Studien, die hier nicht übersetzt sind, sind , sind in den nachfolgenden Orten ersichtlich:

Review der Studien von Prof. Dr. med Garth Nicolson  Nobelpreis-Nominee

 

Klinische Auswirkungen von Wasserstoffverabreichung: Von tierischen und menschlichen Studien zu klinischen Anwendung.

 

Garth L. Nicolson1*, Gonzalo Ferreira de Mattos2, Robert Settineri3, Carlos Costa2, Rita Ellithorpe4, Steven Rosenblatt5, James La Valle6, Antonio Jimenez7, Shigeo Ohta8

 

1Department of Molecular Pathology, The Institute for Molecular Medicine, Huntington Beach, USA

2Laboratory of Ion Channels, School of Medicine, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay

3Sierra Research, Irvine, USA

4Tustin Longevity Center, Tustin, USA

5Saint John’s Health Center, Santa Monica, USA

6Progressive Medical Center, Orange, USA

7Hope Cancer Institute, Playas de Tijuana, Mexico

8Department of Biochemistry and Cell Biology, Graduate School of Medicine, Nippon Medical School, Kawasaki, Japan

Received 8 December 2015; accepted 19 January 2016; published 22 January 2016

Copyright © 2016 by authors and Scientific Research Publishing Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

 

Zusammenfassung

 

 Hier beschreiben wir die Literatur über die Wirkungen von molekularem Wasserstoff (H2) bei normalen menschlichen Subjekten und Patienten mit verschiedenen Diagnosen, wie Stoffwechselstörung, rheumatische, kardiovaskulären und neurodegenerative und andere Krankheiten, Infektionen, körperliche Schäden und Strahlungsschäden sowie Wirkungen auf das Altern und die Bewegung. Obwohl die Wirkungen von H2 bei menschlichen Krankheiten in mehreren Tiermodellen untersucht wurde, werden wir solche Studien hier nicht in der Tiefe besprechen.

 

H2 kann als Gas, in Kochsalzlösung oder mittels Infusionen verabreicht werden, als topische Lösungen, Bäder oder durch H2 angereichertes Trinkwasser. Diese letztere Methode ist die einfachste und kostengünstigste Art der Verabreichung. Es gibt keine Sicherheitsprobleme mit Wasserstoff.

 

 Es wird seit Jahren in Gasgemischen für das Tieftauchen genutzt und in zahlreichen klinischen Studien ohne Nebenwirkungen eingesetzt und es gibt keine Warnungen in der Literatur über eine Toxizität oder Auswirkungen bei Langzeitexposition.

 

Molekularer Wasserstoff hat sich als nützlich und praktisch als neuartiges Antioxidations- und Modifizierungsmittel der Genexpression in vielen Zuständen bewährt, bei denen oxidativer Stress und Veränderungen in der Genexpression Zellschäden zur Folge hatten.

 

Wie dieses Review zu zitieren ist: Nicolson, GL, de Mattos, GF, Settineri, R., Costa, C., Ellithorpe, R., Rosenblatt , S., La Valle, J., Jimenez, A. und Ohta, S. (2016) Klinische Wirkungen von Wasserstoff Administration: aus tierischen und menschlichen Krankheiten zur medizinihen Anwebdung. International Journal of Clinical Medicine, 7, 32-76. http://dx.doi.org/10.4236/ijcm.2016.71005

 

Keywords:Antioxidans,Wassertherapie, Genregulation, entzündliche Erkrankungen neurodegenerative, rheumatische- , infektiöse Erkrankungen,,Anti Aging, Exercise, Stoffwechselstörung, Ischemia, kardiovasculäre Erkrankung neuromuskuläre Erkrankung, Krankheiten, Radiation, Haut, Sepsis

 

1. Einführung

Wasserstoff (H) ist das leichteste und häufigste Element im Universum. In seiner molekularen Form(H2) ist es ein farb- und geruchsloses, geschmackloses ungiftiges nichtmetallisches Gas [1]. Obwohl Wasserstoff bei Temperaturen oberhalb von 570C verbrennen kann,ist es bei normalen Temperaturen und einem Partialdruck (bei Konzentrationen unterhalb von 4%) ein harmloses Gas, das als zelluläres Antioxidans wirken kann [1] - [3].

