Υδρογόνο στην ιατρική: Σύντομη ιστορία του H₂ ως ιατρικού αερίου
«Υδρογόνο στην ιατρική» συνήθως σημαίνει κάτι πιο συγκεκριμένο απ’ όσο ακούγεται: χρήση του ίδιου του αερίου υδρογόνου (H₂), μέσω εισπνοής ή διαλυμένου σε νερό, ως πιθανού αντιοξειδωτικού και αντιφλεγμονώδους παράγοντα, και όχι τον γνωστό ρόλο του υδρογόνου ως βιομηχανικού καυσίμου ή χημικού αντιδραστηρίου. Η ιδέα είναι παλαιότερη απ’ όσο περιμένουν οι περισσότεροι. Μεμονωμένες αναφορές στον χειρισμό αερίου υδρογόνου μέσα και γύρω από το σώμα ανάγονται αιώνες πίσω, η πρώτη σκόπιμη προσπάθεια χρήσης του ως θεραπείας για τον καρκίνο χρονολογείται στο 1975 και η μελέτη που οι περισσότεροι ερευνητές σήμερα θεωρούν πραγματική αφετηρία του πεδίου δημοσιεύτηκε το 2007. Ό,τι ακολούθησε στην έρευνα σε ανθρώπους παραμένει περιορισμένο, σε πρώιμο στάδιο και κυρίως χωρίς ομάδα ελέγχου.
Πριν από το αναλυτικό χρονολόγιο, αξίζει να θυμάστε μερικά πράγματα καθώς διαβάζετε:
- Το αέριο υδρογόνο καταγράφηκε ήδη από το 1520, αλλά για περίπου 450 χρόνια μετά χρησιμοποιούνταν ως αδρανές ή διαγνωστικό αέριο και όχι ως θεραπεία που μελετήθηκε καθαυτή.
- Η πρώτη σκόπιμη προσπάθεια χρήσης του υδρογόνου ως θεραπείας ήταν μια υπερβαρική μελέτη του 1975 σε ζώα με καρκίνο, η οποία ουσιαστικά σταμάτησε, κυρίως επειδή ο εξοπλισμός που απαιτούσε δεν έγινε ποτέ πρακτικός για συνήθη χρήση.
- Μια μελέτη του 2007 που πρότεινε το υδρογόνο ως εκλεκτικό αντιοξειδωτικό, με δοκιμές σε κυτταροκαλλιέργεια και στη συνέχεια σε μοντέλο εγκεφαλικού σε αρουραίους, είναι η μελέτη που οι περισσότερες μεταγενέστερες έρευνες για το υδρογόνο αναφέρουν ως αφετηρία τους.
- Οι μελέτες σε ανθρώπους που δημοσιεύτηκαν μετά το 2007 παραμένουν λίγες και μικρές· μια επισκόπηση του πεδίου το 2013 εντόπισε μόνο μία ενεργά καταχωρισμένη κλινική δοκιμή μοριακού υδρογόνου ως θεραπείας οπουδήποτε.
- Καμία από τις παρακάτω μελέτες δεν εξέτασε συγκεκριμένη συσκευή για καταναλωτές, επομένως μια οικιακή συσκευή εισπνοής υδρογόνου περιγράφεται με ακρίβεια βάσει των μετρημένων προδιαγραφών της και όχι βάσει κάποιου αποτελέσματος που αναφέρεται σε αυτό το ιστορικό.
