Molekulární vodík

Souhrn

Hess L, Botek M. Molekulární vodík. Remedia 2025; 35: 97–101.

Vodík je nejhojnějším prvkem v našem vesmíru a nejběžnějším atomem v lidském těle. V posledním desetiletí je věnována velká pozornost biologické aktivitě tzv. inertních plynů (xenon, krypton, argon), které mají modulující účinek na buňky a tkáně. Aktuálně je to molekulární vodík, který má řadu pozoruhodných farmakologických účinků a rozšiřuje škálu použití medicínských plynů. Je vysoce biologicky dostupný, mezi jeho základní farmakologické aktivity patří antioxidační, protizánětlivý, antiapoptotický účinek. Reguluje expresi mnoha genů a chrání biomolekuly před oxidativním poškozením. Způsoby aplikace zahrnují pití vody obohacené molekulárním vodíkem, jeho inhalaci, infuzní podání. Je možné jej aplikovat také perorálně ve formě tablet nebo kapslí. Mezi netradiční způsoby patří podání ve formě lázně obohacené vodíkem, která se uplatňuje v kosmetice a v dermatologii. Konjunktivální aplikace se užívá při chorobách rohovky nebo duhovky. Molekulární vodík se používá jako podpora léčby u více než 170 onemocnění, k nimž patří degenerativní choroby (Alzheimerova, Parkinsonova nemoc), diabetes mellitus zejména 2. typu, sluchové poruchy. Působí rovněž při respiračních onemocněních, dále proti nežádoucím účinkům farmak při chemoterapii, podporuje vznik kolagenu, chrání před poškozením kůže před UV zářením, zlepšuje imunitu. V transplantační chirurgii přispívá vodíkem obohacená voda k prodloužení doby ischemie orgánů před transplantací. Teprve budoucnost ukáže postavení této látky v současné medicíně.

Klíčová slova: molekulární vodík – farmakologické účinky – způsoby aplikace – použití v medicíně a při fyzické práci.

Summary

Hess L, Botek M. Molecular hydrogen. Remedia 2025; 35: 97–101.

Hydrogen is the most prevalent element in our universe and the most common atom in a human body. Last decade has seen a big interest in the biological activity of so called inert gases (xenon, krypton, argon) and their ability to modulate both cells and tissues. Currently, molecular hydrogen with its many remarkable pharmacological effects widens the spectrum of medicinal gas use. Its biological availability is high and its basic pharmacological activities include antioxidant, anti‑inflammatory, and anti‑apoptotic effects. It regulates the expression of many genes and protects biomolecules from oxidative injury. Treatment approaches include drinking water enriched with molecular hydrogen, its inhalation and intravenous use. It may also be taken orally in the form of tablets or capsules. Non‑traditional approach may consist of taking a bath enriched with hydrogen, which is used in cosmetics and dermatology. Conjunctival administration is useful in diseases affecting cornea or iris. Molecular hydrogen can aid in the treatment of more than 170 conditions including neurodegenerative ones (Alzheimer’s, Parkinson’s), diabetes mellitus, especially type 2, and hearing problems. It may also help in respiratory diseases and against adverse effects of chemotherapy; it supports the synthesis of collagen, protects the skin from UV radiation, and boosts the immune system. In transplantation surgery, hydrogen‑enriched water makes it possible to prolong the time of organ ischemia before the transplantation takes place. The full potential of this agent in current medicine still remains to be shown.

Key words: molecular hydrogen – pharmacological effects – methods of application – use in medicine and exercise.

Úvod

V posledních letech se rozšiřuje spektrum plynů, u kterých byly objeveny biologické účinky. Nejdéle je používán kyslík, později bylo do lékařské praxe zavedeno vdechování ozonu. Následovala inhalační anestetika – dietyléter a chloroform. Kromě klasických neurotransmiterů byla také zjištěna přítomnost plynných mediátorů – oxidu dusného, sirovodíku a oxidu uhelnatého [1]. Dále se rozvíjely představy o biologických vlastnostech inertních plynů, které jsou sice chemicky neaktivní, ale mají modulující účinek na buňky.

