O progresso recente de hidrogênio …

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Abstrato

Palavras-chave: Anti-inflamação, antioxidantes, medicina de hidrogénio, de gases medicinais, mitocôndrias, o stress oxidativo, isquémia-reperfusão, ROS.

1. INTRODUÇÃO

O estresse oxidativo decorre do forte potencial de oxidação celular de espécies reativas de oxigênio em excesso (ROS) [1]. estresse oxidativo aguda surge a partir de uma variedade de situações, incluindo isquemia-reperfusão [2]. estresse oxidativo persistente é amplamente aceito como uma das causas da maioria das doenças relacionadas com o estilo de vida, o câncer eo processo de envelhecimento [3 -7]; no entanto, muitos suplementos antioxidantes não poderia prevenir o câncer, infarto do miocárdio e aterosclerose, mas sim inversamente aumentar a mortalidade [8 -11]; Assim, é muito importante a ter em conta efeitos secundários, quando o desenvolvimento de um antioxidante eficaz para a prevenção de doenças relacionadas com o stress oxidativo.

Descobrimos que o hidrogênio molecular (H2 ) Tem papéis como um antioxidante romance em aplicações preventivas e terapêuticas [12]. H2 tem vantagens como um potencial antioxidante, sem efeitos adversos: é leve o suficiente nem para perturbar reações redox metabólicas nem afectar ROS, cuja função na célula sinalização [13 -15] e tem características de distribuição favoráveis ​​em sua própria capacidade física para penetrar biomembranas e difusa através de barreiras em componentes celulares.

Aqui, discutimos os recentes progressos em direção a aplicações terapêuticas e preventivas de H2 em campos difundidos.

2. ROS como um dos Principais causas de perturbações neurológicas agudas e as doenças crónicas

2.1. Estresse Oxidativo persistente

ROS são gerados dentro do corpo ao longo de nossas vidas diárias, como durante o exercício duro, tabagismo, exposição a raios ultravioletas ou a poluição do ar, envelhecimento, estresse físico ou psicológico, e assim por diante [16 -19]. Dentro de cada organismo aeróbio, ROS são gerados quando a respiração consome oxigênio.

Estes EROs são gerados sob a condição de potencial de membrana excessivamente alta a vazar elétrons da cadeia de transporte electrónico [28]. De facto, as proteínas de desacoplamento controlar o potencial de membrana para suprimir a produção de ROS e, em seguida, por conseguinte, para reprimir a diabetes [29 -31].

2.2. Estresse Oxidativo aguda

3. CARACTERÍSTICAS do hidrogênio molecular

Descobrimos que H2 funciona como um antioxidante leve, mas eficaz [12]. O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, constituindo cerca de 75% da massa do universo; no entanto, o hidrogênio é ausente na terra na sua forma monoatomic e está presente em água e compostos orgânicos ou inorgânicos. O gás hidrogénio, com a fórmula molecular H2. é um gás diatômico incolor, inodoro, insípido e altamente combustível. A atmosfera da Terra contém menos de 1 parte por milhão de gás hidrogênio [48].

4. EFEITOS limpam nos radicais hidroxila em células em cultura

4.1. Varrimento OH, mas não O2 -. H2 O2 e NO em células cultivadas

Após tratamento antimicina A, H2 impediu a diminuição do potencial de membrana mitocondrial. Isto sugere que o H2 mitocôndrias protegidas de OH. Juntamente com este efeito protector, H2 também impediu uma diminuição no nível celular de ATP sintetizado na mitocôndria. O facto de H2 mitocôndrias protegidas e DNA nuclear forneceram evidências de que H2 penetrado maioria das membranas e se difunde para organelos. Consequentemente, H2 células cultivadas protegidas contra o estresse oxidativo [12].

Por outro lado, H2 tratamento prolongou o tempo de vida replicável de células estromais de medula óssea multipotenciais em vitro preservando ao mesmo tempo de diferenciação e parácrinos potenciais. A terapia celular com células de medula óssea estromais multipotencial / células estaminais mesenquimais representa uma abordagem promissora no campo da medicina regenerativa. Baixa frequência de células-tronco mesenquimais em exija medula óssea adulta ex vivo expansão de células-tronco mesenquimais após a colheita; No entanto, tal manipulação provoca a senescência celular com a perda de diferenciação, proliferação, e terapêuticas potenciais de células estaminais mesenquimais. Como o estresse oxidativo é um dos insultos chave que promovem a senescência celular na Vivo assim como em vitro. H2 impediu o processo de senescência durante a expansão de células-tronco mesenquimais. Notavelmente, 3% tratamento a gás de hidrogénio não diminuiu OH, carbonil proteína, e 8-hidroxideoxiguanosina, sugerindo que varrimento OH pode não ser responsável por estes efeitos de hidrogénio gasoso neste estudo [54].

5. VANTAGENS DE HIDROGÊNIO

5.1. rápida difusão

H2 tem um número de vantagens como um potencial antioxidante. Em primeiro lugar, tem as características de distribuição favoráveis ​​com a sua própria capacidade física para penetrar biomembranas e difundem-se para o citosol.