Από πού ξεκινά στην πραγματικότητα η ιδέα της «ιατρικής του υδρογόνου»
Αν συναντήσατε τη φράση «ιατρική του υδρογόνου» δίπλα σε ένα μπουκάλι νερού ή σε μια συσκευή εισπνοής, είναι εύλογο να αναρωτιέστε αν πρόκειται για μια πρόσφατη ιδέα μάρκετινγκ ή για κάτι που στηρίζεται σε πραγματική έρευνα. Είναι και πιο πρόσφατη και παλαιότερη απ’ όσο υποδηλώνουν και οι δύο εκδοχές: το ίδιο το αέριο είναι γνωστό εδώ και πέντε αιώνες, αλλά η χρήση του ως θεραπείας που εισπνέεται ή καταναλώνεται είναι πρόσφατη και εξακολουθεί να εξελίσσεται. Αυτό το άρθρο παρακολουθεί συγκεκριμένα την ιστορία της χρήσης του αερίου και της εισπνοής, από την πρώιμη φυσιολογική περιέργεια, μέσα από ένα μεμονωμένο υπερβαρικό πείραμα για τον καρκίνο, έως τη μελέτη του 2007 που επανέφερε το ερώτημα και τις μικρές μελέτες σε ανθρώπους που δημοσιεύτηκαν έκτοτε. Ένα σχετικό άρθρο σε αυτόν τον ιστότοπο καλύπτει την παράλληλη ιστορία του πόσιμου νερού με διαλυμένο υδρογόνο και τη διάδοσή του στην Ιαπωνία· οι δύο πορείες έχουν κοινό ένα χημικό στοιχείο, όχι όμως και χρονολόγιο, γι’ αυτό παρουσιάζονται ξεχωριστά.
Σύντομο χρονολόγιο αναφοράς
Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τις σημαντικότερες ημερομηνίες αυτής της ιστορίας, το είδος των στοιχείων που αντιπροσωπεύει καθεμία και την πηγή, ώστε να μπορείτε να ελέγξετε μόνοι σας την αρχική περιγραφή.
| Έτος | Τι συνέβη | Είδος στοιχείων | Πηγή |
|---|---|---|---|
| 1520 | Στον Παράκελσο αποδίδεται η πρώτη καταγεγραμμένη παραγωγή αερίου υδρογόνου. | Ιστορική αναφορά | Dixon et al., 2013 |
| 1783 | Ο Λαβουαζιέ ονομάζει το αέριο «hydrogène», την ίδια χρονιά που ο Ζακ Σαρλ πραγματοποιεί την πρώτη πτήση με αερόστατο υδρογόνου. | Ιστορική αναφορά | Dixon et al., 2013 |
| 1888 | Μια χειρουργική αναφορά περιγράφει την εμφύσηση αερίου υδρογόνου σε κοιλότητες του σώματος για τον εντοπισμό σπλαχνικών τραυματισμών. | Ιστορική αναφορά περιστατικού | Dixon et al., 2013 |
| 1975 | Οι Dole, Wilson και Fife προτείνουν το υπερβαρικό υδρογόνο ως θεραπεία για τον καρκίνο, με το σκεπτικό ότι ίσως δεσμεύει τις ρίζες υδροξυλίου. | Μελέτη σε ζώα | Dixon et al., 2013 |
| 1994 | Ο Kayar και οι συνεργάτες του διαπιστώνουν ότι ο ιστός των θηλαστικών δεν μεταβολίζει το υδρογόνο, ούτε υπό πίεση, στοιχείο που υποστηρίζει τη χρήση του ως αερίου κατάδυσης. | Εργαστηριακή μελέτη/φυσιολογία | Dixon et al., 2013 |
| 2001 | Ο Gharib και οι συνεργάτες του αναφέρουν ότι το υπερβαρικό υδρογόνο μειώνει τη φλεγμονή του ήπατος που προκαλείται από παράσιτα σε ποντίκια. | Μελέτη σε ζώα | Huang, 2016 |