V poslední době se zaměřila pozornost na molekulární vodík (H₂), který má několik jedinečných farmakologických účinků. Tento plyn, který je bez barvy a zápachu, je všudypřítomný a díky velikosti své molekuly může proniknout jakoukoliv biologickou bariérou. Vysoká biologická dostupnost molekulárního vodíku je velmi výhodná.

Význam vodíku ve vesmíru a v organismech

Ve formě různých sloučenin je vodík nezbytný pro všechny známé živé organismy. Na prvním místě je to voda, která slouží jako prostředí pro všechny buněčné procesy a transport látek. Spolu s uhlíkem, kyslíkem a dusíkem je vodík pevnou součástí různých molekul organických látek, bez nichž je jakákoliv forma života nemožná. Z hlediska hmotnosti je vodík třetím nejdůležitějším prvkem v lidském těle. U osoby hmotnosti 70 kg tvoří přibližně 7 kg, tj. 10 %. Pouze uhlík (20 %) a kyslík (63 %) se podílejí na hmotnosti ještě větším dílem. Vodík jako velmi lehký prvek je však zdaleka nejběžnějším atomem v těle každého živého organismu (obr. 1) [2]. V biologických systémech reaguje molekulární vodík jako selektivní antioxidant, tedy jako látka tlumící pouze ty „zlé“ vysoce reaktivní druhy kyslíku (např. hydroxylový radikál), zatímco s ostatními pro buňku prospěšnými volnými kyslíkovými radikály nereaguje [3]. Vodík hraje aktivní roli v organismu, je součástí některých koenzymů, jako je nikotinamidadenindinukleotid (NAD/NADH), které slouží jako redukční ekvivalenty (protonové [vodíkové] transportéry) v těle a účastní se redukčních reakcí. V mitochondriích, elektrárnách buňky, je přenos vodíkových protonů součástí tzv. dýchacího řetězce (vnitřní dýchání). Tento řetězec se podílí na tvorbě vysokoenergetických sloučenin, jako je adenosintrifosfát (ATP). Během fotosyntézy v rostlinách a bakteriích je vodík z vody potřebný k přeměně fixovaného oxidu uhličitého na sacharidy.

Historie

Poprvé byl vodík připraven experimentálně v roce 1671 Robertem Boylem a identifikován jako chemický prvek v roce 1766 Henrym Cavendishem. V roce 1783 Antoine Lavoisier identifikoval tento prvek, když opakoval Cavendishovy pokusy spolu s Pierrem Laplacem Zjistili, že při spalování vodíku vzniká voda. Odtud název vodíku – hydrogen – z vody zrozený. Na konci 18. století Thomas Beddoes – zakladatel Pneumatického léčebného institutu – provedl první zdokumentovaný pokus o lékařské využití vodíku pro léčbu pacientů s tuberkulózou. Molekulární vodík byl využíván i při hlubokomořském potápění. Edward Lanphier ho v roce 1972 použil k prevenci rozvoje dekompresního syndromu a dusíkové anestezie u potápěčů pracujících ve velkých hloubkách [4]. Dole a kol. v roce 1975 prokázali výraznou regresi dlaždicového karcinomu kůže u myší, když použili plynnou směs obsahující 97,5 % vodíku a 2,5 % kyslíku v hyperbarických podmínkách (8 atm.) [5].

Farmakologické účinky molekulárního vodíku

Článek Ohsawy a kol. z roku 2007 představuje milník zá­jmu o biologické a medicínské účinky vodíku [6]. Na modelu ischemické cévní mozkové příhody u potkana prokázali autoři úspěšnost terapie inhalací H₂. Jako hlavní mechanismus účinku uvedli redukci oxidačního stresu vyvolaného tímto patologickým stavem.

