Применение водорода в больницах Японии

Содержание:

1. Введение
2. Известно, что водород оказывает терапевтический эффект
3. Для исследования лечебных свойств водорода создан Центр Водородной медицины
4. Преимущество молекулярного водорода перед неизбирательными антиоксидантами
5. Клинические данные

• Острый инфаркт миокарда 
• Остановка сердца вне больницы

6. Цитируемые статьи
7. Статьи, в которых ссылались на эту

Введение

Статья японских ученых 2017 года, где говорится о применении молекулярного водорода в больницах Японии в клинических исследованиях состояния после инфаркт миокарда.
Кроме того, в статье сообщается, что применения водорода и понижение температуры тела при реанимации после остановки сердца позволило повысить выживаемость с 38,4% до 85,7% (в опытах на животных).
Перспективная новая терапия газообразным водородом в экстренных случаях и реаниматологии.
Acute Medicine & Surgery 2018; 5: 113–118
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ams2.320
Motoaki Sano, Masaru Suzuki, Koichiro Homma, Kei Hayashida, Tomoyoshi Tamura, Tadashi Matsuoka, Yoshinori Katsumata, Shuko Onuki, and Junichi Sasaki
Отделение кардиологии, Отделение неотложной медицины и реанимации, Школа Университета Медицины Кейо Токио, Япония
Приводим выдержки из статьи.

Известно, что водород оказывает терапевтический эффект

Сообщалось, что газообразный водород оказывает терапевтический эффект при широком диапазоне болезненных состояний, от острых заболеваний, таких как ишемия-реперфузионное повреждение, шок и заживление повреждений при хронических заболеваниях, таких как метаболический синдром, ревматоидный артрит и нейродегенеративные заболевания. Было предложен вывод, что водород обладает антиоксидантными и противовоспалительными свойствами.

Для исследования лечебных свойств водорода создан Центр водородной медицины

Мы создали Центр молекулярной водородной медицины, чтобы продвигать неклинические и клинические исследования использования газообразного водорода в медицине в рамках сотрудничества между промышленностью и университетом и для получения разрешения регулирующих органов на использование водорода и водородных медицинских устройств (http://www.karc.keio.ac.jp/center/center-55.html).
Исследования, проводимые Центром показали возможные терапевтические эффекты газообразного водорода в отношении различных аспектов неотложной медицинской помощи и реанимации, включая острый инфаркт миокарда, синдром остановки сердца и легких, острое повреждение почек, и геморрагический шок.

Эффективность молекулярного водорода (газ водород ) для профилактики и лечения различных заболеваний, о которых сообщалось в многочисленных доклинических и клинических исследованиях, и множественные эффекты водорода привлекли к себе внимание. Исследования молекулярного водорода в основном были начаты в Японии и достигли впечатляющих результатов без заметных неблагоприятные побочных реакций.

В кишечнике ежедневно производится до 12 л газообразного водорода, но молекулярные механизмы, лежащие в основе эффектов водорода при очень низких концентрациях (1–4%) не были полностью выяснены. Первоначально внимание было сосредоточено на его способность устранять активные формы кислорода. Был проведен ряд экспериментов по проверке профилактического действия газообразного водорода на ишемию-реперфузионное повреждение. Мы также начали с исследований на животных и клинических исследований, чтобы проверить терапевтическое действие газообразного водорода на ишемию миокарда - реперфузионную травму.

Преимущество молекулярного водорода перед неизбирательными антиоксидантами

Чрезмерное производство активных форм кислорода (АФК), в основном в митохондриях, играют ключевую роль при клеточном повреждении, связанном с ишемией-реперфузией, но устранение активных форм кислорода (АФК) обычными антиоксидантами неэффективно. Этот очевидный парадокс объясняется двойственной природой активных форм кислорода (АФК/ ROS).

Вредные АФК, такие как гидроксильные радикалы, являются сильными окислителями, вызывающими повреждение тканей, тогда как полезные виды, такие как супероксид и перекись водорода усиливают эндогенные антиоксидантные механизмы через сигнальные пути трансдукции. Сильный антиоксидант, например витамин C, без разбора устраняет как разрушительные, так и полезные АФК, таким образом, не подавляя наступление или прогрессирование состояний, связанных с окислительным стрессом.