| 2007 | Ο Ohsawa και οι συνεργάτες του αναφέρουν ότι το υδρογόνο σε χαμηλή συγκέντρωση και υπό κανονική πίεση προστατεύει από οξειδωτική βλάβη σε κυτταροκαλλιέργεια και σε μοντέλο εγκεφαλικού σε αρουραίους. | Μελέτη σε κύτταρα και ζώα | Huang, 2016 |
| 2013 | Μια επισκόπηση του πεδίου διαπιστώνει ότι είχε καταχωριστεί μόνο μία δοκιμή θεραπείας με μοριακό υδρογόνο οπουδήποτε, για τραυματισμό σχετικό με τον αθλητισμό. | Επισκόπηση πεδίου | Dixon et al., 2013 |
| 2020 | Σε πιλοτική μελέτη χορηγείται εισπνεόμενο υδρογόνο σε πέντε ασθενείς σε κώμα, αμέσως μετά την ανάνηψή τους από καρδιακή ανακοπή, χωρίς ομάδα ελέγχου. | Πιλοτική μελέτη σε ανθρώπους, n=5 | Tamura et al., 2020 |
Το υδρογόνο ως εργαλείο, πολύ πριν γίνει θεραπεία
Στο μεγαλύτερο μέρος της καταγεγραμμένης ιστορίας του, το υδρογόνο ήταν κάτι που χειρίζονταν ερευνητές και γιατροί, όχι κάτι που συνταγογραφούσαν. Η παραγωγή εύφλεκτου αερίου από τον Παράκελσο, με τη διάλυση ενός μετάλλου σε οξύ το 1520, αναφέρεται συνήθως ως η πρώτη καταγεγραμμένη παραγωγή υδρογόνου. Ο Λαβουαζιέ ονόμασε το αέριο το 1783, την ίδια χρονιά που ο Ζακ Σαρλ το χρησιμοποίησε για την πρώτη πτήση με αερόστατο υδρογόνου· και τα δύο ορόσημα ανήκουν στη χημεία και την αεροπλοΐα, όχι στη θεραπεία. Η πλησιέστερη προσέγγιση σε ιατρική χρήση εκείνης της εποχής ήταν μια χειρουργική αναφορά του 1888, που περιέγραφε την εμφύσηση υδρογόνου σε κοιλότητες του σώματος, ώστε οι χειρουργοί να εντοπίζουν σπλαχνικούς τραυματισμούς πριν αποφασίσουν αν χρειαζόταν διερευνητική επέμβαση.
Διαγνωστικό εργαλείο, όχι ακόμη θεραπεία
Είναι εύκολο να παρερμηνευτεί αυτή η χρήση του 1888 ως πρώιμη θεραπεία, όμως το υδρογόνο δεν θεράπευε τίποτα· ήταν ένα αέριο-δείκτης που βοηθούσε τον χειρουργό να εντοπίσει ένα πρόβλημα, ώστε να το αντιμετωπίσει μια ξεχωριστή επέμβαση. Για το μεγαλύτερο μέρος του αιώνα που ακολούθησε, το υδρογόνο διατήρησε αυτόν τον υποστηρικτικό ρόλο ως αδρανές ή ανιχνεύσιμο αέριο που χρησιμοποιούνταν για μετρήσεις, πρόωση ή βιομηχανική χημεία, χωρίς να διατυπώνεται σοβαρά η πρόταση ότι η εισπνοή ή η απορρόφησή του θα μπορούσε από μόνη της να αλλάξει την πορεία μιας ασθένειας.
1975: η πρώτη σκόπιμη προσπάθεια χρήσης του ίδιου του υδρογόνου ως θεραπείας
Αυτό άλλαξε, τουλάχιστον ως πρόταση, το 1975, όταν οι Dole, Wilson και Fife υπέθεσαν ότι το αέριο υδρογόνο υπό υψηλή πίεση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως θεραπεία για τον καρκίνο, με το σκεπτικό ότι θα μπορούσε να δεσμεύσει τις ρίζες υδροξυλίου, ένα ιδιαίτερα δραστικό και επιβλαβές οξειδωτικό υποπροϊόν που παράγεται στους ζωντανούς ιστούς. Ήταν η πρώτη φορά που προτάθηκε το ίδιο το αέριο ως δραστικός παράγοντας, αντί για εργαλείο μέτρησης ή αδρανές πληρωτικό υλικό.