Antioxidační účinky

Nejdůležitějším objevem je, že molekulární vodík snižuje oxidační stres redukcí pro buňky nejvíce škodlivých volných radikálů, konkrétně hydroxylových radikálů a peroxidu nitritu [6]. Zde hovoříme o takzvaném přímém antioxidačním efektu vodíku. Je velmi dobře zdokumentována i nepřímá ochrana vodíkem proti působení volných radikálů v těle. To z něj činí jistý nepřímý regulátor antioxidační ochrany těla tím, že indukcí zanedbatelného oxidačního stresu aktivuje nukleární transkripční faktor Nrf2, který podporuje produkci vlastních antioxidačních enzymů těla, jako např. superoxiddismutázy, katalázy, glutation peroxidázy nebo hemoxygenázy. Oxidační stres vzniká nerovnováhou mezi tvorbou aktivních forem kyslíku a dusíku vznikajících jako volné radikály vnitřního dýchání a schopností organismu je rychle neutralizovat [7]. Svými antioxidačními účinky tedy vodík chrání proti oxidačnímu stresu. Akutní oxidační stres vzniká v důsledku různých stavů, jako je intenzivní cvičení, pobyt ve vyšší nadmořské výšce, svalové mikrotrauma, ischemie, reperfuzní poškození, chirurgické krvácení nebo transplantace. Chronický oxidační stres je úzce spojen s patofyziologií mnoha civilizačních nemocí, např. nadváhy či obezity, maligních onemocnění nebo se stárnutím.

Existují látky známé jako antioxidanty, které dokáží zachytit volné radikály kyslíku a tak snížit účinky oxidačního stresu. Patří k nim bioflavonoidy nebo polyfenoly, které jsou obsaženy v různých druzích ovoce a zeleniny. Také vitamin C nebo E a karotenoidy jsou významnými antioxidanty. Je však dobré mít na paměti, že všeho moc škodí, a to samé platí pro suplementaci antioxidantů (vitamin C a E) v tréninkovém procesu. Aby se totiž mohla buňka na trénink adaptovat, musí být vystavena jisté dávce oxidačního stresu, která v ní slouží jako posel pro vznik adaptační odpovědi, což se u sportovců následně projeví lepší výkonností. Vysoké dávky tradičních antioxidantů však adaptační odpověď významně snižují tím, že redukují všechny reaktivní formy kyslíku, a trénink se tudíž stává méně efektivním. Díky svému selektivně antioxidačnímu účinku molekulární vodík však i při chronickém užívání nemá negativní vliv na adaptační odpověď, což na rozdíl od tradičních antioxidantů přispívá ke vzestupu sportovní výkonnosti a jeho oblíbenosti a užívání mezi sportovci [8].

Protizánětlivé účinky

Protizánětlivé účinky molekulárního vodíku jsou úzce spojeny s antioxidačními účinky. V rané fázi zánětlivé reakce snižuje vodík stupeň infiltrace neutrofily a makrofágy inhibicí exprese molekul buněčné adheze a chemokinů. Molekulární vodík rovněž redukuje koncentraci prozánětlivých cytokinů, interleukinů (IL) 1–6, tumor nekrotizujícího faktoru a několika faktorů stimulujících proliferaci buněk. Vodík též potlačuje hlavní regulační kaskádu inhibicí nukleárního faktoru, který řídí transkripci DNA, a s ním spojených cytokinů [2].

Další mechanismus protizánětlivého účinku spočívá v ovlivnění IL‑10, který vodík přímo potlačuje inhibicí zánětlivé odpovědi na lokální úrovni – ve tkáních rány. Byl popsán také přímý vliv na regulační T lymfocyty. Molekulární vodík tak zprostředkovává nejen protizánětlivý, ale i imunomodulační účinek [9].

Antiapoptotický účinek

Apoptóza je programovaná buněčná smrt v mnohobuněčném organismu, ale i v jednobuněčných kvasinkách. V četných funkcích je nezastupitelná. Vhodným modelem pro studium mechanismu apoptózy je žába. Tyroxin a jód stimulují apoptózu buněk žaber pulce, jeho ocasu a ploutví při metamorfóze obojživelníků a zároveň stimulují vývoj nervového systému. Vodní vegetariánský pulec se tak přemění v suchozemskou masožravou žábu. Také oddělení prstů na ruce a noze od sebe u lidského embrya je produktem apoptózy, kdy jednotlivé buňky procházejí tímto procesem. K apoptóze dochází i v řapíku listů, kdy řídí jeho odpadnutí na podzim. Na apoptóze se podílejí degradační enzymy zvané kaspázy.