Monitorização H2 concentração dentro de vários tecidos pode provar difusão gasosa [58].

5.2. Não eliminação directa de ROS funcionalmente importantes

desde H2 reduz OH, mas não afeta O2 – e H2 O2 que têm papéis fisiológicos [12], propõe-se que os efeitos adversos de H2 são muito pequenas em comparação com outros antioxidantes.

5.3. Nenhuma toxicidade Mesmo a maior concentração

Vários gases médicos são esperados para fornecer mais eficaz intervenções terapêuticas e medicina preventiva, apesar da sua toxicidade grave. inalação do gás como terapia doença tem recebido um interesse recente [70]. Nas últimas décadas, tem havido extraordinário crescimento rápido em nosso conhecimento de moléculas gasosas, incluindo o óxido nítrico (NO), monóxido de carbono (CO) e sulfeto de hidrogênio (H2 S), que têm sido conhecidos por desempenhar papéis importantes em sistemas biológicos [71, 72].

6. MÉTODOS DE HIDROGÊNIO INGEST I: A inalação de gás de hidrogênio

6.1. A inalação de gás de hidrogênio

Ratos inalados gás de hidrogênio em uma mistura de óxido nitroso (N2 O) (para a anestesia), ó2. e n2. A inalação de H2 na verdade aumentou H2 dissolvido no sangue arterial em função das concentrações de gás hidrogénio, e H2 níveis no sangue venoso foram menores do que no sangue arterial; o nível diferente entre o sangue arterial e venoso indica a quantidade de H2 incorporados em tecidos [12].

6.2. Demonstração direta da rápida difusão do hidrogénio como gás de Medicina

Gases possuem a capacidade de se difundir prontamente em diferentes materiais e tornar-se uniformemente distribuídos dentro de um espaço definido. gases biológicos são assumidos para difundir livremente através das membranas biológicas, atuando em uma variedade de capacidades funcionais [70]; gás hidrogénio é um exemplo disso.

6.4. Efeitos de proteção, hepática e cardíaca Isquemia reperfusão

6.5. Efeitos de proteção em Transplante de Órgãos

H2 inalação melhorou significativamente lesão transplante intestinal e pulmonar e impediu inflamação do órgão remoto através de seus efeitos antioxidantes [85, 86]. A lesão de isquemia / reperfusão durante a pequena transplante intestinal e pulmão freqüentemente causa complicações, incluindo dysmotility, inflamação e falência de órgãos.

H2 tratamento resultou em melhorou significativamente o trânsito gastrointestinal, bem como a contractilidade do músculo liso jejunal em resposta a betanecol [86]. peroxidação lipídica do enxerto foi significativamente reduzida na presença de H2. demonstrando efeitos antioxidantes do H2 nos pulmões transplantados. A exposição a gás de hidrogénio a 2% bloqueou significativamente a produção de vários mediadores pró-inflamatórios e apoptose reduzida com a indução das moléculas anti-apoptóticas linfoma-2 de células B e linfoma de célula B extra-grande.

Rato lesão de isquemia e reperfusão frio cardíaca foi melhorada com inalado H2 ou monóxido de carbono (CO), ou ambos. Terapia combinada de H2 e CO demonstrado eficácia terapêutica melhorada através de ambos os anticorpos anti-oxidante e mecanismos anti-inflamatórios, e pode ser uma abordagem clinicamente viável para a prevenção de lesão de reperfusão de isquemia fria do miocárdio [87]. gás de hidrogênio inalado reduziu efetivamente pulmonares respostas inflamatórias associadas à lesão induzida pelo ventilador, a um nível local e sistêmica, através de suas propriedades antioxidantes, efeitos anti-inflamatórios e anti-apoptóticos [88].

6.6. Efeitos de proteção em Doenças Infecciosas e efeitos anti-inflamatórios

Os efeitos do composto 2% H2 tratamento foi investigada sobre os danos taxa de sobrevivência e órgão no modelo de inflamação generalizada induzida por zymosan. Os efeitos benéficos de H2 tratamento de lesão de órgãos induzida pelo zimosan foram associados com a diminuição dos níveis de produto oxidativo, aumento das atividades de enzimas antioxidantes e redução dos níveis de citocinas pró-inflamatórias precoces e tardias no soro e tecidos. H2 tratamento protegida contra danos em órgãos múltiplos num modelo de inflamação induzida pelo zimosan generalizada, sugere o uso potencial de H2 como um agente terapêutico no tratamento de condições associadas com a síndrome de disfunção de múltiplos órgãos relacionados com a inflamação [91].