Τι εξέτασε πραγματικά η μελέτη του 1975
Το πόσο καλά επιβεβαιώθηκε αυτή η υπόθεση εξαρτάται από την πηγή που διαβάζετε. Μια μεταγενέστερη, ευρέως αναφερόμενη επισκόπηση περιγράφει δύο εβδομάδες υπερβαρικής έκθεσης σε υδρογόνο 97,5% ως περίοδο που οδήγησε σε αξιοσημείωτη υποχώρηση δερματικών όγκων στα ζώα που υποβλήθηκαν στη θεραπεία (πηγή: Huang, 2016). Η αρχική αναφορά του 1975 είναι πιο συνοπτική και δύσκολο να επαληθευτεί ανεξάρτητα, επομένως είναι πιο δίκαιο να θεωρήσουμε αυτή την περιγραφή χαρακτηρισμό των συγγραφέων της επισκόπησης και όχι ανεξάρτητα αναπαραχθέν και οριστικά τεκμηριωμένο εύρημα.
Γιατί ο υπερβαρικός θάλαμος δεν έγινε ποτέ καθιερωμένη θεραπεία
Όποιο κι αν ήταν το ακριβές αποτέλεσμα, η ίδια η μέθοδος εξηγεί γιατί η προσέγγιση δεν προχώρησε περισσότερο: για να επιτευχθεί αποτέλεσμα, έπρεπε να κλειστεί ένα ζώο και, τελικά, ένας ασθενής μέσα σε έναν θάλαμο υδρογόνου υπό πίεση για παρατεταμένο χρονικό διάστημα. Αυτός ο εξοπλισμός είναι ακριβός και εξειδικευμένος και ενέχει δικούς του κινδύνους χειρισμού, γεγονός που περιόρισε κάθε γρήγορη συνέχεια και εμπόδισε το υπερβαρικό υδρογόνο να γίνει πρακτική θεραπεία.
Η άλλη χρήση του υδρογόνου: αέριο αναπνοής, όχι φάρμακο
Ενώ η υπόθεση για τον καρκίνο παρέμενε σε μεγάλο βαθμό αδρανής, το υδρογόνο είχε μια ενεργή πορεία σε έναν άσχετο τομέα: τις καταδύσεις σε μεγάλα βάθη. Οι δύτες έχουν αναπνεύσει Hydreliox, ένα μείγμα από 49% υδρογόνο, 50% ήλιο και 1% οξυγόνο, ειδικά για την πρόληψη της νόσου αποσυμπίεσης σε πολύ βαθιές καταδύσεις, χωρίς θεραπευτική πρόθεση (πηγή: Huang, 2016). Το εύρημα του 1994 ότι ο ιστός των θηλαστικών δεν μεταβολίζει το αέριο υδρογόνο, ούτε υπό πίεση, ενίσχυσε την αντιμετώπισή του ως αδρανούς αερίου αναπνοής και όχι ως ουσίας που επεξεργάζεται ο οργανισμός. Πολλά από όσα γνωρίζουμε σήμερα για την ασφαλή εισπνοή υψηλών συγκεντρώσεων υδρογόνου προέρχονται από αυτή την έρευνα στις καταδύσεις και όχι από κάποια ιατρική δοκιμή (πηγή: Ohta, 2011), και αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους οι μεταγενέστεροι ερευνητές της ιατρικής του υδρογόνου μπορούσαν να θέσουν όρια συγκέντρωσης πριν δοκιμάσουν το αέριο σε ανθρώπους.