Molekulární vodík má multifaktoriální účinky na proces autofagie. Inhibuje apoptózu tím, že ovlivňuje některé signální dráhy regulující apoptózu. Svým protizánětlivým a antioxidačním účinkem snižuje potřebu odstranění buněk apoptózou. Přispívá k udržení integrity a funkční aktivity mitochondrií. Naopak v některých případech může mít proapoptotický účinek. U některých typů nádorů stimuluje molekulární vodík časnou a pozdní apoptózu, což umožňuje účinně odstraňovat nádorové buňky z těla a zvyšovat rychlost jejich destrukce [10].

Způsoby aplikace molekulárního vodíku do organismu

Nejpohodlnějším způsobem podání molekulárního vodíku je perorální cesta. Používá se voda nasycená molekulárním vodíkem, dále je možný perorální příjem ve formě kapslí nebo tablet uvolňujících vodík. Mezi nevýhody tohoto způsobu podání patří nízká rozpustnost ve vodě. Při normálním atmosférickém tlaku a teplotě je nejvyšší rozpustnost ve vodě 1,57 mg v 1 ml. To v některých případech nestačí k dosažení plného klinického účinku. Voda nasycená vodíkem musí být aplikována ihned, protože velmi rychle dochází k poklesu jeho koncentrace. Distribuce vodíku v různých tkáních a orgánech není stejná. Po požití vody obohacené vodíkem se více než 90 % ztrácí výdechem [11]. Proto se hledají nové cesty perorálního podání včetně tvorby nanokomponent se zpožděným uvolňováním plynu. Testován byl molekulární vodík s hybridními nanokrystaly palladia.

Nejúčinnějším a poměrně jednoduchým způsobem aplikace molekulárního vodíku je inhalace (obr. 2). Je zde možnost přesného dávkování vodíku regulací expoziční doby a koncentrace vodíku v plynné směsi. Molekulární vodík však představuje hořlavý a výbušný plyn při reakci s kyslíkem. Riziko je vysoké, když je koncentrace H₂ v plynné směsi vyšší než 4 % (nebezpečí použití obličejové masky vs. nazální kanyly). V Číně za dodržení přísných bezpečnostních pravidel vdechovali pacienti s covidem‑19 směs 66,67 % H₂ a 33,33 % O₂. Malá molekula vodíku snadno difunduje stěnami plicních sklípků do krevní plazmy a je transportována do různých orgánů a tkání. Cole a kol. v roce 2021 prokázali, že u zdravých zvířat inhalace plynné směsi obsahující 2,4 % vodíku podávaná nepřetržitě po dobu 72 hodin nezpůsobuje žádné změny fyziologických parametrů [12]. Koncentrace molekulárního vodíku v krvi se při inhalaci rychle zvyšuje, ale tři minuty po ukončení klesá na 1/40 maximální hodnoty. Doba, po kterou H₂ zůstává v těle před návratem k výchozímu stavu, činí kolem 30 minut.

Infuze fyziologického roztoku nasyceného molekulárním vodíkem umožňuje dávkování s vysokou přesností s použitím různých koncentrací. Je zde ovšem riziko invazivity a následné infekce. Klinický potenciál tohoto způsobu podání není ještě plně rozvinut, ale jsou bohaté zkušenosti s intravenózní ozonovou terapií založenou na účincích medicinálního plynu.

Mezi alternativní způsoby podání patří vodíková lázeň, která je používána zejména v dermatologii a kosmetologii např. v indikaci psoriázy. Konjunktivální aplikace molekulárního vodíku se používá při nemocích rohovky nebo duhovky.

Je známo, že účinkem některých farmak dochází ke stimulaci symbiotických bakterií ve střevě a ke zvýšení syntézy endogenního vodíku. Perorální podání laktulózy a karbózy nebo kurkumy zvyšuje syntézu H₂ bakteriemi gastrointestinálního traktu [13].