6.7. Outras

Outros relatórios tiveram os seguintes títulos: a terapia de hidrogênio reduz a apoptose em modelo de rato hipóxia-isquemia neonatal [92]; gás de hidrogênio reduzida transformação hemorrágica-hiperglicemia reforçada aguda em um modelo de rato de isquemia focal [93]; hidrogênio é neuroprotetor e preserva a reatividade vascular cerebral em suínos recém-nascidos asfixiados [94]; efeitos benéficos do gás hidrogénio em um modelo de rato de lesão traumática do cérebro por meio de redução do stress oxidativo [95]; efeitos benéficos do gás de hidrogênio contra cabo de lesão de isquemia-reperfusão medular em coelhos [96]; e hidrogênio protege as células ciliadas vestibulares dos radicais livres [97].

7. Métodos de INGEST HIDROGÊNIO II: ingestão oral de hidrogênio e água

7.2. Prevenção do declínio cognitivo

7.3. Preventiva e Terapêutica afeta na Doença de Parkinson Modelo

7.4. Prevenção da aterosclerose Modelo

o stress oxidativo está envolvido na aterosclerose [105, 106]; porém a maioria dos ensaios clínicos de antioxidantes dietéticas não mostraram notável sucesso na prevenção de doenças ateroscleróticas [8, 107, 108]. Beber água de hidrogênio AD Libitum diminuiu o nível de estresse oxidativo aorta e arteriosclerose impedido em um rato knockout apolipoproteína E [109]. Assim, o consumo de água de hidrogénio tem um potencial para a prevenção da arteriosclerose de forma mais eficaz do que outros antioxidantes [110].

7.5. Melhoria da Síndrome Metabólico

7.7. Reacções anti-alérgicas

7.8. Efeitos sobre Transplante

7.9. Outras

Foi demonstrado que o consumo de água de hidrogénio evita a formação de superóxido em fatias de cérebro de ratinhos knockout modelo SMP30 / GNL vitamina C-empobrecido [117], que H2 em beber água atenua a perda auditiva induzida por ruído em cobaias [118], que beber água de hidrogênio melhorou comprometimento cognitivo em ratos acelerou-senescência [119], e que H2 potenciais efeitos cardioprotetores exibido em ratos irradiados [120].

8. MÉTODOS DE HIDROGÊNIO INGEST III: A injeção de solução salina HIDROGÊNIO

8.1. Vantagem de injecção

8.2. Efeitos da Saline hidrogênio em vários modelos de doença

Eles e outros grupos têm demonstrado efeitos em muitos modelos de doenças, conforme publicado nas seguintes relatórios [123 -130].

9. MÉTODOS DE HIDROGÊNIO INGEST IV: absorção direta de hidrogênio

9.1. Melhoria do Glaucoma Modelo

9.2. Banho de hidrogênio

10. MÉTODOS DE HIDROGÊNIO INGEST V: AUMENTO DE HIDROGÊNIO INTESTINAL

10.1. Produção de hidrogênio em bactérias intestinais

10.2. São inibidores -glucosidase um antioxidante indireta?

10.4. Outras

açafrão Dietary induzida H2 produção a partir das bactérias intestinais [142], e lactulose foi demonstrado ser um antioxidante indirecta melhoria de doença inflamatória do intestino [143].

11. Os testes clínicos

Vários grupos começaram a exames clínicos. Os testes clínicos revelaram que a água potável de hidrogênio reduzida marcadores de estresse oxidativo em pacientes com diabetes tipo 2 [144] ou indivíduos com síndrome metabólica potencial [145] e influenciou glicose [144] e metabolismo do colesterol [145].

Hemodiálise, utilizando uma solução de diálise com H2 diminuiu significativamente os níveis de monócitos proteína plasmática quimioatrativo 1 e mieloperoxidase [146].

12. REGULAMENTO DE EXPRESSÕES genes e fosfolarização PROTEÍNA

H2 diminuiu a expressão de factores pró- inflamatórias, incluindo TNF-a, IL-6, IL-1, CCL2 e IL-10, TNF-a, IL-12, ICAM-1 [85], HMGB-1 [147], o NF- B [148], de PGE2, e PGE2 [54].

Além disso, H2 para cima ou para baixo-regulados os factores envolvidos na apoptose para a inibição da apoptose: H2 suprimida a expressão de factores pró-apoptóticos, incluindo casapase 3 [92, 149], e a caspase 12 [92], caspase 8 [86] e BAX [86]. Por outro lado H2 estimulou a expressão dos factores anti-apoptoptic de Bcl-2 e Bcl-xL [86].

H2 está envolvido na regulação de vários factores; a sobre-regulação de PCNA, bFGF, HGF, IFN-y, e a sub-regulação de SNO-i [87] e VEGF [54].

Como um contribuinte transdução de sinal, H2 inibiu as phospahorylations de algumas proteínas de sinalização, incluindo MEK, p38, ERK, JNK, [116] e Lyn, Syk, PLC1, 2, Akt, ERK1 / 2, JNK, p38, cPLA2, ASK1, IB [115].

Como questões essenciais, continua a ser desconhecido como H2 regula expressões de genes e fosfolarização, e se os regulamentos acima de transcrição e fosforilação são a causa ou consequência dos efeitos da H2. O alvo molecular primária de H2 permanece desconhecida.

13. CONSIDERAÇÕES FINAIS: aspectos a ser dissolvido na FUTURO

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