 

Wasserstoff wurde zunächst als ein medizinisches Gas im Jahre 1888 von Pilcher [4] verwendet. Es wurde als ein Gas rektal in Patienten infundiert, um Perforationen zu identifizieren und unnötige Operationen zu vermeiden [4]. Bis vor kurzem dachte man, dass Wasserstoff physiologisch träge wäre[2], aber es wurde im Jahr 2007 berichtet, dass Wasserstoff zerebrale Ischämie Reperfusionsschäden verbessern kann und selektiv starke zytotoxische Sauerstoffradikale reduziert, einschließlich Hydroxyl-Radikale (• OH) und Peroxynitrit (ONOO) [2 ] [5].

 

Dies resultiert aus den Experimenten, die von Christensen und Sehested durchgeführt wurde, in denen festgestellt wurde, dass molekularer Wasserstoff in wässrigen Lösungen bei 20 ° C Hydroxylradikale neutralisiert.[6].

 

Es wird angenommen, dass die Bildung von Sauerstoff und Stickstoffradikalen, wie unter den Bedingungen von oxidativem Stress zu sehen ist, eine wichtige, wenn nicht ein wesentliche Ursache zur Bildung einer Reihe von Krankheiten, wie Herz-Kreislauf, rheumatischen, gastrointestinalen, neurodegenerativen, Stoffwechsel-, neoplastische und anderen Krankheiten ist.[2] [5] [7] - [10]. Es ist auch ein wichtiger Teil bei Gewebeverletzung und Alterungsprozessen [1] [2] [5] [7] - [11]. In diesem Prozess werden freie Radikale, wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS) als Nebenprodukte des oxidativen Stoffwechsels erzeugt .

 

 

Wenn diese ROS / RNS eine übermäßige Anzahl gegenüber endogenen Antioxidantien erreichen, können diese leicht und kumulativ oxidative Schädigungen zellulärer Makromoleküle auslösen, was schließlich in zellulären Dysfunktion, Zelltod und in einigen Fällen zur Entwicklung verschiedener Krankheiten führt [12] [13].

 

 

Mitochondrien werden in oxidativen Stress und der Alterungsprozess [7] [12] eng mit einbezogen - [14]. Hier ist der hauptsächliche intrazelluläre Urspung des freien Radikals Superoxidanion, sowie das ursprüngliche Ziel der oxidativen Schädigung [11] - [14]. Unter physiologischen Bedingungen werden bei niedrigen Konzentrationen von ROS / RNS , welche indirekt durch die Elektronentransportkette in der inneren Mitochondrienmembran erzeugt werden, normalerweise diese durch von zelluläre Antioxidationsmittel [5] [7] [14] [15] neutralisiert.

 

 

[5] [7] [14] [15]. Jedoch führt überschüssiges ROS / RNS - erzeugt unter pathologischen Bedingungen - zu progressiven oxidativen Schädigungen der Mitochondrien-Membranen, Proteine und mitochondriale DNA und schließlich auch zu Schäden anderer zellulären Bestandteile [16] - [19]. [22] - Mitochondriale Dysfunktion , die durch überschüssige Konzentrationen von ROS / RNS verursacht wurde, ist im Wesentlichen bei allen chronischen Erkrankungen [17] [20] gefunden worden.

 

 

Zelltod ist eine wichtige Folge der mitochondriale Dysfunktion und Tod der Zellen kann über eine Vielzahl von Wegen erfolgen, die in den Mitochondrien und beinhaltender Apoptose und Nekrose [20] [23] ausgelöst wird.

 

 

Unter normalen physiologischen Bedingungen existieren ROS / RNS in niedrigen Zellkonzentrationen, die keine übermäßige Zellschäden verursachen. Die Pegel dieser potentiell gefährlichen freien Radikale werden durch endogene antioxidative Systeme in Schach gehalten, wie Superoxid-Dismutase, Katalase, Glutathion-Peroxidase und verschiedene Vitamine [15] [20] [24].

  

Wenn jedoch die Konzentrationen von ROS / RNS die endogene Kapazität diese zu neutralisieren,überschreitet, kann oxidativer Stress und Zellschäden auftreten.