Molekulární vodík jako podpůrný prostředek při sportovním výkonu a zotavení

Molekulární vodík je v posledních letech stále více studován ve vztahu ke sportovní výkonnosti, regeneraci a snížení opožděné svalové únavy (delayed onset muscle soreness, DOMS). Díky schopnosti neutralizovat pouze vybrané reaktivní formy kyslíku a tím podporovat oxidačně‑redukční homeostázu buňky se vodík stává velmi atraktivním suplementem pro sportovce, kteří usilují o optimalizaci svého výkonu, snížení únavy a rychlejší zotavení. Molekulární vodík má přímý vliv na zlepšení energetických procesů v těle, především prostřednictvím zvýšení efektivity mitochondriální produkce ATP, což je hlavní zdroj energie pro svalovou kontrakci. Mitochondrie buněk hrají klíčovou roli ve sportovním výkonu, protože jejich efektivita přímo ovlivňuje vytrvalost a rychlost obnovy energie během zátěže a po ní, a tím i rozhodujícím způsobem kvalitu zotavení. Podpora mitochondriální činnosti a celého aerobního metabolismu vodíkem se pozitivně odráží na schopnosti tkání lépe zpracovávat laktát a H⁺, čímž molekulární vodík napomáhá tělu bojovat s acidózou, snižovat únavu a urychlovat zotavení. Tento mechanismus je dán tím, že molekulární vodík podporuje efektivnější mitochondriální dýchání (respirační řetězec) a snižuje přetížení mitochondrií, čímž dochází k vyšší aerobní produkci ATP [14]. Pozitivní vliv molekulárního vodíku při zatížení se pak navenek projevuje např. v poklesu koncentrace laktátu v krvi, efektivnějším dýcháním a celkově subjektivně vyšší mírou tolerance fyzicky náročné práce.

Význam suplementace molekulárního vodíku pro urychlení zotavení spočívá také ve významné redukci zánětlivé reakce a sekundárně vzniklého oxidačního stresu, který pochází z „oxidativního vzplanutí“ neutrofilů a makrofágů jakožto zástupců nespecifické imunity, jež má za úkol provést první fázi reparace (hojení) svalových tkání poškozených nepřiměřeně vysokou fyzickou aktivitou. Míru svalového poškození signalizuje koncentrace enzymu kreatinkinázy (CK) v krvi. Vědeckými experimenty bylo opakovaně potvrzeno, že suplementace vodíku vedla k významně nižší hodnotě CK po různých typech silového tréninku, což přispívá k rychlejší regeneraci, obnově silového výkonu a k redukci DOMS [15,16], která se zpravidla dostavuje po 12. až 24. hodině od ukončení tréninku a může přetrvávat i po 78 hodin. Pro zvýšení výkonu a urychlení zotavení se podle studií doporučuje začít s konzumací 1,5 l hydrogenované vody (hydrogen water, HRW) během každého dne ve třech dávkách, a to minimálně 2–3 dny před vlastním sportovním výkonem. Vhodné je HRW konzumovat také během zatížení a ihned po jeho ukončení s cílem zkonzumovat 1,5–2 l HRW denně i v den po ukončení zatížení, čímž se zajistí dlouhodobá ochrana svalů před oxidačním stresem a redukce zánětu. Optimální koncentrace molekulárního vodíku v takto speciálně upravené vodě by měla být ideálně v rozmezí 0,6–1,6 ppm. Vyšší koncentrace bývají spojovány s větší biologickou dostupností a rychlejšími účinky. Dlouhodobá konzumace HRW může rovněž přispět ke snížení rizika přetrénování a ke zlepšení regenerace mezi tréninky. Molekulárním vodíkem se podle aktuálně dostupných dat nelze předávkovat a užíváním profesionální sportovec neporušuje antidopingový kodex Světové antidopingové agentury (WADA).

Molekulární vodík jako podpůrný prostředek při různých onemocněních

Význam endogenní produkce H₂

Některé bakterie, např. Escherichia coli, vyrábějí molekulární vodík za pomoci enzymu hydrolázy. Fyziologické a terapeutické funkce endogenního H₂ produkovaného střevními bakteriemi jsou dosud nedostatečně známy, ale zkracují např. tranzit tlustým střevem [17]. Některé perorální léky stimulují produkci střevního vodíku, je to např. laktulóza – nepřímý antioxidant, který je schopen zmírnit zánětlivá onemocnění střeva. Podobný účinek má i kurkuma [13].

