Vodik u medicini: kratka povijest H2 kao medicinskog plina
„Vodik u medicini” obično znači nešto uže nego što se čini: upotrebu samog plina vodika (H₂), udisanjem ili otopljenog u vodi, kao mogućeg antioksidativnog i protuupalnog sredstva, a ne njegovu poznatu ulogu industrijskog goriva ili kemijskog reagensa. Ta je ideja starija nego što većina ljudi očekuje. Pojedinačni izvještaji o rukovanju plinom vodikom u tijelu i oko njega sežu stoljećima unatrag, prvi namjerni pokušaj njegove upotrebe kao liječenja raka potječe iz 1975., a rad na koji se većina istraživača danas poziva kao na stvarni početak ovog područja objavljen je 2007. Sve što je nakon toga uslijedilo u istraživanjima na ljudima i dalje je malog opsega, u ranoj fazi i uglavnom bez kontrolnih skupina.
Prije detaljne vremenske crte, vrijedi imati na umu nekoliko stvari dok čitate:
- Plin vodik zabilježen je već 1520., no otprilike 450 godina nakon toga njime se rukovalo kao inertnim ili dijagnostičkim plinom, a ne proučavalo kao samostalnim sredstvom liječenja.
- Prvi namjerni pokušaj upotrebe vodika kao terapije bilo je hiperbarično istraživanje iz 1975. na životinjama oboljelima od raka, koje je uglavnom zastalo zato što oprema koju je zahtijevalo nikad nije postala praktična za rutinsku upotrebu.
- Rad iz 2007. koji je predložio vodik kao selektivni antioksidans, ispitan u staničnoj kulturi, a zatim na štakorskom modelu moždanog udara, istraživanje je koje većina kasnijih radova o vodiku navodi kao svoju početnu točku.
- Studije na ljudima objavljene od 2007. i dalje su malobrojne i malog opsega; pregled tog područja iz 2013. utvrdio je da je u svijetu tada bilo registrirano samo jedno aktivno kliničko ispitivanje molekularnog vodika kao terapije.
- Nijedno od istraživanja u nastavku nije ispitivalo određeni potrošački uređaj, pa se kućni inhalator vodika točno opisuje prema njegovim vlastitim izmjerenim specifikacijama, a ne prema bilo kojem ishodu u ovoj povijesti.
Odakle zapravo potječe ideja o „vodikovoj medicini”
Ako ste naišli na izraz „vodikova medicina” uz bocu za vodu ili inhalacijski uređaj, razumno je zapitati se radi li se o nedavnoj marketinškoj ideji ili o nečemu što ima stvarnu istraživačku podlogu. Ideja je i novija i starija nego što bi sugerirala bilo koja od tih pretpostavki: sam je plin poznat već pet stoljeća, ali njegova primjena kao terapije koju udišete ili pijete novija je i još se razvija. Ovaj članak prati upravo tu povijest primjene plina i udisanja, od ranog fiziološkog zanimanja preko jednog hiperbaričnog pokusa s rakom do rada iz 2007. koji je ponovno otvorio to pitanje te manjih studija na ljudima objavljenih nakon toga. Povezani članak na ovoj stranici obrađuje usporednu priču o vodi obogaćenoj vodikom i njezinoj popularizaciji u Japanu; te dvije grane dijele kemijski spoj, ali ne i vremensku crtu, pa ih obrađujemo zasebno.