 

 Überschüssige Produktion von ROS / RNS können aufgrund einer Vielzahl von Forderungen auftreten, von Strahlungsbelastung zu chemischen oder durch körperliche Belastung [25] – [27]. 2. Wasserstoff wirkt als zellulares Antioxidant Cellular und Genregulator Obwohl historisch betrachtet Wasserstoff (H2) als träge und nicht funktionsfähig angesehen wurde [28],( Ohsawa et al.) [5] ist festgestellt worden, dass H2 als therapeutisches Antioxidans durch selektive Reduktion zytotoxischer ROS / RNS agiert . Wir wissen nun, dass H2 als zytoprotektive Antioxidationsmittel in isolierten Zellen in Kulturen wirken kann, aber auch bei Tieren und Patienten [1] [2] [4] [5] [29]. wirkt H2 durch Reduktion der meist reaktivsten ROS und RNS Oxidantien, Hydroxyl-Radikal (• OH) und Peroxynitrit (ONOO), aber nicht die zahlreichen ROS und RNS Oxidationtien, wie Wasserstoffperoxid (H2O2) und Stickstoffmonoxid (NO) in Zellen und Geweben [1] [2] [5] [29]. So kann H2 oxidativen Stress verringern und den Redox-Status der Zellen [30] neu einstellen. Als Ergebnis seiner milden, aber effizienten antioxidativen Eigenschaften, verursacht H2 mehrere Effekte in Zellen und Gewebe, einschließlich Anti-Apoptose, Anti-Entzündung, anti-allergisch und metabolische Effekte in den meisten Fällen durch oxidativen Stress und überschüssige Mengen an ROS Reduktionen hervoprgerufen- / RNS [1] [2] [5] [29]. Wasserstoff kann auch die Genregulation beeinflussen, die von ROS / RNS, wie der Genregulation durch p53, AP-1 und NF-kappaB [30] geändert oder eingeleitet wird- [36]. Wasserstoff hat die Fähigkeit, die Signaltransduktion zu modifizieren. Bei der Verwendung einer Mikroarray einer Rattenleber-DNA- wurde die Wirkungen von Wasserstoff auf die allgemeine Genexpression untersucht [35]. Nach dem Trinken von H2- angereichertem Wasser über 4 Wochen wurde eine DNA-Microarray dazu verwendet, zu beweisen, dass 548 Gene hochreguliert waren und 695 Gene in der Leber Leber-Gen-Microarray- runtergeregelt wurden. Die Gene, die das Oxydationsreduktionsprotein verschlüsseln, wurden hochreguliert. Somit hat H2 sowohl spezifische als auch allgemeine Effekte auf Zellen und Gewebe

 

3. Methoden der Wasserstoff-Verabreichung

Wasserstoff hat als Antioxidans einige deutliche Vorteile . Da es ein Gas ist, kann es durch eine Vielzahl von Verfahren verabreicht werden, und als Gas oder als Wasserstoff in Flüssigkeiten gelöst hat H2 außerordentliche Tiefenwirkung und Gewebeverteilungseigenschaften. Wasserstoff als Gas löst sich in physiologischen Flüssigkeiten und verteilt sich rasch. Es kann sehr leicht Zellmembranen und intrazelluläre Bereiche durchdringen[1] [2] [29]. Die meisten Antioxidantien sind in ihrer zellulären Verteilung begrenzt und werden schlecht von Zellorgane wie Mitochondrien aufgenommen[37] [38], aber Wasserstoff hat die Fähigkeit effektiv in Biomembranen einzudringen und sich in Zellorgane wie Mitochondrien und den Zellkern einzuschleusen. Im Gegensatz zu vielen Antioxidantien hat H2 auch den Vorteil, dass es die Blut-Hirn- Schranke [39] durchdringt. Das Einatmen von H2-Gas ist die geradlinige, aber nicht die bequemste Methode der medizinischen Wasserstoff Verabreichung [1] [29]. Bei Konzentrationen unter 4% kann H2 über Maske, Nasenkanüle oder Ventilator inhaliert werden. Wenn es bei diesen Konzentrationen eingeatmet wird, kann H2 nicht den Blutdruck beeinflussen [2] [4] H2-Konzentrationen sind durch Einfügen von Wasserstoffelektroden direkt in das Gewebe in Tiermodellen überwacht worden [40]. Das Einatmen von H2 wurde bei Organtransplantation genutzt, um bei Darm- und Lungentransplantation Verletzungen zu reduzieren und Organentzündung zu verhindern [41] verwendet.