Водородный газ - слабый восстановитель, и только его окислительно-восстановительная реакция происходит с сильным окислителем, вызывающим повреждение тканей.
……………………………………………………………..

Клинические данные

Острый инфаркт миокарда

Наиболее эффективная терапия острой фазы развития инфаркта миокарда (ИМ) - это быстрая реперфузия (возобновление кровообращения) затронутого сосуда, чтобы минимизировать размер инфаркта. Как ни парадоксально,сама реперфузия увеличивает размер инфаркта за счет реперфузионной травмы. Таким образом, окончательный размер повреждения после ИМ определяется сочетанием ишемического повреждения миокарда и вторичного повреждения миокарда, связанного с реперфузией (это называется ишемия – реперфузионное повреждение).

Уровень водорода в крови и тканях достигает насыщения.в течение 2 или 3 минут после начала вдыхания водорода. Уровень газообразного водорода в крови достигает 16 лмоль / л после вдыхания 2% газообразного водорода. Это не влияет на насыщение артериальной крови кислородом , потому что газообразный водород не связывается с гемоглобином, а кровяное давление и частота пульса также не изменяется. После прекращения ингаляции уровень газообразного водорода в крови быстро снижается, поскольку он выводится из организма.легкими.

Мы провели эксперименты на крысах /2/ и собаках /3/ с профессором Шигео Охта из Медицинской школы Ниппон (Токио,Япония) и д-р Масафуми Китакадзе из Национального Церебрального и сердечно-сосудистого центра (Осака, Япония), Было установлено, что вдыхание 1–4% газообразного водорода облегчает повреждение тканей и уменьшает размер инфаркта.

В университетской больнице Кейо (Токио, Япония) в декабре 2011 г было начато клиническое исследование (Регистрационный номер: UMIN000006825) для оценки безопасности и эффективности вдыхания газообразного водорода для предотвращения реперфузионной травмы у пациентов с острым ИМ, перенесших чрескожное коронарное вмешательство. Баллоны газа высокого давления были заполнены смесью водорода (1,3%), кислорода и азота, Эту смесь пациенты вдыхали непосредственно. Было обнаружено, что вдыхание газообразного водорода не уменьшали размер инфаркта во время острой фазы инфаркта миокарда.

Однако сравнение данных магнитно-резонансной томографии сердца, полученных через 1 неделю и 6 месяцев после ИМ, не показало изменение или уменьшение ударного объема левого желудочка в контрольной группе, тогда как он увеличился в группе, получавшей ингаляцию водорода 4. Это предполагает, что вдыхание газообразного водорода во время острой фазы ИМ подавляет неблагоприятные изменения левого желудочка через 6 месяцев после инфаркта.

Остановка сердца вне больницы

Министерство внутренних дел и коммуникаций и Агентство Японии по борьбе с пожарами и стихийными бедствиями сообщили, что остановка сердца вне больницы затрагивают примерно 100 000 человек ежегодно, в том числе в 60 000 случаи связаны с проблемами с сердцем. Наблюдали 20 000 пациентов с самым благоприятным прогнозом среди всех, у кого произошла остановка сердца вне больницы. Даже у них отмечена очень низкая выживаемость - 8%, и только 4% достигают социальной реабилитации. Хотя выживаемость несколько улучшилась благодаря прогрессу в области сердечно-легочной реанимации и использования переохлаждения, серьезные последствия, связанные с повреждением головного мозга, все еще обычны. Даже если реанимация прошла успешно, у пациента очень мало шансов вернуться к работе.

Очень серьезное состояние, развивающееся после восстановления кровообращения после остановки сердца, обычно называют синдромом после остановки сердца (PCAS). Для защиты мозга от этого синдрома, и повышения шансов достижения социальной реабилитации необходимы новые методы, кроме гипотермии.
……………………………………………………...