Kratka vremenska crta za brzu orijentaciju
U tablici u nastavku navedeni su ključni datumi u ovoj povijesti, vrsta dokaza koju svaki od njih predstavlja i izvor, kako biste sami mogli provjeriti izvorni opis.
| Godina | Što se dogodilo | Vrsta dokaza | Izvor |
|---|---|---|---|
| 1520 | Paracelsusu se pripisuje prva dokumentirana proizvodnja plina vodika. | Povijesni prikaz | Dixon i sur., 2013. |
| 1783 | Lavoisier daje plinu ime „hydrogène”, iste godine kada Jacques Charles leti prvim balonom na vodik. | Povijesni prikaz | Dixon i sur., 2013. |
| 1888 | Kirurški izvještaj opisuje upuhivanje plina vodika u tjelesne šupljine radi pronalaska ozljeda unutarnjih organa. | Povijesni prikaz slučaja | Dixon i sur., 2013. |
| 1975 | Dole, Wilson i Fife predlažu hiperbarični vodik kao liječenje raka, uz obrazloženje da bi mogao uklanjati hidroksilne radikale. | Studija na životinjama | Dixon i sur., 2013. |
| 1994 | Kayar i suradnici utvrđuju da tkivo sisavaca ne metabolizira vodik ni pod tlakom, što podupire njegovu upotrebu kao plina za ronjenje. | Laboratorijsko/fiziološko istraživanje | Dixon i sur., 2013. |
| 2001 | Gharib i suradnici izvještavaju da hiperbarični vodik smanjuje upalu jetre izazvanu parazitima u miševa. | Studija na životinjama | Huang, 2016. |
| 2007 | Ohsawa i suradnici izvještavaju da vodik niske koncentracije pri normalnom tlaku štiti od oksidativnog oštećenja u staničnoj kulturi i na štakorskom modelu moždanog udara. | Studija na stanicama i životinjama | Huang, 2016. |
| 2013 | Pregled tog područja utvrđuje da je u svijetu registrirano samo jedno ispitivanje terapije molekularnim vodikom, za ozljedu povezanu sa sportom. | Pregled područja | Dixon i sur., 2013. |
| 2020 | U pilot-studiji udišu vodik petorica pacijenata u komi, netom reanimiranih nakon srčanog zastoja, bez kontrolne skupine. | Pilot-studija na ljudima, n=5 | Tamura i sur., 2020. |
Vodik kao alat, mnogo prije nego što je postao terapija
Tijekom većeg dijela dokumentirane povijesti vodikom su se istraživači i liječnici koristili, umjesto da ga propisuju. Paracelsusova proizvodnja zapaljivog plina otapanjem metala u kiselini 1520. obično se navodi kao najraniji dokumentirani primjer vodika. Lavoisier je plinu dao ime 1783., iste godine kada ga je Jacques Charles upotrijebio za let prvim balonom na vodik; oba su događaja povezana s kemijom i zrakoplovstvom, a ne s terapijom. Najbliže što se bilo koje od tih razdoblja približilo medicinskoj primjeni bio je kirurški izvještaj iz 1888. koji opisuje upuhivanje vodika u tjelesne šupljine kako bi kirurzi mogli pronaći ozljede unutarnjih organa prije nego što odluče je li potrebna eksplorativna operacija.
Dijagnostički alat, a ne još terapija
Lako je tu primjenu iz 1888. zamijeniti za ranu terapiju, ali vodik nije liječio ništa; služio je kao plin za označavanje koji je kirurgu omogućio da pronađe problem kako bi ga zaseban zahvat mogao riješiti. Tijekom većeg dijela sljedećeg stoljeća vodik je zadržao tu pomoćnu ulogu inertnog plina ili plina koji se može detektirati, a upotrebljavao se za mjerenje, pogon ili industrijsku kemiju, bez ozbiljnog prijedloga da bi samo njegovo udisanje ili apsorpcija mogli promijeniti tijek bolesti.
1975.: prvi namjerni pokušaj upotrebe samog vodika kao liječenja
To se promijenilo, barem na razini prijedloga, 1975., kada su Dole, Wilson i Fife iznijeli pretpostavku da bi plin vodik pod visokim tlakom mogao poslužiti kao liječenje raka, uz obrazloženje da bi mogao uklanjati hidroksilne radikale, osobito reaktivan i štetan oksidativni nusprodukt koji nastaje u živom tkivu. Bio je to prvi put da je sam plin, a ne mjerni alat ili inertno punilo, bio predložen kao aktivno sredstvo.