 

Exposition gegenüber 2% H2 Gas auch gastrointestinale Transit, reduziert Lipidperoxidation und blockiert Herstellung mehrerer proinflammatorischer Cytokine [41] . In einem Mausmodell der Sepsis -Behandlung verbessert H2 die Überlebensrate und Organschäden durch Blut und Gewebespiegel von frühen und späten pro-inflammatorischen Zytokinen [42]. Dieselbe Gruppe untersuchte die Wirkung von H2 auf das Überleben, Gewebeschäden und Zytokin Resonanz in einem Zymosan-induzierten Entzündungsmodell [43]. Sie fanden, dass H2 Behandlung die Mengen von Oxidationsschäden reduziert, Aktivitäten von antioxidativen Enzymen erhöhte und die Niveaus von proinflammatorischen Zytokinen in Serum und Geweben reduziert[43]. Wasserstoff wurde ebenfalls als injizierbare Kochsalzlösung verabreicht [44]. Zum Beispiel verwendet Cai et al. [44]H2 in intraparatoneally Salzen bei neonatalen Ratten als Modell der Hypoxie-Ischämie t um neuroprotektive Wirkung von Wasserstoff zu demonstrieren . Mit Hilfe eines Krankheitsmodell der Alzheimer bei Ratten verringert H2-Saline-Injektionen oxidativem Stress und Entzündungsmarker und verhindert Gedächtnis und motorische Störungen [45]. Bei weitem die einfachste, praktischste und effektivste Methode der H2 Verabreichung ist die orale Einnahme von Wasserstoff zu Wasser [29]. Wasserstoff in Wasser gelöst ist ein bequemes und sicheres Mittel zur Verabreichung von H2 [46]. Beispielsweise kann H2 in Wasser gelöst werden mit bis zu 0,8 mM bei normalem Atmosphärendruck und Raumtemperatur, und es ändert nicht Geschmack, Farbe oder die Eigenschaften des Wassers in irgendeiner Weise . Einmal aufgenommen, gelangt der Wasserstoff angereichertes Wasser schnell in das Blut [47

 

 

4. Die Sicherheit von Wasserstoff

Wasserstoff wird seit Jahren ohne Zwischenfälle in Gasgemischen beim Tieftauchen genutzt, um Dekompressionskrankheit und arterielle Gasthromben [48] zu verhindern. Selbst bei relativ hohen Konzentrationen wurde bei H2 keine Toxizität festgestellt[48] - [50]. Die Sicherheit von H2 beim Menschen wurde in Gasgemischen gut dokumentiert. Zum Beispiel Hydreliox, ein Gasgemisch, das für das Tieftauchen verwendet wird, enthält 49% Wasserstoff, 50% Helium und 1% Sauerstoff. Hydreliox wurde bei der Verhinderung von Stickstoffnarkose und Dekompressionskrankheit in Tauchvorgängen bei großen Tiefen als wesentlich angezeigt [48] [51]. In anderen Tieftauchstudien wurde H2 bei der Kompression bei 20 ATM verwendet, um Bradykardie und andere nervöse und psychosensomotorische Symptome (Hochdruck Nerven Syndrom) ohne langfristige Sicherheitsrisiken zu vermeiden

 

G. L. Nicolson et al 35

 

[52]. Obwohl eine milde narkotische Wirkung von Wasserstoff beim Einatmen von Wasserstoff-Helium-Sauerstoff-Gemischen unter hohem Druck nachgewiesen wurde,reduzierte es sich nach der Rückkehr auf den Umgebungsdruck der Taucher wieder auf Normallage [51].

 

Wasserstoff in anderen Formen, wie beispielsweise H2-Wasser zeigt keine toxischen oder anderen Sicherheitsprobleme [1] [2]. Zum Beispiel wurden den Ratten H2-Wasser (0,19 mM Wasserstoff) oder normales (entgastes) Wasser ad libitum für ein Jahr zugeführt, und es gab keine berichteten Veränderungen der Morbidität oder Mortalität zwischen der H2 Gruppe und der Kontrollgruppe der Tiere. Es war jedoch eine Reduzierung der paradentalen Schäden in der H2-Gruppe bemerkt worden [53]. In klinischen Studien wurden keine toxischen Wirkungen der Einnahme H2 berichtet [54]. So ist Wasserstoff eine sichere und nicht-toxische Substanz, wenn sie bei relativ niedrigen Konzentrationen unter normalen Bedingungen von Druck und Temperatur genutzt wird.

