V tomto blogu jsme pro Vás připravili překlad nejnovější studie (studie v originále a nezkrácená ZDE) o vlivu molekulárního vodíku a jeho zdravotních benefitech publikované v odborném žurnále Biochemistry and Biophysics Reports.

Komplexní přehled molekulárního vodíku jako nové nutriční terapie při zmírňování oxidačního stresu a onemocnění: Mechanismy a perspektivy

Autoři: Fatmanur Yıldız, Tyler W. LeBaron, Duried Alwazeer

1. Úvod

První in vivo studie o účincích molekulárního vodíku (H₂) na živé organismy byla publikována v roce 2007 a překvapila vědeckou obec. Důvodem je, že molekula H₂ obsahuje více sloučenin s nižší energií disociace a tedy vyšší antioxidační aktivitou. Další atraktivní vlastností H₂ je jeho schopnost snadno pronikat hematoencefalickou bariérou a difundovat do různých tkání a orgánů. Díky těmto vlastnostem někteří vědci označují vodík jako „zázračnou“ molekulu. Od té doby proběhly stovky studií zkoumajících jeho potenciální přínosy pro zdraví. Výzkumy ukázaly, že H₂ pozitivně ovlivňuje kontrolu tělesné hmotnosti, zánět, metabolické markery a onemocnění. Ačkoliv již vyšlo několik přehledů o medicínském využití H₂, žádný se dosud výslovně nezaměřil na jeho roli v nutriční terapii při prevenci a léčbě onemocnění spojených s oxidačním stresem. Tento výzkumný článek proto zkoumá nejnovější poznatky o účincích molekulárního vodíku z pohledu dietologa.

2. Vlastnosti molekulárního vodíku

H₂ je nejmenší známá molekula, plyn za standardních podmínek s hustotou 0,089 g/l . Je bezbarvý, bez zápachu, bez chuti, netoxický a nemetalický. Ve vodě se při standardních podmínkách rozpouští až 0,8 mmol/l (což odpovídá 1,6 mg/l), má vysokou difúzní rychlost, vodivost a specifické teplo. 

Z biologického hlediska je H₂ selektivní antioxidant. Snižuje množství hydroxylových radikálů a, v menší míře, peroxynitritu, a chrání buňky před oxidačními poškozeními. Studie ukazují, že H₂ snižuje oxidační stres a zlepšuje buněčný antioxidační systém. Dále zvyšuje aktivitu i expresi antioxidačních enzymů (např. SOD, CAT) , reguluje faktory spojené s apoptózou, snižuje buněčnou smrt a produkci prozánětlivých cytokinů.

Co se týče bezpečnosti, řada zpráv včetně těch z USA a EU potvrdila, že vodík je pro biologické systémy za normálního tlaku bezpečný, bez akutní či chronické toxicity. Lidské střevo navíc denně produkuje 70–140 ml H₂ koliformními bakteriemi (např. Escherichia coli) za běžných podmínek, produkce může narůstat při vyšším příjmu vlákniny a cukrů až přes 10 l/den. Endogenní H₂ má řadu příznivých účinků (kardioprotektivní, zlepšení funkce jater, prevence Parkinsonovy choroby), avšak exogenní příjem (HRW či inhalace) vykazuje silnější bioaktivitu, především při přerušovaném podávání.

3. Metody podávání vodíku

Existuje několik způsobů, jak aplikovat H₂:

• Inhalace vodíku (nosní kanyla, maska, dýchací obvod)

• Pití vodíkem obohacené vody (HRW)

• Injekce vodíkem obohaceného solného roztoku (HRS)

• Vodíkové koupele

• Oční kapky s vodíkem (obr. 2)

4. Mechanismy účinku

Molekulární vodík působí na buněčné úrovni několika způsoby:

1. Selektivní neutralizace reaktivních forem kyslíku – H₂ redukuje hydroxylové radikály a peroxynitrit, chrání buněčné komponenty, aniž by narušil fyziologické ROS-signalizování.

2. Stimulace endogenních antioxidačních systémů – zvyšuje aktivitu a expresi enzymů SOD, CAT, GPx.

3. Protizánětlivé působení – potlačuje NF-κB, MAPK dráhy a snižuje produkci TNF-α, IL-1β, IL-6.

4. Antiapoptotické účinky – reguluje mitochondriální dráhy apoptózy (Bcl-2, caspázy).

5. Modulace genové exprese – ovlivňuje expresi genů spojených s redoxní homeostází a metabolizmem.

6. Ochrana mitochondrií a energetický metabolismus – podporuje produkci ATP a biogenezi mitochondrií.

7. Imunomodulace – upravuje aktivitu T-buněk a makrofágů, stabilizuje imunitní odpověď.

5. Aplikace v nutriční terapii různých onemocnění

5.1 Kardiovaskulární onemocnění

Nadměrná tvorba volných radikálů vede k oxidaci LDL, poškození endotelu a dysfunkci cév, což podporuje vazokonstrikci a remodelaci srdce. Studie na myších s dietou indukovanou obezitou (DIO) ukázaly, že dvoutýdenní konzumace HRW nezvýšila glykemii ani hmotnost, ale snížila srdeční hypertrofii, šířku kardiomyocytů a zlepšila kapilární hustotu. HRW obnovila srdeční funkce a podpořila mobilizaci endotelních progenitorových buněk, čímž zachovala vaskulární homeostázu.

