Vandenilis medicinoje: trumpa H₂ kaip medicininių dujų istorija

„Vandenilis medicinoje“ paprastai reiškia siauresnį dalyką, nei gali pasirodyti: paties vandenilio dujų (H₂) naudojimą įkvepiant arba ištirpinus vandenyje kaip galimo antioksidanto ir priešuždegiminės medžiagos, o ne įprastą vandenilio, kaip pramoninio kuro ar cheminio reagento, paskirtį. Ši idėja senesnė, nei dauguma žmonių tikisi. Pavienių pranešimų apie vandenilio dujų naudojimą kūne ir aplink jį būta jau prieš kelis šimtmečius, pirmasis sąmoningas bandymas jas naudoti vėžiui gydyti datuojamas 1975 m., o straipsnis, kurį dauguma tyrėjų dabar nurodo kaip tikrąją šios srities pradžią, paskelbtas 2007 m. Visi vėlesni žmonių tyrimai tebėra nedidelės apimties, ankstyvosios stadijos ir daugiausia nekontroliuojami.

Prieš išsamiau nagrinėjant chronologiją, verta prisiminti kelis dalykus:

• Vandenilio dujos dokumentuotos jau 1520 m., tačiau maždaug 450 metų po to jos buvo naudojamos kaip inertinės arba diagnostinės dujos, o ne tiriamos kaip savarankiška gydymo priemonė.
• Pirmasis sąmoningas bandymas naudoti vandenilį kaip gydymo priemonę buvo 1975 m. atliktas hiperbarinis tyrimas su vėžiu sergančiais gyvūnais; jis daugiausia įstrigo dėl to, kad reikalinga įranga niekada netapo praktiška įprastam naudojimui.
• 2007 m. straipsnyje vandenilį pasiūlyta naudoti kaip selektyvų antioksidantą; jis buvo išbandytas ląstelių kultūroje, o vėliau – žiurkių insulto modelyje. Šį tyrimą dauguma vėlesnių vandenilio tyrimų mini kaip savo atspirties tašką.
• Nuo 2007 m. paskelbtų tyrimų su žmonėmis vis dar nedaug ir jie maži; 2013 m. atlikus šios srities apžvalgą nustatyta, kad visame pasaulyje aktyviai registruotas tik vienas klinikinis molekulinio vandenilio, kaip gydymo priemonės, tyrimas.
• Nė viename iš toliau aptariamų tyrimų nebuvo išbandytas konkretus vartotojams skirtas prietaisas, todėl namų sąlygomis naudojamą vandenilio inhaliatorių tiksliausia apibūdinti pagal jo paties išmatuotas specifikacijas, o ne pagal šioje istorijoje minimus rezultatus.

Nuo ko iš tikrųjų prasideda „vandenilio medicinos“ idėja

Jei frazę „vandenilio medicina“ aptikote šalia vandens butelio ar inhaliatoriaus, pagrįstai galite svarstyti, ar tai nauja rinkodaros idėja, ar už jos slypi tikri tyrimai. Atsakymas – ir viena, ir kita, tik ne taip, kaip galima būtų tikėtis: pačios dujos žinomos jau penkis šimtmečius, tačiau jų naudojimas kaip įkvepiamos ar geriamos gydymo priemonės yra naujas ir vis dar plėtojamas. Šiame straipsnyje aptariama būtent su dujomis ir įkvėpimu susijusi šios istorijos kryptis: nuo ankstyvo fiziologinio susidomėjimo per vieną hiperbarinį vėžio tyrimą iki 2007 m. straipsnio, vėl iškėlusio šį klausimą, ir vėliau paskelbtų nedidelės apimties tyrimų su žmonėmis. Kitame šios svetainės straipsnyje pasakojama apie lygiagrečią vandeniliu prisotinto geriamojo vandens istoriją ir jo išpopuliarėjimą Japonijoje; šias dvi kryptis sieja cheminė medžiaga, o ne chronologija, todėl jos aptariamos atskirai.

Trumpa svarbiausių įvykių chronologija

Toliau pateiktoje lentelėje išvardytos svarbiausios šios istorijos datos, nurodoma, kokio pobūdžio įrodymus kiekvienas įvykis atspindi, ir pateikiamas šaltinis, kad galėtumėte patys patikrinti pirminį aprašymą.