 

5. Hydrogen als therapeutisches oder prophylaktisches Mittel in Versuchen bei Humankrankheiten

Es wurden Tierversuche durchgeführt, um bei menschlicher Krankheiten die therapeutische Wirksamkeit einer H2 Verabreichung zu testen. [56] - Dieser Bereich wurde in verschiedenen Bewertungen [1] [2] [29] [54] ausführlich behandelt. Zum Beispiel Ohno et al. [55] überprüft die Wirkung von Wasserstoff in 63 Tiermodellen von menschlichen Krankheiten. Sie fanden mehrere erfolgreiche Studien in Tieren, bei denen Wasserstoff als Gas verabreicht worden war (21 Publikationen), durch Salzinjektion (27 Publikationen) oder als H2 Wasser (23 Publikationen) [55]. Andere Veröffentlichungen haben H2 Augenlösungen,[57], wasserstoffreiche Wasserbäder [46], oder direkte Infusion von H2-Lösungen in den Magen oder anderen Organen [56]beschrieben.

 

Obwohl die meisten Studien Nagetieren als Versuchsmodelle verwendeten, hat man auch andere Tiermodelle genutzt, Kaninchen oder Schweine [55] [56]. Die ersten Untersuchungen über die Biologie von Wasserstoff wurden bei Wasserstoff-produzierenden Algen und Bakterien [59] [60] durchgeführt . Es wurde erkannt, dass Wasserstoff das Wachstum von Pflanzen fördert und Regulierung Pflanzenhormone und Zytokine positiv beeinflusst 61] [62]. In der klinischen Anwendung wurde Wasserstoff unter einer Vielzahl von Bedingungen (Figur 1) verwendet. Einige der nützlichsten klinischen Anwendungen von Wasserstoff wird in diesem Bericht diskutiert.

 

 

 

6 Wasserstoff und Ischämie / Reperfusionsschaden

 Es sind viele Tierversuche über die Wirkung von Wasserstoff bei Ischämie / Reperfusionsschäden durchgeführt worden. Ischämie-Reperfusionsschaden ist ein Phänomen, das in mehreren klinischen Fachgebieten vorkommt. Es wird als Mangel an Sauerstoffzufuhr zu den Zellen und Geweben durch verminderte Perfusion gefolgt von Entzündung beschrieben, [2] [4] [ 29] [40] [41] [44] [62]. Verschiedene Mechanismen wurden bei Ischämie / Reperfusion vorgeschlagen, wie die Aktivierung von Redox-Signalwegen, Veränderungen in der mitochondrialen Permeabilität, Autophagie, angeborene Immunität und andere Mechanismen [63] - [68]. Mitochondrien scheinen eine wichtige Rolle im Prozess der Ischämie / Reperfusion [67] zu spielen - [69]. [56] -

  

Molekularer Wasserstoff wurde als mögliche Schutzmolekül in Ischämie / Reperfusion [1] [2] [4] [29] [54] vorgeschlagen. Darüber hinaus deuten neuere Belege dafür, dass Wasserstoff die Genexpression beeinflussen könnten, möglicherweise als ein Molekül, das Veränderungen der Genexpression entgegenwirken kann, die sonst bei chronischen Anpassungsreaktionen zu Gewebeschäden führen[70].

 

Abbildung 1. Wasserstoff-Therapie und einige ihrer Anwendungen in verschiedenen akuten und chronischen Krankheitsbildern.

 

Während eine Ischämie / Reperfusion in verschiedenen Organen auftreten können, ist es in Herz, Gehirn, Niere, Leber, Netzhaut, Lunge und den Magen-Darm-Trakt [71] [72] sogar häufig beobachtet worden.

