Propiedades citoprotectoras del hidrógeno

El hidrógeno molecular es la molécula más pequeña que podemos encontrar en la naturaleza. Su efectividad se descubrió hace solo una década a través de la investigación científica.

El hidrógeno tiene numerosos beneficios y esto se debe a sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, antiapoptóticas, antialérgicas y citoprotectoras. Probablemente se preguntará cómo esta pequeña molécula tiene todas estas propiedades. Los científicos aún descubren nuevos usos del hidrógeno día a día. Cada día se acumulan nuevas investigaciones y se pueden encontrar cientos de estudios realizados sobre el tratamiento con hidrógeno, en su mayoría en animales, pero cada vez más también en ensayos con humanos.

En este artículo hablaremos sobre el efecto citoprotector del hidrógeno.

La célula es la unidad más pequeña de un organismo vivo. Si se produce una disfunción celular, podemos desarrollar enfermedades graves. Las células pueden sufrir daños por diversas causas, como traumatismos, estrés oxidativo, sustancias químicas, quemaduras, microorganismos, radiación y otros factores.

¿Qué es la citoprotección?

La citoprotección significa un proceso en el que las células se protegen contra sustancias o estímulos dañinos. Este proceso se ha descrito principalmente en la mucosa gástrica. La formación de úlceras gástricas puede prevenirse con el uso de un agente citoprotector gástrico como la prostaglandina. De manera similar, el hidrógeno puede actuar como un agente que protege las células contra estímulos nocivos.

¿Cómo actúa el hidrógeno como agente citoprotector?

El hidrógeno puede actuar a nivel celular a diferencia de la mayoría de las otras sustancias, por lo que se considera único. Incluso puede cruzar la barrera hematoencefálica que separa el cerebro del flujo sanguíneo. Incluso puede entrar en organismos subcelulares como las mitocondrias. Una vez que el hidrógeno llega a estas ubicaciones ideales, puede ejercer sus propiedades antioxidantes, citoprotectoras y antiapoptóticas.

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

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

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

¿Cuáles son las instancias del efecto citoprotector del hidrógeno?

Dado que el hidrógeno no es tóxico para el cuerpo incluso cuando se usa en concentraciones más altas, se lo puede considerar bastante seguro de usar. Dado que el hidrógeno puede difundirse rápidamente a través de las membranas y ejercer su acción con la ventaja añadida de la viabilidad y un costo relativamente bajo, se puede aplicar a varios tratamientos de enfermedades.

El efecto citoprotector del hidrógeno molecular fue publicado por primera vez por Ohsawa et al. en 2007. Esta investigación fue la primera de su tipo. Estudiaron el efecto antioxidante en un modelo de rata en el que se indujo daño por estrés oxidativo en el cerebro por isquemia focal y reperfusión, y también en células cultivadas por tres métodos independientes. Después de un accidente cerebrovascular, si se elimina la oclusión del vaso (reperfusión), las células pueden dañarse por la liberación repentina de sustancias oxidativas, lo que se conoce como lesión por reperfusión. Se ha demostrado aquí que el hidrógeno tiene potencial como antioxidante en aplicaciones preventivas y terapéuticas. Esta investigación ha allanado el camino para que muchas otras investigaciones exploren estrategias para usar el hidrógeno para prevenir el daño celular después de la isquemia.

El hidrógeno molecular también ha podido proteger las células del hígado contra el daño por ictericia obstructiva. En un modelo de rata se indujo ictericia obstructiva. Después de 10 días, se evaluó el daño hepático microscópicamente y se controlaron los niveles de enzimas hepáticas (ASAT y ALAT) y los niveles de mediadores de la inflamación (IL-1, IL-6, TNFa y otros). La solución salina rica en hidrógeno redujo los niveles de estos marcadores y alivió la lesión hepática morfológica. Además, aumentó marcadamente 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 del daño.