Neurologie

Inhalace molekulárního vodíku pomáhá u pacientů s akutní mozkovou ischemií a také u pacientů s poraněním mozku. Uplatňuje se zde protizánětlivý a antioxidační účinek. Zmírňuje také kognitivní poruchy vyvolané chirurgickým výkonem a celkovou anestezií [18]. U neurodegenerativních onemocnění, jako jsou Parkinsonova nebo Alzheimerova choroba, zlepšuje pravidelná inhalace H₂ kognitivní schopnosti a paměťové funkce [19].

Respirační ústrojí

Molekulární vodík se užívá jako podpůrný prostředek při léčení různých akutních a chronických onemocnění respiračního traktu a brzdí i rozvoj emfyzému.

Čína byla výchozím ohniskem pandemie covidu‑19, a proto čínští badatelé získali rozsáhlé experimentální a klinické zkušenosti. Prokázali, že inhalace 66,7 % molekulárního vodíku spolu s 33,3 % kyslíku výrazně potlačuje rychlé zhoršování respiračních funkcí při této nemoci. Jde o nové onemocnění způsobené infekcí koronaviru typu 2. Je často charakterizováno vysokou horečkou, dušností, silnou únavou a suchým kašlem. Koronavirus indukuje výraznou protilátkovou odpověď a často dochází k tzv. cytokinové bouři. Oxidační stres je výrazně zvýšen, dochází k posílení apoptózy, k metabolické, endokrinní a imunitní dysfunkci, vyplaví se řada prozánětlivých cytokinů, což vede ke zvýšení rezistence dýchacích cest a k dušnosti. U některých lidí nezávisle na tíži onemocnění covidem‑19 dochází k protrahovanému průběhu, tzv. long covidu. Ten je charakterizován velkou únavou, dušností a poruchami kognitivních funkcí. Právě molekulární vodík se ukázal výhodný nejen při léčení akutní fáze koronavirové infekce, kde redukuje stupeň zánětlivého postižení plic, ale i při léčení postcovidového syndromu. Uplatňují se zde především jeho antioxidační, protizánětlivé, antiapoptotické a signalizační účinky.

Molekulární vodík představuje tedy nový terapeutický plyn, který významným způsobem ovlivňuje rychlost rehabilitace u osob postižených postcovidovým syndromem. Botek a kol. v roce 2022 zjišťovali účinek 14denní inhalace molekulárního vodíku na dýchání a fyzickou zdatnost pacientů po akutním onemocnění covidem‑19 [20]. Pacienti inhalovali 300 ml H₂ za minutu nazální kanylou dvakrát denně po dobu 60 minut v domácím prostředí. Kontrolní skupina inhalovala okolní vzduch. Pacienti nebyli schopni rozeznat inhalaci vodíku od placeba, protože vodík je bez barvy, zápachu a chuti. Před výkonem a v průběhu testování byly měřeny respirační funkce – vitální kapacita plic a výdechový objem v první sekundě. Dále byl proveden šestiminutový test chůze. Výsledky prokázaly prospěšné účinky molekulárního vodíku a došlo ke zlepšení fyzické kondice a respiračních funkcí u pacientů po prodělaném covidu‑19. Studie uzavírá, že inhalace H₂ může být účinným způsobem přispívajícím rychlejšímu zotavení respiračních funkcí i fyzické kondice po onemocnění covidem‑19.

Kardiovaskulární onemocnění

Z klinických výsledků vyplývá, že podpůrná léčba molekulárním vodíkem chrání před poškozením myokardu a rozvojem aterosklerózy a dalších cévních onemocnění. V modelu ischemie myokardu u potkana omezila inhalace H₂ její rozsah beze změny hemodynamických parametrů. Inhalace H₂ zmírnila také reperfuzní poškození při obnovení cirkulace po transplantaci srdce.