Što je studija iz 1975. zapravo ispitivala
Koliko je ta hipoteza bila utemeljena ovisi o tome koji prikaz čitate. Kasniji, često citirani pregled navodi da su dva tjedna hiperbarične izloženosti vodiku koncentracije 97,5 % dovela do znatnog povlačenja kožnih tumora kod tretiranih životinja (izvor: Huang, 2016.). Izvorni izvještaj iz 1975. sažetiji je i teže ga je neovisno provjeriti, pa je poštenije taj opis smatrati prikazom autora pregleda, a ne neovisno ponovljenim i potvrđenim nalazom.
Zašto hiperbarična komora nikad nije postala standardna skrb
Bez obzira na točan ishod, sama metoda objašnjava zašto se s tim pristupom nije nastavilo: za postizanje učinka životinju, a naposljetku i pacijenta, trebalo je na dulje vrijeme zatvoriti u komoru s vodikom pod tlakom. Takva je oprema skupa, specijalizirana i nosi vlastite rizike pri rukovanju, što je ograničilo mogućnost brzog nastavka istraživanja i spriječilo da hiperbarični vodik postane praktičan oblik liječenja.
Drugi život vodika: plin za udisanje, a ne lijek
Dok je hipoteza o liječenju raka uglavnom mirovala, vodik je imao aktivnu ulogu u nepovezanom području: dubokomorskom ronjenju. Ronioci su udisali Hydreliox, mješavinu od 49 % vodika, 50 % helija i 1 % kisika, posebno kako bi spriječili dekompresijsku bolest tijekom vrlo dubokih zarona, bez terapijske namjere (izvor: Huang, 2016.). Nalaz iz 1994. da tkivo sisavaca ne metabolizira plin vodik ni pod tlakom dodatno je potvrdio da ga treba smatrati inertnim plinom za udisanje, a ne tvari koju tijelo prerađuje. Velik dio današnjih saznanja o sigurnom udisanju visokih koncentracija vodika potječe iz tog ronilačkog rada, a ne iz medicinskih ispitivanja (izvor: Ohta, 2011.), što je jedan od razloga zašto su kasniji istraživači vodikove medicine mogli odrediti ograničenja koncentracije prije ispitivanja plina na ljudima.
2007.: rad koji je ponovno pokrenuo istraživanje
Rad koji je promijenio smjer istraživanja objavili su Ohsawa i suradnici 2007. Ispitivali su vodik pri normalnom tlaku i koncentraciji od 2 %, namjerno ispod praga zapaljivosti od približno 4 %, najprije u staničnoj kulturi, a zatim na štakorskom modelu žarišne cerebralne ishemije i reperfuzije — obrasca ozljede koji nastaje nakon moždanog udara i naknadne obnove protoka krvi. Njihova je glavna tvrdnja bila mehanistička: činilo se da vodik selektivno neutralizira hidroksilni radikal, jednu od štetnijih reaktivnih kisikovih vrsta, dok uglavnom pošteđuje druge reaktivne kisikove vrste kojima se tijelo služi za uobičajenu staničnu signalizaciju (izvor: Huang, 2016.). Za potpunije objašnjenje tog antioksidativnog mehanizma, naš članak o tome što molekularni vodik zapravo jest obrađuje ga detaljnije nego što to može članak o povijesti.
Što je studija iz 2007. zapravo pokazala, a što nije
Doslovno shvaćen, rezultat je pokazao da je određena niska, nezapaljiva koncentracija plina vodika smanjila oksidativno oštećenje u uzgojenim stanicama i na štakorskom modelu moždanog udara, putem plauzibilnog mehanizma koji se može ispitati. To nije bio prvi prijavljeni zaštitni učinak na životinjskom modelu; manja studija Ghariba i suradnika iz 2001. već je utvrdila da hiperbarični vodik smanjuje upalu jetre izazvanu parazitima u miševa. Ono po čemu se 2007. razlikovala bila je kombinacija jasnog mehanizma, praktične metode primjene koja ne zahtijeva hiperbarične uvjete i modela moždanog udara koji su drugi istraživači odmah prepoznali kao klinički relevantan. Jednako je važno precizno reći što taj rad nije utvrdio: bila je to studija na staničnoj kulturi i štakorima, nije izravno govorila o ljudskom pacijentu s moždanim udarom i ispitivala je laboratorijski protokol primjene plina, a ne bilo koji potrošački proizvod. Sve kasnije tvrdnje o vodiku kod ljudi nadovezuju se na tu početnu točku, a ne na potvrdu koja je tada već postojala za ljude.