 

Molekularer Wasserstoff wird als ein prophylaktisches und therapeutisches Mittel zur Behandlung von akuter oder chronischer Ischämie / Reperfusion in diesen Organen [1] [2] [54] [73] verwendet. Wie bei Ischämie-Wiederdurchblutungsschäden könnte H2 eine wichtige Rolle bei der Organtransplantation spielen. In der Organtransplantation wird die Wirkung von molekularem Wasserstoff demnach sehr wichtig sein [73] – [76].Die wohltuenden Wirkung von Wasserstoff bei Ischämie / Reperfusion sind in Tierversuchen umfassend geprüft wurden [29] [55] - [77]. Mehrere mögliche Arten der Nutzung von H2 für den Menschen wurde vor allem aus einer entsprechenden Reihe von Ischämie / Reperfusion Experimente bei Tieren extrapoliert [1] [2] [29] [54] - [56] [73] [78]. Bei einer Fosucierung auf ein Organ, das Herz, hat es sich gezeigt, dass der molekulare Wasserstoff (als Gas in Nagetieren verabreicht), die Funktionsleistung des Herzens nach einem Herzstillstand verbessert [39]. Er tut dies mit einer Wirksamkeit vergleichbar mit der Hypothermie [39].Es wurde bewiesen, dass Wasserstoff besser zu sein scheint , wenn H2-Gas bei 2% Konzentration inhaliert wird, synchronisiert mit dem Beginn der Herz-Lungen-Reanimation und weiterhin gegeben für mindestens zwei Stunden, so wurde die Zunahme von Schäden durch ROS / RNS Radikalreaktionen, die im Zusammenhang mit dem Herzstillstand stehen. Die Behandlung mit molekularem Wasserstoff hat gezeigt, dass er die Größe des Herzinfarktes in Rattenmodellen bei Myokardischämie / Reperfusionsschäden rapide reduziert[40]. Es wurde vermutet, dass dies auf die schnelle Diffusion von molekularem Wasserstoffgas zurückzuführen ist, schneller als die der koronaren Reperfusion nach einem ischämischen Vorfall, und er hat die Fähigkeit, zellulären freien Radikale [5] entgegen zu steuern.

 

ROS / RNS-Spezies scheint eine zentrale Rolle bei Mechanismen der Ischämie-Reperfusionsschäden zu spielen und die schnelle Diffusion von molekularem Wasserstoff wirkt den Schäden der ROS / RNS-Spezies, insbesondere Hydroxylradikale (OH •) und Peroxynitriten (ONOO) [5] entgegen.

 

 

Es wird H2 vorgeschlagen, um während der Ischämie / Reperfusion signifikant Schäden zu reduzieren. Somit kann die Infarktstärke in Ratten signifikant mit H2 Gasbehandlungs [40] reduziert werden. Ein ähnlicher Effekt wurde unter Verwendung von Wasserstoff in einer Salzlösung angegeben; Wasserstoff Salz schützt gegen die durch freie Radikale während der Ischämie / Reperfusion verursachten Schäden [79] - [82]. Es wurde auch berichtet, dass Wasserstoff-Kochsalzlösung die durch Doxorubicin Behandlung bei Ratten [83]erzeugte Herzinsuffizienz verbessert. Die Kombination von H2 mit Stickoxid in einem Gasgemisch schützt auch vor freien Radikale, sowie vor Herzschäden und verringert die Infarktgröße in Experimenten bei Mäuseherzen [84]

 

 

Kardioprotektion durch ischämische Prä- oder Postkonditionierung ist ein wichtiger Ansatz zur Verringerung ischämischer / Reperfusion Herzschädigung [85]. Kardioprotektion wurde definiert als "alle Verfahren und Mittel, die zur Erhaltung des Herzens durch Verringerung oder sogar Verhinderung myocardialer Schäden beitragen " [86].

 