…... для решения этих проблем мы изменили экспериментальный протокол реанимации. У крыс продолжительность остановки сердца из-за фибрилляции, вызванной высокочастотным электрическим током, была продлена до 6 мин, и 100% кислородная ингаляция была ограничена 5 мин после остановки сердца, с последующим вдыханием 26% кислорода.

Крысы были разделены на контрольную группу (температура 37 ° C), группу гипотермии (целевая температура,33 ° C), группу ингаляции газообразного водорода 2% и группу с комбинированной терапией - гипотермии и ингаляций водорода 2%.

Интересно, что прогноз заметно улучшился за счет ограничения ингаляции с высокой концентрацией кислорода до 5 минут после восстановления кровообращения с последующим вдыханием смеси с более низкой концентрацией кислорода, даже несмотря на то, что остановка сердца продолжалась на 1 мин дольше. Провели гистопатологическое исследование для сравнения неврологического исхода на 7 дней после восстановления кровообращения.

Выживаемость через 7 дней после восстановления кровообращения составила:
38,4% в контрольной группе,
71,4% в гипотермических группах и группе газообразного водорода, и 85,7% в группе комбинированной терапии (гипотермия и водород).

Эти результаты показали, что вдыхание газообразного водорода после ROSC было так же эффективно, как гипотермия для улучшения неврологического прогноза, тогда как комбинированная терапия имела аддитивный эффект.

…………………………………...

Цитируемые статьи:

1. Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat. Med. 2007; 13: 688– 94.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
2. Hayashida K, Sano M, Ohsawa I et al. Inhalation of hydrogen gas reduces infarct size in the rat model of myocardial ischemia‐reperfusion injury. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008; 373: 30– 5.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
3. Yoshida A, Asanuma H, Sasaki H et al. H2 mediates cardioprotection via involvements of K(ATP) channels and permeability transition pores of mitochondria in dogs. Cardiovasc. Drugs Ther. 2012; 26: 217– 26.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
4. Katsumata Y, Sano F, Abe T et al. The effects of hydrogen gas inhalation on adverse left ventricular remodeling after percutaneous coronary intervention for ST‐elevated myocardial infarction ‐ first pilot study in humans. Circ. J. 2017; 81: 940– 7.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
5. Hayashida K, Sano M, Kamimura N et al. H2 gas improves functional outcome after cardiac arrest to an extent comparable to therapeutic hypothermia in a rat model. J. Am. Heart Assoc. 2012; 1: e003459.[Text Wrapping Break]Crossref PubMed Web of Science®Google Scholar
6. Hayashida K, Sano M, Kamimura N et al. Hydrogen inhalation during normoxic resuscitation improves neurological outcome in a rat model of cardiac arrest independently of targeted temperature management. Circulation 2014; 130: 2173– 80.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
7. Tamura T, Hayashida K, Sano M et al. Feasibility and safety of hydrogen gas inhalation for post‐cardiac arrest syndrome ‐ first‐in‐human pilot study. Circ. J. 2016; 80: 1870– 3.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
8. Stacul F, van der Molen AJ, Reimer P et al. Contrast induced nephropathy: updated ESUR Contrast Media Safety Committee guidelines. Eur. Radiol. 2011; 21: 2527– 41.[Text Wrapping Break]Crossref PubMed Web of Science®Google Scholar
9. Heyman SN, Brezis M, Epstein FH, Spokes K, Silva P, Rosen S. Early renal medullary hypoxic injury from radiocontrast and indomethacin. Kidney Int. 1991; 40: 632– 42.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
10. Bakris GL, Lass N, Gaber AO, Jones JD, Burnett JC Jr. Radiocontrast medium‐induced declines in renal function: a role for oxygen free radicals. Am. J. Physiol. 1990; 258: F115– 20.[Text Wrapping Break]CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
11. Itoh Y, Yano T, Sendo T et al. Involvement of de novo ceramide synthesis in radiocontrast‐induced renal tubular cell injury. Kidney Int. 2006; 69: 288– 97.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
12. Schick CS, Haller C. Comparative cytotoxicity of ionic and non‐ionic radiocontrast agents on MDCK cell monolayers in vitro. Nephrol. Dial. Transplant. 1999; 14: 342– 7.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
13. Peer A, Averbukh Z, Berman S, Modai D, Averbukh M, Weissgarten J. Contrast media augmented apoptosis of cultured renal mesangial, tubular, epithelial, endothelial, and hepatic cells. Invest. Radiol. 2003; 38: 177– 82.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Scholar
14. Homma K, Yoshida T, Yamashita M, Hayashida K, Hayashi M, Hori S. Inhalation of hydrogen gas is beneficial for preventing contrast‐induced acute kidney injury in rats. Nephron. Exp. Nephrol. 2014; 128: 116– 22.[Text Wrapping Break]Crossref CAS Web of Science®Google Scholar
15. Matsuoka T, Suzuki M, Sano M et al. Hydrogen gas inhalation inhibits progression to the “irreversible” stage of shock after severe hemorrhage in rats. J. Trauma Acute Care Surg. 2017; 83: 469– 75.[Text Wrapping Break]Crossref CAS PubMed Web of Science®Google Schиolar