Molekulární vodík a metabolický syndrom

Metabolický syndrom je chorobný stav charakterizovaný kombinací obezity, dyslipidemie, hypertenze a inzulinové rezistence. Na metabolickém syndromu se výrazně podílí oxidační stres. Bylo zjištěno, že u pacientů snižuje inhalace molekulárního vodíku sérové koncentrace nízkodenzitního lipoproteinu (LDL) a zlepšuje funkci vysokodenzitního lipoproteinu (HDL). Inhalace H₂ má pozitivní účinky na energetický metabolismus. Opakovaná inhalace molekulárního vodíku snížila podíl tělesného tuku a hmotnost. Došlo k poklesu glykemie a hodnot triglyceridů stimulací energetického metabolismu. Kamimura a kol. [21] a Suzuki a kol. [13] zjistili, že akarbóza (inhibitor alfaglukosidázy, která je užívána k léčbě pacientů s diabetes mellitus 2. typu) zvyšuje endogenní tvorbu molekulárního vodíku, a tím neutralizuje oxidační stres. Molekulární vodík má metabolické účinky podobné účinkům inzulinu a může představovat novou terapeutickou možnost při léčbě diabetes mellitus.

Účinky molekulárního vodíku na tkáňové dysfunkce

Podpůrné účinky molekulárního vodíku mohou být použity k prevenci nebo léčbě onemocnění kloubů. Vodík zmírňuje aktivitu onemocnění u pacientů s revmatoidní artritidou, potlačuje progresi parodontitidy snížením gingiválního oxidačního stresu a je prevencí osteonekrózy vyvolané chronickým podáváním kortikosteroidů.

Molekulární vodík má také terapeutické účinky při onemocnění hematologického systému. Alogenní transplantace krvetvorných buněk je léčbou mnoha maligních i nemaligních onemocnění, akutní reakce štěpu proti hostiteli však představuje letální komplikaci, která omezuje její použití. Podávání molekulárního vodíku redukuje výskyt této komplikace. Sepse je nejčastější příčinou úmrtí na jednotkách intenzivní péče, kombinovaná terapie s molekulárním vodíkem poskytuje zvýšenou terapeutickou účinnost antioxidačními i protizánětlivými mechanismy, a může tak zlepšovat prognózu pacientů [10].

Transplantologie

Skladování plicních a střevních štěpů v konzervačním roztoku obsahujícím vysoké koncentrace H₂ prodlužuje ischemickou dobu k transplantaci. Také chrání štěp při reperfuzi.

Oftalmologie

Konjunktivální aplikace H₂ rozpuštěného ve fyziologickém roztoku pomáhá při poškození rohovky a duhovky.

Dermatologie

Molekulární vodík aplikovaný ve formě vodní lázně zlepšuje průběh např. psoriázy. Vodík vzhledem k malé molekule proniká rychle transdermální cestou v průběhu 10 minut. Zvyšuje tvorbu kolagenu, zlepšuje stav kůže v obličeji a na jiných místech těla. Chrání před poškozením kůže při radioterapii. Téměř 95 % pacientů podstupujících radioterapii má radiodermatitidu. Molekulární vodík rovněž chrání před poraněním kůže vyvolaným ultrafialovým zářením. Zmírňuje hyperalgezii u postherpetické neuralgie inhibicí uvolňování IL‑1–6.

Použití H₂ v zemědělství

Molekulární vodík představuje nový bioregulátor, který se podílí na signalizaci fytohormonů, vývoji kořenů, zpoždění zrání plodu a odolnosti vůči různým stresorům – ultrafialovému záření, suchu, salinitě.

Závěr

V současné době jsme svědky testování různých farmakologických účinků molekulárního vodíku v experimentální, klinické i sportovní medicíně a v neposlední řadě také v tréninkové praxi. V Japonsku je molekulární vodík již registrován jako léčivý přípravek, v České republice stále pouze jako doplněk stravy. Budoucnost ukáže, které indikace budou nejvhodnější pro jeho použití.

