Какво се случва с водородния газ след вдишването му? Усвояване, издишване и H2, който червата ви вече произвеждат

Щом водородният газ достигне белите ви дробове, той преминава в кръвообращението за мигове, движи се с кръвта за кратко и отново излиза през същите бели дробове при издишване, защото молекулата му е твърде малка и химически твърде нереактивна, за да бъде складирана или разградена от организма. И това не е нещо, което се случва само по време на инхалационна сесия: чревните бактерии постоянно произвеждат същата молекула като нормален страничен продукт от разграждането на въглехидрати и тя напуска организма по същия начин — с дъха. Именно този общ път на отделяне измерва водородният дихателен тест.

• Водородът преминава бързо през белите дробове заради размера и химичните си свойства, а не благодарение на някакъв специален метод за доставяне — малък, неполярен и слабо разтворим газ бързо дифундира през мембрана независимо от източника си.
• Няма етап на складиране. Водородът не се смила, метаболизира или задържа като хранително вещество, затова дишането продължава да го извежда, докато източникът го подава.
• Червата ви вече произвеждат водороден газ всеки ден като нормален продукт от бактериалната ферментация, а водородният дихателен тест е предназначен именно да го открива в издишания въздух.
• мл/мин и ppm измерват различни неща. Дебитът на устройството не предсказва колко водород ще се появи в кръвта или дъха ви, затова двете числа не могат да се сравняват директно.

Какъв газ всъщност вдишвате

Водородът (H2) е най-малката и най-леката молекула, а двата ѝ атома нямат неравномерно разпределение на заряда, което я прави неполярна. Тези две свойства определят почти всичко в поведението ѝ, щом попадне в организма ви. Тя се разтваря слабо във вода и кръв — наситен разтвор съдържа само около 0,8 ммол/л, или около 1,6 ppm, при нормални физиологични условия (източник: Молекулният водород при лечението на белодробни заболявания). В същия обзор водородът е описан като цяло като инертен в клетките на бозайниците, където реагира главно с тесен набор от силни окислители, а не с обичайните клетъчни вещества.

Именно тази комбинация — малък размер, неполярност и химична инертност — обяснява защо водородът не се държи като хранително вещество, което организмът усвоява и преработва, или като лекарство, което се свързва с рецептор и се метаболизира. Той по-скоро преминава през система, предназначена за газообмен — а точно за това служат белите дробове.

От назалната канюла до кръвообращението: как се движи вдишаният водород

Малките неполярни молекули преминават през биологичните мембрани с много малко съпротивление, а в същия обзор се посочва, че водородът „може лесно и бързо да достигне белодробните клетки и да действа директно върху белите дробове“ (източник: Молекулният водород при лечението на белодробни заболявания). На практика това означава, че вдишаният водород не се нуждае от етап на храносмилане или транспортен механизъм, за да достигне кръвообращението, както храната; той дифундира директно през тънката мембрана, която отделя въздуха в белите дробове от кръвта в околните капиляри.

Тъй като по пътя нищо не го метаболизира или складира, между сесиите в организма ви не се натрупва резервоар от водород. Газът или продължава да се пренася чрез дифузия, задвижвана от съществуващата в момента разлика в концентрацията между вдишвания въздух и кръвта ви, или изобщо го няма. Това е съвсем различна картина от тази на добавка, която се натрупва в тъканите с течение на дни.

Защо режимите „чист“ и „смесен“ не променят действието на самия водород

Инхалационните апарати обикновено предлагат режим с чист H2 и режим със смес от H2+O2 при еднакъв дебит. Важно е да е ясно какво всъщност променя този избор. Той променя какво друго освен водорода достига белите ви дробове с дадено вдишване — чист водород или водород, смесен с кислород. Не променя начина, по който самата водородна молекула дифундира през белия дроб, след като попадне там. Това е настройка на устройството и подаването на газ, а не разлика в основната биология.

Как напуска организма: издишване

Газообменът в белите дробове протича постоянно и в двете посоки през една и съща мембрана: кислородът дифундира навътре, а въглеродният диоксид — навън, с всяко вдишване и издишване. Малък и слабо разтворим газ като водорода следва същия двупосочен път. Щом външен източник спре да подава нов водород, градиентът на концентрацията, който го е привличал към кръвта, се обръща и същата дифузия, която го е внесла, започва да го извежда обратно с издишания въздух.

В тази статия няма да посочваме конкретно време за този процес на отделяне, защото нито един от проверените от нас източници не измерва времето при хора, вдишвали водород, с достатъчна точност, за да може отговорно да се посочи. Добре подкрепен е механизмът: тъй като няма метаболитен път, по който водородът да се разгражда, нито място, където да се складира, основният начин, по който напуска организма, е с издишания въздух — в съответствие с химичната инертност на газа, а не с някаква специфична за устройството стойност. Именно този общ път на отделяне — дъхът — обяснява и защо същата молекула се появява като измерим сигнал всеки път, когато организмът произвежда собствен водород. Това е следващата част от картината.

Водородът, който червата ви вече произвеждат — и как знаем, че е там

В човешкия организъм няма ензим, който да произвежда водороден газ. Единственият източник в организма е бактериалната ферментация, главно когато чревните бактерии разграждат въглехидрати, които не са били напълно смлени или усвоени по-рано в червата (източник: Водороден дихателен тест, Wikipedia). При повечето хора тази ферментация протича в някаква степен през повечето време, а произведеният водород дифундира в кръвта и напуска организма с издишания въздух — по описания по-горе път. Водородният дихателен тест съществува именно за да открива този сигнал.