2007: η μελέτη που επανεκκίνησε το πεδίο
Η μελέτη που άλλαξε την πορεία του πεδίου δημοσιεύτηκε το 2007 από τον Ohsawa και τους συνεργάτες του. Εξέτασαν αέριο υδρογόνο σε συγκέντρωση 2%, υπό κανονική πίεση, η οποία διατηρήθηκε σκόπιμα κάτω από το όριο αναφλεξιμότητας του περίπου 4%, αρχικά σε κυτταροκαλλιέργεια και στη συνέχεια σε μοντέλο εστιακής εγκεφαλικής ισχαιμίας-επαναιμάτωσης σε αρουραίους, του μοτίβου βλάβης που ακολουθεί ένα εγκεφαλικό επεισόδιο και την επακόλουθη αποκατάσταση της αιματικής ροής. Ο βασικός τους ισχυρισμός αφορούσε τον μηχανισμό: το υδρογόνο φαινόταν να εξουδετερώνει εκλεκτικά τη ρίζα υδροξυλίου, ένα από τα πιο καταστροφικά δραστικά είδη οξυγόνου, ενώ σε μεγάλο βαθμό άφηνε ανεπηρέαστα άλλα δραστικά είδη οξυγόνου που χρησιμοποιεί ο οργανισμός για τη συνήθη κυτταρική σηματοδότηση (πηγή: Huang, 2016). Για μια πληρέστερη εξήγηση αυτού του αντιοξειδωτικού μηχανισμού, το άρθρο μας για το τι είναι στην πραγματικότητα το μοριακό υδρογόνο τον αναλύει λεπτομερέστερα απ’ όσο μπορεί ένα άρθρο ιστορικού.
Τι έδειξε πραγματικά η μελέτη του 2007 και τι δεν έδειξε
Αν ληφθεί το αποτέλεσμα τοις μετρητοίς, έδειξε ότι μια συγκεκριμένη, χαμηλή και μη εύφλεκτη συγκέντρωση αερίου υδρογόνου μείωσε την οξειδωτική βλάβη σε καλλιεργημένα κύτταρα και σε μοντέλο εγκεφαλικού σε αρουραίους, μέσω ενός εύλογου και ελέγξιμου μηχανισμού. Δεν ήταν η πρώτη αναφορά προστατευτικής επίδρασης σε μοντέλο ζώου· μια μικρότερη μελέτη του 2001 από τον Gharib και τους συνεργάτες του είχε ήδη διαπιστώσει ότι το υπερβαρικό υδρογόνο μείωνε τη φλεγμονή του ήπατος που προκαλούν παράσιτα σε ποντίκια. Αυτό που ξεχώρισε τη μελέτη του 2007 ήταν ο συνδυασμός ενός σαφούς μηχανισμού, μιας πρακτικής μεθόδου χορήγησης χωρίς υπερβαρικές συνθήκες και ενός μοντέλου εγκεφαλικού που άλλοι ερευνητές αναγνώρισαν αμέσως ως κλινικά σημαντικό. Είναι εξίσου σημαντικό να είμαστε ακριβείς σχετικά με όσα δεν τεκμηρίωσε η μελέτη: αφορούσε κυτταροκαλλιέργεια και αρουραίους, δεν έλεγε τίποτα άμεσα για ασθενή με εγκεφαλικό και εξέτασε ένα εργαστηριακό πρωτόκολλο χορήγησης αερίου, όχι κάποιο προϊόν για καταναλωτές. Κάθε μεταγενέστερος ισχυρισμός για το υδρογόνο σε ανθρώπους βασίζεται σε αυτή την αφετηρία και όχι σε επιβεβαίωση που υπήρχε τότε σε ανθρώπους.
Από τους αρουραίους σε μια χούφτα ασθενείς: πόσο αργά ακολούθησαν τα στοιχεία από ανθρώπους
Η έρευνα σε ανθρώπους προχώρησε πολύ πιο αργά από το εργαστηριακό ενδιαφέρον που ακολούθησε το 2007. Σε μία από τις σαφέστερες προσπάθειες να δοκιμαστεί το εισπνεόμενο υδρογόνο σε ανθρώπους, χορηγήθηκε σε πέντε ενήλικες σε κώμα, αμέσως μετά την ανάνηψή τους από καρδιακή ανακοπή εκτός νοσοκομείου, παράλληλα με τη συνήθη φροντίδα ρύθμισης της θερμοκρασίας που ήδη λάμβαναν, χωρίς ομάδα σύγκρισης που να δείχνει τι θα είχε συμβεί διαφορετικά. Οι δείκτες οξειδωτικού στρες μειώθηκαν στους τέσσερις ασθενείς των οποίων η ανακοπή είχε καρδιακή αιτία, αλλά οι δείκτες φλεγμονής μεταβλήθηκαν ελάχιστα, και οι ίδιοι οι ερευνητές περιέγραψαν την επίδραση ως «απροσδιόριστη λόγω μεθοδολογικών αδυναμιών», ζητώντας μεγαλύτερες, ελεγχόμενες δοκιμές (πηγή: Tamura et al., 2020). Μια επισκόπηση του πεδίου το 2013 υπογραμμίζει πόσο πρώιμο παραμένει αυτό το στάδιο: εκείνη την περίοδο, είχε καταχωριστεί ενεργά οπουδήποτε μόνο μία κλινική δοκιμή μοριακού υδρογόνου ως θεραπείας, η οποία μελετούσε έναν τραυματισμό σχετικό με τον αθλητισμό (πηγή: Dixon et al., 2013).
