных статей, исследовано более 150 моделей различных заболеваний, в которых подтвердился благоприятный эффект от молекулярного водорода. На сегодняшний день число публикация превышает 1000, изучено более 170 моделей заболеваний людей и животных. На графике слева показана динамика исследований, в которых был отмечен положительный результат от применения водорода при том или ином заболевании, по странам с 2007 по 2015 гг.

Количество научных статей, в которых был отмечен положительный результат от применения водорода при том или ином заболевании

Количество научных статей, в которых был отмечен положительный результат от применения водорода при том или ином заболевании

15.10.2015 в научном журнале Medical gas research  ("Исследования медицинских газов") опубликована статья "Благоприятный биологический эффект и лежащие в его основе механизмы от действия молекулярного водорода - всеобъемлющий обзор 321 оригинальной статьи".

Благоприятный биологический эффект и лежащие в его основе механизмы от действия молекулярного водорода

Из краткого содержания:
Терапевтические результаты были обнаружены практически во всех органах, охватывали 31 категорию заболеваний, что можно разделить на 166 моделей заболеваний, заболеваний человека, патологий, связанных с лечением и патофизиологические состояния растений - преимущественно с болезнями, вызванными окислительным стрессом и воспалительными заболеваниями.

Исследование терапевтических свойств водорода продолжаются во всем мире.

 

 

Зарегистрируйтесь, пожалуйста, чтобы оставить свой комментарий.