Самият тест е лесен за провеждане: първо се взема изходна проба от дъха на гладно, след това пациентът изпива тестова захар — лактулоза, лактоза или фруктоза според това какво се проверява — и после се вземат нови проби от дъха през определени интервали, обикновено на всеки 15 до 60 минути в продължение на един до няколко часа според конкретния тест. Повишение с приблизително 20 ppm или повече над най-ниската предходна стойност обикновено се приема за положителен резултат. Това означава, че на мястото, където се прави измерването, протича бактериална ферментация на тази захар (източник: Водороден дихателен тест, Wikipedia).

Какво всъщност измерва положителният дихателен тест

Положителният резултат показва на лекаря, че въглехидратът е достигнал до чревни бактерии, способни да го ферментират до водород. Това е полезно при изследване на състояния като малабсорбция на въглехидрати или свръхрастеж на бактерии в тънките черва. Резултатът не се отнася до инхалационна сесия, устройство или нещо, което читателят е купил — това е диагностичен инструмент, основан на биологичен процес, който протича в червата сам по себе си, със или без вдишван водород. Ако искате да разберете какво означава подобен резултат за вашето здраве, обсъдете го с лекар — тази статия не е предназначена да го тълкува.

Червата на всеки човек не произвеждат един и същ газ

Чревната флора се различава достатъчно между отделните хора, така че водородът да не е универсален продукт. Около 35% или повече от хората носят бактерии, които произвеждат метан вместо водород или заедно с него, а при по-малка група, наричана „нереагиращи“, по време на теста не се наблюдава откриваемо повишение нито на единия, нито на другия газ в издишания въздух (източник: Водороден дихателен тест, Wikipedia). Разликата зависи от това кои бактериални видове извършват ферментацията в дебелото черво, а не от това дали храносмилането на човека функционира нормално. Това е разлика в микробната общност на червата при различните хора, а не самостоятелен показател за здравето.

Вдишаният водород и чревният водород: една и съща молекула, но различни източници и мащаби

От химична гледна точка няма разлика между водорода, който е тръгнал от канюла, и този, който е тръгнал от дебелото ви черво. Дифузията през мембрана не проверява откъде идва газовата молекула, затова белите дробове се отнасят еднакво и към двата вида, щом попаднат в дихателните пътища или кръвообращението.

Двете неща наистина се различават по начина и целта на измерването. При дихателните тестове се отчита концентрацията на газа в части на милион в издишания въздух — стойност, обвързана с конкретен диагностичен протокол. Инхалационните апарати се описват чрез дебит в милилитри в минута — стойност, която показва колко газ отделя устройството, а не концентрацията в организма ви. Едното число не може да се преобразува в другото, а по-високата стойност в мл/мин при устройство не показва колко водород попада в кръвта или дъха ви — тя описва само колко газ подава апаратът за минута.

Мащабът помага да се постави това в контекст. В покой възрастен човек обикновено вдишва и издишва около 5 до 8 литра въздух в минута, а при лека физическа активност — около 12 л/мин (източник: Минутен дихателен обем, Wikipedia). Дебитът по време на инхалационна сесия — независимо дали става дума за няколкостотин милилитра в минута или за няколко пъти повече — е малко допълнение към постоянния въздухообмен, а не негов заместител.

Какво е установено и какво не е

Всичко описано по-горе — дифузията през белодробната мембрана, ниската разтворимост, бактериалната ферментация и дихателният тест, който я открива — е добре документирана физиология и химия. Това отговаря на физичния въпрос, на който тази статия си поставя за цел да отговори: какво всъщност се случва с водорода, след като го вдишате, и как се вписва в същата картина водородът, който произвеждат червата ви.

Дали вдишването на водород води до конкретен здравен резултат е отделен въпрос от това как газът се движи физически в организма и тази статия не твърди нищо по него. В настоящите обзори на изследванията се посочва, че клиничната ефикасност на водородната терапия все още не е установена, а оптималните дози и цели остават неясни (източник: Водородна терапия, Wikipedia). Ако търсите по-общ обзор на изследванията, а не обяснение на разгледания тук механизъм, специалната статия за това какво представлява молекулният водород разглежда темата по-подробно. Въпросът за разтворения във вода водород, който се държи различно от вдишвания газ, е разгледан отделно в статията колко дълго водородът остава във водата.

Като имате предвид този механизъм, стойностите на инхалационния апарат придобиват повече смисъл като технически характеристики на устройството, а не като биологични показатели. Машина за вдишване на водород Hydrion Zenith предлага седем нива на подаване — от 300 до 1 800 мл/мин, всяко от които е достъпно с чист H2 или смес от H2+O2. Това е диапазон на количеството газ, което апаратът подава за минута, а не твърдение за сравнение с водорода, който червата ви вече произвеждат, или за това колко бързо който и да е от двата вида напуска организма ви с издишания въздух.

Машина за вдишване на водород Hydrion Titan предлага още по-висок дебит — до 3 000 мл/мин. Това е просто по-висока стойност по същия показател в мл/мин, а не доказателство за различен биологичен ефект. Ако търсите информация за вентилацията и безопасния обем на помещението по време на сесия, темата е разгледана в отделна статия. А ако трябва да се обяснят самите единици — мл/мин, LPM, PPM, PEM — речникът на термините за инхалация е подходящото място. За първи практически поглед върху това какво включва една сесия, наръчникът за начинаещи за инхалационната терапия с водород е добра следваща стъпка.