Статьи, в которых ссылались на эту:

1. Aref Fadakar, Mohammad Mahdi Mardanpour, Soheila Yaghmaei, The coupled microfluidic microbial electrochemical cell as a self-powered biohydrogen generator, Journal of Power Sources, 10.1016/j.jpowsour.2020.227817, 451, (227817), (2020).[Text Wrapping Break]Crossref
2. Tomoyoshi Tamura, Masaru Suzuki, Kei Hayashida, Yosuke Kobayashi, Joe Yoshizawa, Takayuki Shibusawa, Motoaki Sano, Shingo Hori, Junichi Sasaki, Hydrogen gas inhalation alleviates oxidative stress in patients with post-cardiac arrest syndrome, Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition, 10.3164/jcbn.19-101, (2020).[Text Wrapping Break]Crossref
3. Motoaki Sano, Genki Ichihara, Yoshinori Katsumata, Takahiro Hiraide, Akeo Hirai, Mizuki Momoi, Tomoyoshi Tamura, Shigeo Ohata, Eiji Kobayashi, Pharmacokinetics of a single inhalation of hydrogen gas in pigs, PLOS ONE, 10.1371/journal.pone.0234626, 15, 6, (e0234626), (2020).[Text Wrapping Break]Crossref
4. Tomoyoshi Tamura, Motoaki Sano, Tadashi Matsuoka, Joe Yoshizawa, Ryo Yamamoto, Yoshinori Katsumata, Jin Endo, Koichiro Homma, Mayumi Kajimura, Masaru Suzuki, Eiji Kobayashi, Junichi Sasaki, Hydrogen Gas Inhalation Attenuates Endothelial Glycocalyx Damage and Stabilizes Hemodynamics in a Rat Hemorrhagic Shock Model, Shock, 10.1097/SHK.0000000000001459, 54, 3, (377-385), (2019).[Text Wrapping Break]Crossref
5. Yuli Ma, Fang Wu, Yun Hang Hu, Microfactories for Intracellular Locally Generated Hydrogen Therapy: Advanced Materials, Challenges, and Opportunities, ChemPlusChem, 10.1002/cplu.201900457, 85, 1, (57-67), (2019).[Text Wrapping Break]Wiley Online Library
6. Ryo Yamamoto, Koichiro Homma, Sayuri Suzuki, Motoaki Sano, Junichi Sasaki, Hydrogen gas distribution in organs after inhalation: Real-time monitoring of tissue hydrogen concentration in rat, Scientific Reports, 10.1038/s41598-018-38180-4, 9, 1, (2019).[Text Wrapping Break]Crossref
7. Cestmir Cejka, Sarka Kubinova, Jitka Cejkova, The preventive and therapeutic effects of molecular hydrogen in ocular diseases and injuries where oxidative stress is involved, Free Radical Research, 10.1080/10715762.2019.1582770, (1-11), (2019).[Text Wrapping Break]Crossref