5.2 Obezita a metabolické poruchy

HRW i HRS užívané dlouhodobě v myších modelech vedly k redukci jaterního oxidačního stresu, tuku a hmotnosti bez změny příjmu potravy. Snižovaly hladinu glukózy, inzulinu, triglyceridů a zvyšovaly expresi hormonu FGF21, což stimulovalo energetický metabolismus. Klinická studie s 60 pacienty s metabolickým syndromem (24 týdnů, dvojitě slepá, placebem kontrolovaná) ukázala významné snížení cholesterolu, glukózy, HbA1c a zánětlivých markerů ve skupině HRW ve srovnání s placebem. U dobrovolníků ohrožených metabolickým syndromem vedlo dvouměsíční pití HRW k nárůstu SOD o 39 % a poklesu TBARS o 43 %, s 13 % redukcí poměru celkový cholesterol/HDL po 4 týdnech. HRW koupele po dobu 1 měsíce denně po 10 min napomohly významnému úbytku břišního tuku a obvodu břicha bez změny diety či pohybu.

5.3 Gastrointestinální onemocnění

Ulcerózní kolitida (UC) způsobuje zánět sliznice tračníku s bolestmi a průjmem. Myši s DSS-indukovanou UC ošetřené HRW (0,8 ppm) vykázaly zmírnění symptomů, lepší histopatologii, zvýšení glutationu (GSH) a snížení TNF-α. HRW navíc korigovala dysbiózu střevní mikroflóry a upravila expresi 252 genů spojených se zánětem. V jiném modelu myší podávaných HRS intraperitoneálně každé dva dny se snížila ztráta hmotnosti, průjem a poškození sliznice.

5.4 Onemocnění jater

Játra jsou hlavním terčem volných radikálů kvůli centrální roli v metabolismu. Oxidační poškození hepatocytů vede k fibróze a cirhóze. Mnohé studie na modelech hepatálních poranění ukázaly, že HRS chrání jaterní buňky, snižuje oxidativní stres a zabraňuje usazování kolagenu.

5.5 Respirační a plícní onemocnění

V modelech sepsi a plicního poškození (CLP) HRS udrželo aktivitu SOD, snížilo nitrotyrosin a omezilo zánětlivé mediátory, čímž zlepšilo histologii i funkci plic. U modelů emfyzému vodík chránil plicní tkáň před toxiny cigaretového kouře.

5.6 Onemocnění mozku a nervového systému

Mozek produkuje mnoho ROS, což vede k neurodegenerativním onemocněním (Alzheimer, Parkinson, ALS) . Strava bohatá na ovoce, zeleninu, ořechy, omega-3 a probiotika (Mediterranean, DASH, ketogenní diety) podporuje zdraví mozku. U transgenního myšího modelu Alzheimerovy choroby HRW (voda obohacená o vodík) zabránila úbytku synapsí, smrti neuronů, tvorbě amyloidních plaků a neurofibrilárních klubek a upravila energetický metabolismus mozku i složení střevní mikrobioty. Klinická studie u 48 pacientů s Parkinsonem ukázala, že 1 l vodíkové vody denně po 48 týdnů významně zlepšil skóre UPDRS oproti kontrolnímu režimu. U myší vystavených chronickému stresu HRW snižovala projevy deprese a úroveň IL-1β i ROS.

6. Závěry

Přebytek volných radikálů vede k oxidačnímu stresu, narušení redoxní homeostázy a poškození buněk i orgánů, což se projevuje řadou onemocnění. Molekulární vodík díky svým vlastnostem (selektivní antioxidační, protizánětlivé, antiapoptotické, snadná difúze) prokazuje příznivé účinky na hmotnost, zánět, metabolické markery i klinické příznaky nemocí bez nežádoucích vedlejších účinků. Zatímco výzkum v oblasti vodíku jako nutriční terapie je stále na počátku, experimentální i klinické studie naznačují jeho slibný potenciál. Budoucí výzkum by měl stanovit standardizované dávkovací protokoly a provést dlouhodobé studie.