Moleculaire waterstof (H2 of MH) is het lichtste gas en het lichtste en meest voorkomende chemische element. Het kan als een antioxidant fungeren door vrije radicaalketenreacties te onderdrukken, waardoor de productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) wordt verminderd. De therapeutische toepassing van H2 als een vrije radicaal katalysator werd voor het eerst gedocumenteerd in de jaren '70. Er werd verondersteld dat het onderliggende mechanisme plaatsvond door het afvangen van hydroxylradicalen via een exotherme reactie (een chemische reactie waarbij er minder energie nodig is om bindingen in de reagentia te breken dan er vrijkomt wanneer nieuwe bindingen in de producten worden gevormd) van H2 + ·OH = H2O + H·, gevolgd door de H· + O2- = HO2- reactie met behulp van hyperbare waterstoftherapie.
De antioxidant voordelen van moleculaire waterstof zijn onder andere:
- Hoge biomembraanpenetratie en intracellulaire diffusiecapaciteit stellen het in staat om subcellulaire compartimenten zoals mitochondriën te bereiken
- Selectief afvangen van de schadelijke hydroxylradicaal (·OH) terwijl andere belangrijke reactieve zuurstof- en stikstofsoorten voor normale signaalregulatie behouden blijven
Sinds de baanbrekende publicatie in Nature Medicine in 2007 (door Ohsawa et al.), is het onderzoek naar moleculaire waterstofgeneeskunde wereldwijd in bloei. In 15 jaar onderzoek naar moleculaire waterstof zijn er meer dan 2.000 gepubliceerde wetenschappelijke artikelen over de gezondheidsvoordelen van verschillende methoden van waterstofconsumptie. Publicaties over menselijke proeven met waterstof als therapeutisch middel naderen de 130. Drie toedieningsvormen van moleculaire waterstof, namelijk 1–4 % waterstofgasinhalatie, waterstofrijke saline intraperitoneale injectie/intravenieuze infusie en orale inname van waterstofverzadigd water, zijn veel gebruikt in het medische waterstofonderzoek. Ongeveer de helft van hen betreft het drinken van waterstofwater. Gebaseerd op onderzoek van Liu et al. (2014) uitgevoerd op ratten, bereikt de waterstofconcentratie zijn piek 5 minuten na orale (drink) toediening.
Mechanismen van de werking van moleculaire waterstof in het lichaam
- Anti-inflammatoire effecten
- Regulatie van oxidatieve stress
- Het kan fungeren als een mitohormetische effector om de gunstige effecten op het lichaam te bemiddelen via hormetische mechanismen (mitohormese)
- Regulatie van stress in het endoplasmatisch reticulum
- Regulatie van mitochondriën
- Effecten op het immuunsysteem
- Vermindering van de productie van immuun-actieve stoffen
- Effecten op celdood
- Preventie van apoptose
- Regulatie van autofagie
- Regulatie van pyroptose (een inflammatoire geprogrammeerde celdoodroute die multicellulaire gastheren beschermt tegen invasieve pathogenen, waaronder microbiele infecties)
- Regulatie van ferroptose (een vorm van gereguleerde celdood)
Afbeelding: Biologische effecten van H2.
Bron: Yang, M. et al. (2020). Waterstof: een nieuwe optie in de behandeling van menselijke ziekten. Oxidatieve Geneeskunde en Cellulaire Langdurigheid 2020: 8384742.
Moleculaire waterstof heeft ook opmerkelijke preventieve en therapeutische toepassingen in verschillende ziekten en orgaansystemen (zie tabel hieronder). Echter, de meeste studies en hun resultaten die in de tabel worden weergegeven, zijn afkomstig van diermodellen.
Orgaansysteem |
Moleculaire waterstofmechanismen |
Ademhalingssysteem |
|
Cardiovasculair systeem |
|
Zenuwstelsel |
|
Spijsverteringssysteem |
|
Voortplantingssysteem |
|
Urinewegstelsel |
|
Motorisch systeem (de set van centrale en perifere structuren in het zenuwstelsel die motorische functies ondersteunen) |
|
Sensorisch systeem |
|
Kanker |
|
Metabool syndroom |
|
Recente menselijke onderzoeksresultaten van moleculaire waterstof over metabole gezondheid, fysieke prestaties en herstel
Deze bevindingen hieronder zijn afkomstig van het gebruik van moleculair waterstofverrijkt water. Als een andere toedieningswijze wordt gebruikt, is dit apart vermeld.
Atletische prestaties en herstel:
- Verbetert de uithoudingsvermogen en vermindert (spier)vermoeidheid
- Kan de oefencapaciteit verbeteren (VO2max) en lager submaximale hartslag
- Beschermt tegen vrije radicalen schade bij atleten en moduleert de redoxstatus tijdens opeenvolgende dagen van zware oefening (balanceert de oxidatieve stressrespons)
- Verbetert ventilatoire, perceptuelel en lactaatresponsen op oefening
- Vermindert spierschade en pijn (H2 waterbad en/of oraal waterstofwater)
- Verbetert het herstel na oefening (vermindert ontsteking en oxidatieve stress)
Metabole gezondheid:
- Verbetert lipiden- en glucosemetabolisme bij patiënten met type 2 diabetes OF verstoorde glucose-tolerantie
- Verbetert lipidenmarkers en antioxidantstatus in metabool syndroom, lichaamssamenstelling en mitochondriale functie
- Verbetert lipidenmarkers bij patiënten met hypercholesterolemie
- Verbetert perifere endotheliale functie
- Verbetert leverenzymprofiel bij patiënten met NAFLD (niet-alcoholische leververvetting) en verlicht NAFLD bij gematigde tot ernstige patiënten (H2 inhalatie)
Conclusie
Het wetenschappelijke bewijs voor de brede biologische effecten van moleculaire waterstof is de afgelopen 15 jaar toegenomen. MH reguleert ontsteking, oxidatieve stress, autofagie, geprogrammeerde celdood (apoptose) en het verouderingsproces, evenals het verbeteren van fysieke prestaties en herstel. Dierexperimenten en klinische proeven hebben de beschermende effecten van waterstof op vele organen en systemen aangetoond. Echter, de exacte en gedetailleerde moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de beschermende effecten van moleculaire waterstof moeten nog worden gevalideerd.
Hoewel andere hormetische stressoren moeten worden gemonitord om te voorkomen dat ze schadelijk worden (zoals hitte, kou, oefening en vele chemicaliën), is de veiligheid van moleculaire waterstof extreem hoog. De veiligste en gemakkelijkste manier om moleculaire waterstof te gebruiken is door orale wateroplosbare H2 tabletten in te nemen.
///