Ischämische Präkonditionierung ist der Schutz ders ischämischen Herzmuskels bei vorhergehenden kurze Perioden von subletaler Ischämie durch Perioden der Reperfusion [87]. Ischämische Postanlage ist die Reduzierung der Größe Infarkt durch mehrere Zyklen von koronarer Occlusion / Reperfusion nach einer anhaltenden erzeugten Ischämie, die einen Infarkt verursacht [88]. Bei diesem Verfahren wird H2 als Öffnung der mitochondrialen Poren, die durch ATP K + -Kanäle (mKATP) verhinderte Kadrioprotektion aufgenommen . Die Öffnung der Poren der mitochondrialen Permeabilität (mPTP), ist ein entscheidendes Ereignis für die Hemmung der ischämischen Reperfusionsschäden [89] [90].Die Verabreichung von molekularem Wasserstoff als Gas wurde kürzlich zur Aktivierung der mKATP hemmenden mPTP, und arbeitet somit als kardioprotektives Mittel in Mäusen, Ratten und Schweine [91] - [93]. Neuere Experiment ewurden in H9c2 Zell-Kulturen durchgeführt und haben gezeigt, dass die Induktion der Expression von antioxidativen Enzymen, wie Hämoxygenase-1, durch molekularem Wasserstoffein weiterer Mechanismus ist, durch den Wasserstoff während einer Ischämie / Reperfusionsverletzung Schäden verhindert [94]. In einer anderen Variante der Verwendung von Wasserstoff um Schäden bei Herztransplantation, Organtransplantationen für Implantate zu reduzieren,wurden diese in der kaltes, H2-angereichertes Wasser eingetaucht [54] [91]. Zum Beispiel blieben Transplantationen bei Rattenherzen besser in kaltem, H2-angereichertem Wasserbäder erhalten[91] [92]. Indikatoren einer Herzschädigung, wie beispielsweise die Freisetzung von myokardialen Creatin-Phosphokinase und Troponin I in Serum, in Transplantaten in einem kalten Wasserstoffbad wird erheblich vermindert [58] [95] [96] . Die Zugabe von Wasserstoff zu HTK (Histidin, Tryptophan, Ketoglutarat) Lösungen hat auch eine wesentliche Verbesserung zur Folge für den Erhalt von Transplantaten bei Herztransplantation .

 

Die Zugabe von Wasserstoff zu HTK (Histidin, Tryptophan, Ketoglutarat) Lösungen hat auch eine wesentliche Verbesserung der Herztransplantation bei Ratten [97] ergeben. Der beobachtete Wirkungsmechanismus ist der, dass molekularer Wasserstoff  die ROS und RNS-Produktion nach Entfernung des Gewebes und vorübergehender Ischämie während der operativen Transplantation verhindert .

 Ischämische / Reperfusionsverletzungen können auch in gastrointestinalen Geweben auftreten, wo es zu Motilitätsstörungen, Entzündungen  und schließlich Organversagen in Transplantate und Gewebe führen kann. Inhalativer molekularer Wasserstoff oder  H2 in  Salzlösung angereichert, ist als Schutzmittel für Magen-Darm-Transplantationen in Tiermodellen getestet worden, um oxidativen Stress in den Transplantaten [98] zu reduzieren - [101]. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht unter Verwendung bei Ratten hat gezeigt, dass es erhebliche positive Auswirkungen in Dünndarmtransplantaten erbrachte, wenn sie auf der luminalen Seite als angereicherter Wasserstofflösung [102] verabreicht wurde. Die antioxidative Wirkung von molekularem Wasserstoff, insbesondere die Dämpfung von Hydroxylradikalen, wurde  scheint eine bedeutende Rolle zu spielen.

Intestinale Ischämie / Reperfusionsschäden führen zur Freisetzung einer Gruppe von pro-inflammatorischen Mitteln, wie Tumor-Nekrose-Faktor-α und Interleukin-1β, sowie Neutrophilen-Infiltration und Peroxidation von Membranlipiden. Dieser Schaden, der durch die Produktion von ROS potenziert ist, kann durch wasserstoffreiche Salzlösungen bei Ratten [103] vermindert werden. Die Lunge kann in Ischämie / Reperfusion beteiligt werden, vor allem während der Lungentransplantation oder einem Herz-Bypass, durch Mechanismen, die nicht vollständig verstanden werden [104]. Lungenschämie / Reperfusionsschäden werden durch diffuse Alveolarschaden innerhalb der ersten Stunden nach der Transplantation charaktersiert


Es scheinen mehrere Mechanismen verbunden zu sein, die nicht nur die Produktion von ROS, sondern auch Änderungen in intrazellulärem Calcium, die Na-K-Pumpe und die Produktion von pro-inflammatorischen Faktoren [105].umfassen.