Od štakora do nekolicine pacijenata: zašto su dokazi na ljudima pristizali tako sporo
Istraživanja na ljudima napredovala su mnogo sporije od laboratorijskog interesa koji je uslijedio nakon 2007. U jednom od jasnijih pokušaja ispitivanja inhalacije vodika na ljudima vodik je davan petorici odraslih pacijenata u komi, netom reanimiranih nakon srčanog zastoja izvan bolnice, uz standardnu skrb za regulaciju tjelesne temperature koju ti pacijenti već primaju, bez usporedne skupine koja bi pokazala što bi se dogodilo u suprotnom slučaju. Biljezi oksidativnog stresa smanjili su se u četiriju pacijenata čiji je srčani zastoj bio srčanog uzroka, no upalni biljezi jedva su se promijenili, a sami su istraživači učinak opisali kao „neodređen zbog metodoloških slabosti” i zatražili veća, kontrolirana ispitivanja (izvor: Tamura i sur., 2020.). Pregled tog područja iz 2013. pokazuje koliko je sve ovo još u ranoj fazi: u to je vrijeme u svijetu bilo aktivno registrirano samo jedno kliničko ispitivanje molekularnog vodika kao terapije, i to za ozljedu povezanu sa sportom (izvor: Dixon i sur., 2013.).
Udisanje je samo jedan od načina primjene koje su istraživači proučavali; šira literatura obuhvaća pijenje vode s otopljenim vodikom, vodikove kupke, intravensku fiziološku otopinu s otopljenim vodikom, kapi za oči s vodikovom fiziološkom otopinom i pokušaje povećanja proizvodnje vodika pomoću crijevnih bakterija (izvor: Ohta, 2011.). Ako uspoređujete inhalaciju s pristupom putem vode za piće s kojim se većina ljudi prvo susretne, naša usporedba inhalacije vodika i pijenja vode s vodikom objašnjava za što je svaki od tih načina primjene doista proučavan.
Što ova povijest govori, a što ne govori o inhalatoru na vašem pultu
Nijedna od prethodno opisanih studija nije ispitivala određeni potrošački inhalacijski uređaj; ispitivale su plin određene koncentracije u laboratoriju ili na vrlo maloj skupini hospitaliziranih pacijenata. Uređaj poput modela Hydrion Zenith, čija stranica proizvoda navodi izlazni protok od 300 do 1.800 ml/min i čistoću vodika od 99,99 % u načinima rada s čistim H₂ i mješavinom H₂/O₂, ili modela Hydrion Titan, izrađen je i prodaje se na temelju ovakvih specifikacija, a ne na temelju toga da je ponovio ishod neke studije iz ove vremenske crte. Čitanje povijesti istraživanja pomaže vam razumjeti odakle je ta ideja potekla i koliko je baza dokaza na ljudima još uvijek ograničena; to nije zamjena za provjeru navoda u specifikacijama određenog uređaja niti osnova za očekivanje bilo kakvog konkretnog zdravstvenog ishoda njegove upotrebe. Ako ste novi u svakodnevnom udisanju plina vodika, naš vodič za početnike o terapiji inhalacijom vodika obrađuje praktične aspekte, a naš vodič za kupnju stroja za inhalaciju vodika objašnjava kako usporediti modele poput ovih prema njihovim vlastitim specifikacijama.