L'idrogeno molecolare: una nuova frontiera terapeutica

Negli ultimi anni, l’uso dell'idrogeno è stato ampiamente introdotto tra i nuovi trattamenti medici [1] poiché ha dimostrato di essere efficace non solo attraverso l'assunzione come gas, ma anche come farmaco liquido assunto per via orale, endovenosa o locale. L'efficacia dell'idrogeno è quindi poliedrica. L'idrogeno molecolare è stato applicato in diverse forme ai vari modelli di malattia e la ricerca sui suoi effetti curativi è progredita rapidamente [2,3]. La ricerca sugli animali e gli studi clinici presso istituti di ricerca di tutto il mondo hanno dimostrato che l'assunzione di idrogeno provoca una riduzione dello stress ossidativo [4-6]. In particolare, la Okayama University è uno degli istituti più attivi che conducono ricerche sulle applicazioni cliniche dell'idrogeno [7-9]. Le prove attuali lasciano pochi dubbi sui vantaggi dell'idrogeno. Abbiamo preparato una serie di articoli, prendendo spunto da un recente articolo (Iida A. et al.The Clinical Application of Hydrogen as a Medical Treatment. Acta Med Okayama. 2016 Oct;70(5):331-337.), nei quali parleremo dell’uso dei gas medicali ed, in particolare, dell’idrogeno molecolare come risorsa naturale unica per gli effetti curativi dimostrati sugli organismi viventi.

Il concetto di gas medicale

Per molti decenni, il meccanismo molecolare della nitroglicerina utilizzato per il trattamento dell'angina è rimasto incerto. Negli anni '80, divenne chiaro che la molecola di gas ossido nitrico (NO) è la vera causa dell’effetto vasodilatatore della nitroglicerina. Esso origina dalle cellule endoteliali vascolari a seguito dell'attivazione dell'acido ciclanico guanilico, ed è stato dimostrato scientificamente che è NO che provoca vasodilatazione [10]. Il premio Nobel 1998 in fisiologia e medicina è stato assegnato per la scoperta che anche nei mammiferi, le molecole di gas mediano la vasodilatazione, la neurotrasmissione e le reazioni immunitarie più o meno allo stesso modo in cui lo fanno nelle piante [11,12]. Questa scoperta ha contribuito notevolmente ai progressi della biologia e della farmacologia. Da allora, la ricerca sui gas medicali è progredita rapidamente e si è scoperto che diverse molecole gassose vengono prodotte permanentemente all'interno dell’organismo e che quindi si verificano importanti attivazioni fisiologiche dovute a molecole gassose [13]. Il monossido di carbonio che produce frammenti di eme e l'idrogeno solforato che produce la metionina, entrambi prodotti all'interno del corpo vivente, hanno forti effetti antiossidanti e sono considerati neurotrasmettitori estremamente importanti. Queste 3 molecole di gas (vale a dire NO, monossido di carbonio e acido solfidrico) sono considerate “molecole di segnalazione gassosa” all'interno del nostro corpo. L'NO è già utilizzato clinicamente per trattare malattie cardiache e polmonari. Sono stati avviati studi clinici sul trattamento con monossido di carbonio nei trapianti renali e in pazienti con insufficienza respiratoria grave, nonché con il trattamento con idrogeno solforato per i pazienti con disfunzione renale e coloro che hanno subito un bypass coronarico. Si sta valutando con molta attenzione anche l'idrogeno come quarta molecola con caratteristiche simili.

1. Ohta S: Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medi-calgas: initiation, development and potential of hydrogen medicine Pharmacol Ther(2014) 144:1-11.
   
2. Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, Watanabe M, Nishimaki K, YamagataK, Katsura K, Katayama Y, Asoh S and Ohta S:Hydrogen acts as a therapeuticantioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med (2007)13:688-694.
3. Huang CS, Kawamura T, Toyoda Y and Nakao A: Recent advances inhydrogen research as a therapeutic medical gas. Free Radic Res (2010)44:971-982.
4. Ohsawa I, Nishimaki K, Yamagata K, Ishikawa M and Ohta S:Consumption of hydrogen water prevents atherosclerosis in apolipoprotein E knockout mice. Biochem Biophys Res Commun (2008) 377:1195-1198. 
5. Wang W, Tian L, Li Y, Wang X, Xia F, Li L, Li J and Zhang Z: Effectsof hydrogen-rich saline on rats with acute carbon monoxide poisoning. J EmergMed (2013) 44:107-115.
6. Buchholz BM, Masutani K, Kawamura T, Peng X, Toyoda Y, Billiar TR,Bauer AJ and Nakao A: Hydrogen-enriched preservation protects the isogeneicintestinal graft and amends recipient gastric function during transplantation.Transplantation (2011) 92:985-992.
7. Kawai D, Takaki A, Nakatsuka A, Wada J, Tamaki N, Yasunaka T, KoikeK, Tsuzaki R, Matsumoto K, Miyake Y, Shiraha H, Morita M, Makino H and YamamotoK: Hydrogen-rich water prevents pro-gression of nonalcoholic steatohepatitisand accompanying hepato-carcinogenesis in mice. Hepatology (2012) 56:912-921.
8. Tomofuji T, Kawabata Y, Kasuyama K, Endo Y, Yoneda T, Yamane M, AzumaT, Ekuni D and Morita M: Effects of hydrogen-rich water on aging periodontaltissues in rats. Sci Rep (2014) 4:5534.
9. Kasuyama K, Tomofuji T, Ekuni D, Tamaki N, Azuma T, Irie K, Endo Yand Morita M: Hydrogen-rich water attenuates experimen-tal periodontitis in arat model. J Clin Periodontol (2011) 38:1085-1090.
10. Murad F: What are the molecular mechanisms for theantiprolifera-tive effects of nitric oxide and cGMP in vascular smooth muscle?Circulation (1997) 95:1101-1103.
11. Ignarro LJ, Buga GM, Wood KS, Byrns RE and Chaudhuri G: Endothelium-derivedrelaxing factor produced and released from artery and vein is nitric oxide.Proc Natl Acad Sci USA (1987) 84:9265-9269.
12. Furchgott RF and Jothianandan D: Endothelium-dependent and-independent vasodilation involving cyclic GMP: relaxation induced by nitricoxide, carbon monoxide and light. Blood Vessels (1991) 28:52-61.
13. Nakao A, Sugimoto R, Billiar TR and McCurry KR: Therapeuticantioxidant medical gas. J Clin Biochem Nutr (2009) 44:1-13

…seguirà

La chimica dell'idrogeno e il suo ruolo fisiologico