Doc. MUDr. Ladislav Hess, DrSc.
Institut postgraduálního vzdělávání ve zdravotnictví
Ruská 2421/85, 100 00 Praha 10
e‑mail: ladislav.hess48@gmail.com

Literatura

[1]   Olas B. Gasomediators (NO, CO, and H₂S) and their role in hemostasis and thrombosis. Clin Chim Acta 2015; 445: 115–121.
[2]   Artamonov MY, Kartusevich AK, Pyatakovishc FA, et al. Molecular Hydrogen: From Molecular Effects to Stem Cells Management and Tissue Regeneration. Antioxidants Basel 2023; 12: 636–655.
[3]   Slezak J, Kura B (eds.). Molecular Hydrogen in Health and Disease. Cham, Switzerland: Springer, 2024.
[4]   Lanphier EH. Human respiration under increased pressures. Symp Soc Exp Biol 1972; 26: 379–394.
[5]   Dole M, Wilson FR, Fife WP. Hyperbaric hydrogen therapy: A possible treatment for cancer. Science 1975; 190:152–154.
[6]   Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med 2007; 13: 688–694.
[7]   Ichihara M, Sobue S, Ito M, et al. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen‑comprehensive review of 321 original articles. Med Gas Res 2015; 5: 1–21.
[8]   Johnsen HM, Hiorth M, Klaveness J. Molecular Hydrogen Therapy – A Review on Clinical Studies and Outcomes. Molecules 2023; 28: 7785.
[9]   Ohta S. Molecular hydrogen may activate the transcription factor Nrf2 to alleviate oxidative stress through the hydrogen‑targeted porphyrin. Aging Pathobiol Ther 2023; 5: 25–32.
[10] Ge L, Yang M, Yang N, et al. Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medici gas for variol diseases. Oncotarget 2017; 8: 653–673.
[11] Zhou Q, Li H, Zhang Y, et al. Hydrogen‑RichWater to Enhance Exercise Performance: A Review of Effects and Mechanisms. Metabolites 2024; 14: 537.
[12] Cole AR, Sperotto F, DiNardo JA, et al. Safety of prolonged inhalation of hydrogen gas in air in healthy adults. Crit Care Explor 2021; 3: e543.
[13] Suzuki Y, Sano M, Hayashida K, et al. Are the effects of alpha glucosidase inhibitors on cardiovascular events related to elevated levels of hydrogen gas in the gastrointestinal tract? FEBS Lett 2009; 583: 2157–2159.
[14] Murakami Y, Ito M, Ohsawa I. Molecular hydrogen protects against oxidative stress‑induced SH‑SY5Y neuroblastoma cell death through the process of mitohormesis. PloSOne 2017; 12: e0176992.
[15] Sládečková B, Botek M, Krejčí J, et al. Hydrogen‑rich water supplementation promotes muscle recovery after two strenuous training sessions performed on the same day in elite fin swimmers: randomized, double‑blind, placebo‑controlled, crossover trial. Front Physiol 2024; 15: 1321160.
[16] Zhou K, Liu M, Wang Y, et al. Effects of molecular hydrogen supplementation on fatigue and aerobic capacity in healthy adults: a systematic review and meta‑analysis. Front Nutr 2023; 10: 1094767.
[17] Nicolson GL, de Mattos GF, Settineri R, et al. Clinical effects of hydrogen administration: from animal and human diseases to exercise medicine. International J Clin Med 2016; 7: 32–76.
[18] Xin Y, Liu H, Zhang P, et al. Molecular hydrogen inhalation attenuates postoperative cognitive impairment in rats. Neuroreport 2017; 28: 694–700.
[19] Ono H, Nishijima Y, Ohta S. Therapeutic inhalation of hydrogen gas for alzheimer’s disease patients and subsequent long‑term follow‑up as a disease‑modifying treatment: an open label pilot study. Pharmaceuticals (Basel) 2023; 16: 434.
[20] Botek M, Krejčí J, Valenta M, et al. Molecular hydrogen positively affects physical and respiratory function in acute post‑COVID‑19 patients: a new perspective in rehabilitation. Int J Environ Res Public Health 2022; 19: 1992.
[21] Kamimura N, Nishimaki K, Ohsawa I, Ohta S. Molecular hydrogen improves obesity and diabetes by inducing hepatic FGF21 and stimulating energy metabolism in db/db mice. Obesity (Silver Spring) 2011; 19: 1396–1403.