En el trasplante hepático, la lesión por isquemia y reperfusión es crítica para la supervivencia del injerto. Se produce una formación de radicales libres de oxígeno citotóxicos. Su efecto puede ser neutralizado por las propiedades antioxidantes del hidrógeno. Protege a las células contra la lesión por reperfusión. Eso se ha encontrado 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 con una mayor producción de especies reactivas de oxígeno y alteración de la angiogénesis. La administración de hidrógeno mediante 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 rica en hidrógeno también redujo síntomas como la pérdida de peso y la diarrea.

La inhalación de hidrógeno también fue eficaz en la protección de las neuronas según varios estudios. Dado que el hidrógeno cruza fácilmente la barrera hematoencefálica, puede llegar a las neuronas y mejorar el resultado neurológico en enfermedades. Beber agua rica en hidrógeno ha demostrado ser capaz de suprimir el estrés oxidativo para las neuronas dopaminérgicas en el caso de la enfermedad de Parkinson en un modelo de ratón. Los resultados también han demostrado que el hidrógeno previno el deterioro cognitivo.

Recientemente se ha puesto en marcha un ensayo clínico piloto para estudiar los efectos del agua hidrogenada sobre la progresión de la enfermedad de Parkinson en pacientes japoneses. El ensayo fue un estudio aleatorizado, controlado con placebo, doble ciego y de grupos paralelos. Los participantes bebieron un litro al día de agua hidrogenada o un placebo durante 48 semanas. Al examinar las puntuaciones de la Escala Unificada de Valoración de la Enfermedad de Parkinson, se ha demostrado que la enfermedad empeoró en el grupo que no recibió agua hidrogenada, mientras que las puntuaciones del grupo que tomó agua hidrogenada mejoraron. Aunque el número de participantes de ambos grupos fue reducido y la duración del ensayo fue breve, la diferencia entre el grupo del agua hidrogenada y el grupo del placebo fue significativa (p < 0,05).

Tras un paro cardíaco, cuando se administró solución salina rica en hidrógeno al inicio de la reanimación cardiopulmonar hiperóxica, mejoró significativamente el resultado cerebral y cardíaco en un modelo de rata al proteger las células de un daño mayor.

Algunos pacientes necesitan ventilación artificial durante mucho tiempo debido a coma y lesiones. Estas personas pueden desarrollar lesiones pulmonares llamadas lesión pulmonar aguda inducida por ventilador. Mediante la administración de gas hidrógeno en un modelo de ratón, la incidencia de esta lesión se redujo mediante la modulación de la vía de señalización del factor nuclear kappa B (NFκB). La activación temprana de esta vía durante el tratamiento con hidrógeno se correlacionó con niveles elevados de proteínas antiapoptóticas. La inhalación de hidrógeno aumentó la tensión de oxígeno, disminuyó el edema pulmonar y redujo la expresión de mediadores proinflamatorios. Se han demostrado los efectos citoprotectores del hidrógeno contra las vías de señalización apoptóticas e inflamatorias.

El hidrógeno aplicado como gas en una concentración del 3 % también ha prolongado la vida útil replicativa in vitro de las células estromales de la médula ósea y las células madre mesenquimales. Esto es importante porque las células madre se utilizan en medicina regenerativa para tratar numerosas enfermedades. Inicialmente se pensó que el efecto citoprotector del hidrógeno se debía a su efecto antioxidante. Sin embargo, se reveló que la concentración del 3 % utilizada no redujo los niveles de radicales hidroxilo, aunque protegió eficazmente las células. Por lo tanto, sugirieron que debe existir un mecanismo adicional en juego para proteger las células.

Gracias a estos increíbles efectos del hidrógeno, se utilizará como un nuevo agente terapéutico en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares, metabólicas, respiratorias, neurológicas y oncológicas. En el ámbito de la medicina de urgencias, en el futuro se administrará simultáneamente no solo oxígeno, sino también hidrógeno (gas de Brown).

Referencias

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• Ito, M. et al., Beber agua de hidrógeno y exposición intermitente a gas de hidrógeno, pero no lactulosa ni exposición continua a gas de hidrógeno, previenen la enfermedad de Parkinson inducida por 6-hidroxidopamina en ratas. Med Gas Res, 2012. 2(1): p. 15.