 

Wasserstoff wurde bei Ratten entweder durch Inhalation oder wasserstoffreiche Salzlösungen angewendet, um Schäden in Lungentransplantaten [41] [106] [110] zu verhindern.Obwohl ein Teil der Erklärung diese ist, dass eine  Verbesserung der Lungentransplantaten mit Wasserstoff Anwendung ist,  ist die positive Wirkung wahrscheinlich auch aufgrund seiner Wirkungen bei der Verhinderung von ROS Schaden [102] [111]gegeben, Es geben Anhaltspunkte dafür, dass er auch die Schäden durch pro-inflammatorische Mittel mildert und vor Induktionsschäden schützt, die durch Lipopolysaccharid hervorgehen   [112] [113]. Es wurde auch berichtet, dass die Verabreichung von Wasserstoff gegen Beschädigung durch die Expression von Proteinen zur Herstellung von Tensiden, ATP-Synthasen und Stress-Response-Molekülen [113] schützen kann. Jüngste Experimente zeigen, dass die Kombination aus der Verabreichung von Wasserstoff und Stickstoffmonoxid noch vorteilhafter als nur Wasserstoff zu sein scheint [114]. Es ist interessant, dass die schützende Wirkung von Wasserstoff in diesem Fall nicht ganz mit seinen Schutz gegen oxidative Schäden korreliert, was darauf hindeutet,  dass Wasserstoff auch schädliche Wirkungen durch andere Mechanismen [1] [2] reduziert. Retinaler Ischämie / Reperfusionsschaden ist mit mehreren Erkrankungen wie Glaukom, Diabetes und verschiedene vaskuläre Störungen assoziiert [115] - [117]. In all diesen Fällen ist eine der Schädigungsmechanismen die durch Produktion von ROS-Spezies zur Oxidation von Lipiden, DNA und Proteinsynthese Störungen führen, welche dann zum Zelltod führen [118] [119]. Bei Studien, die  mit  Ratten durchgeführt wurden, wurde gezeigt, dass Wasserstoff in Augentropfen , als Gas und in Kochsalzlösungen, die Netzhaut vor oxidativem und Entzündungsschäden  verursacht durch retinale Ischämie Reperfusionsverletzung [57] [120] - [123]schützt.

Ischemia im Gehirn führt zu  vorübergehenden oder dauerhaften Funktionsdefiziten. Es wurde berichtet, dass die sofortige Reperfusion des Gehirns ischämische Schädigung zu stoppen paradoxerweise zu weiteren Schäden durch die Änderung im inneren Mitochondrienmembranpotential und einem Überschuss an ROS Produktion[124]  führen. Dies wurde als  Begründung der primären Basis der Hirn ischämische Reperfusionsschäden geannt. Beispiele, die zu Hirnischämie mit anschließender Ischämie / Reperfusionsschäden  führen können, sind Schlaganfall, Trauma, Entzündung und [125] . Das Einatmen von Wasserstoff oder die Verabreichung mit Wasserstoff-Salzlösungen traumatische Verletzungen  hat sich bei Hirnschäden von Ratten als vorteilhaft erwiesen [126] [127]. Wasserstoffreiche Salzlösungen haben sich bei ischämische Schädigung eines  Rattenhirn hervorgerufen  durch Herzstillstand oder vaskuläre Ursachen  als wirksam erwiesen [128] [129]. Schließlich wurden die Schutzwirkungen der Inhalation von Wasserstoffgas auch beschädigten Gehirn von Mäusen nach Entzündung beobachtet [130]. Der Einsatz von Wasserstoff bei Menschen ist bisher nur für die akute Hirnischämie geprüft [131]. Diese Sicherheitsstudie versucht, die äquivalenten Konzentrationen von Wasserstoff in Menschen zu bestimmen, so dass die erzielten Ergebnisse in Tierversuchen auf Menschen reproduzierbar sind.

 Die Autoren folgerten, dass die Inhalation von 3% Wasserstoff 30 Minuten lang bei Menschen sicher ist,  es könnte eine ähnliche Wasserstoffkonzentration in Blut ergeben, die sich zur Behandlung dieser Erkrankung bei Tieren als brauchbar erwiesen haben. Jedoch kann Studien des Einatmens von Wasserstoff bei Menschen  zum Teil komplizierter sein, wegen der variablen Wasserstoffkonzentrationen im Blut . Somit sind fehlt die  Konsistenz der Ergebnisse  . Aus diesem Grund benötigt die klinische Verwendung von Wasserstoff eine Weiterentwicklungbei akuten Hirnverletzungen  [131]. 7

 

viele Studien mehr ( englisch ) finden Sie auf der Webseite von www.molecularhydrogenfoundation.org oder unter http://www.molecularhydrogenstudies.com/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3257754/