Η εισπνοή είναι μόνο μία από τις οδούς που έχουν μελετήσει οι ερευνητές· η ευρύτερη βιβλιογραφία περιλαμβάνει την κατανάλωση νερού με διαλυμένο υδρογόνο, λουτρά υδρογόνου, ενδοφλέβιο φυσιολογικό ορό με διαλυμένο υδρογόνο, οφθαλμικές σταγόνες φυσιολογικού ορού με υδρογόνο και προσπάθειες αύξησης της παραγωγής υδρογόνου από τα βακτήρια του εντέρου (πηγή: Ohta, 2011). Αν συγκρίνετε την εισπνοή με την προσέγγιση του πόσιμου νερού που οι περισσότεροι συναντούν πρώτα, η σύγκρισή μας ανάμεσα στην εισπνοή υδρογόνου και την κατανάλωση νερού με υδρογόνο περιγράφει για ποιες χρήσεις έχει πράγματι μελετηθεί καθεμία από αυτές τις οδούς.
Τι λέει —και τι δεν λέει— αυτή η ιστορία για τη συσκευή εισπνοής στον πάγκο σας
Καμία από τις μελέτες που εξετάστηκαν παραπάνω δεν δοκίμασε συγκεκριμένη συσκευή εισπνοής για καταναλωτές· εξέτασαν ένα αέριο σε καθορισμένη συγκέντρωση, σε εργαστήριο ή σε μια πολύ μικρή ομάδα νοσηλευόμενων ασθενών. Μια συσκευή όπως η Μηχανή εισπνοής υδρογόνου Hydrion Zenith, της οποίας η σελίδα προϊόντος αναφέρει παροχή από 300 έως 1.800 ml/min και καθαρότητα υδρογόνου 99,99% τόσο στη λειτουργία καθαρού H₂ όσο και στη λειτουργία μεικτού H₂/O₂, ή η Μηχανή εισπνοής υδρογόνου Hydrion Titan, κατασκευάζεται και πωλείται βάσει προδιαγραφών όπως αυτές, όχι επειδή αναπαρήγαγε το αποτέλεσμα κάποιας μελέτης αυτού του χρονολογίου. Η ανάγνωση του ερευνητικού ιστορικού σάς βοηθά να κατανοήσετε από πού προήλθε η ιδέα και πόσο περιορισμένα παραμένουν τα στοιχεία από ανθρώπους· δεν υποκαθιστά τον έλεγχο των προδιαγραφών μιας συγκεκριμένης συσκευής και δεν αποτελεί βάση για να προσδοκάτε κάποιο συγκεκριμένο αποτέλεσμα στην υγεία από τη χρήση της. Αν αρχίζετε τώρα την καθημερινή εισπνοή αερίου υδρογόνου, ο οδηγός μας για αρχάριους στη θεραπεία με εισπνοή υδρογόνου καλύπτει τα πρακτικά ζητήματα, ενώ ο οδηγός αγοράς μας για την επιλογή συσκευής εισπνοής υδρογόνου εξηγεί πώς να συγκρίνετε μοντέλα όπως αυτά με βάση τα δικά τους χαρακτηριστικά.