Metai	Kas įvyko	Įrodymų tipas	Šaltinis
1520	Paracelsui priskiriamas pirmasis dokumentuotas vandenilio dujų išgavimas.	Istorinis aprašymas	Dixon ir kt., 2013
1783	Lavoisier dujoms suteikia pavadinimą „hydrogène“ – tais pačiais metais Jacques Charles pakyla pirmuoju vandenilio balionu.	Istorinis aprašymas	Dixon ir kt., 2013
1888	Chirurginiame pranešime aprašoma, kaip vandenilio dujos pučiamos į kūno ertmes siekiant nustatyti vidaus organų sužalojimus.	Istorinis klinikinis atvejis	Dixon ir kt., 2013
1975	Dole, Wilson ir Fife pasiūlo hiperbarinį vandenilį naudoti vėžiui gydyti, manydami, kad jis galėtų surišti hidroksilo radikalus.	Tyrimas su gyvūnais	Dixon ir kt., 2013
1994	Kayar ir kolegos nustato, kad žinduolių audiniai nemetabolizuoja vandenilio net ir esant slėgiui, o tai patvirtina jo tinkamumą naudoti kaip nardymo dujas.	Laboratorinis / fiziologinis tyrimas	Dixon ir kt., 2013
2001	Gharib ir kolegos praneša, kad hiperbarinis vandenilis sumažina parazitų sukeltą pelių kepenų uždegimą.	Tyrimas su gyvūnais	Huang, 2016
2007	Ohsawa ir kolegos praneša, kad mažos koncentracijos vandenilis normobarinėmis sąlygomis apsaugo nuo oksidacinio pažeidimo ląstelių kultūroje ir žiurkių insulto modelyje.	Tyrimas su ląstelėmis ir gyvūnais	Huang, 2016
2013	Šios srities apžvalga rodo, kad visame pasaulyje registruotas tik vienas klinikinis molekulinio vandenilio terapijos tyrimas – dėl sportinės traumos.	Srities apžvalga	Dixon ir kt., 2013
2020	Atlikus bandomąjį tyrimą, įkvepiamo vandenilio duota penkiems ką tik po širdies sustojimo atgaivintiems komos ištiktiems pacientams, nenaudojant kontrolinės grupės.	Bandomasis tyrimas su žmonėmis, n=5	Tamura ir kt., 2020

Vandenilis kaip priemonė dar gerokai prieš tai, kai tapo gydymo metodu

Didžiąją dalį dokumentuotos istorijos vandenilį tyrėjai ir gydytojai naudojo, o ne skirdavo pacientams. Paracelsas 1520 m. išgavo degias dujas tirpindamas metalą rūgštyje; tai paprastai nurodoma kaip pirmasis dokumentuotas vandenilio gavimo atvejis. Lavoisier dujoms pavadinimą suteikė 1783 m. – tais pačiais metais Jacques Charles pirmuoju vandenilio balionu pakilo į orą; abu šie įvykiai susiję su chemija ir aviacija, o ne su gydymu. Arčiausiai medicininio pritaikymo buvo 1888 m. chirurginis pranešimas, kuriame aprašoma, kaip vandenilis pučiamas į kūno ertmes, kad chirurgai galėtų nustatyti vidaus organų sužalojimus ir nuspręsti, ar reikia tiriamosios operacijos.

Diagnostikos priemonė, dar ne gydymo metodas

1888 m. naudojimą lengva palaikyti ankstyvu gydymo metodu, tačiau vandenilis nieko negydė – tai buvo žymimosios dujos, padėjusios chirurgui rasti problemą, kad ją būtų galima pašalinti atliekant atskirą procedūrą. Didžiąją kito šimtmečio dalį vandenilis ir toliau atliko pagalbinį vaidmenį kaip inertinės ar aptinkamos dujos, naudojamos matavimams, varymui ar pramoninėje chemijoje; nebuvo rimtai siūloma, kad vien jo įkvėpimas ar patekimas į organizmą galėtų pakeisti ligos eigą.

1975 m.: pirmasis sąmoningas bandymas naudoti patį vandenilį gydymui

1975 m. tai pasikeitė – bent jau pasiūlymo lygmeniu. Dole, Wilson ir Fife pasiūlė, kad aukšto slėgio vandenilio dujos galėtų būti naudojamos vėžiui gydyti, nes, jų manymu, jos galėtų surišti hidroksilo radikalus – ypač reaktyvų ir žalingą oksidacinį šalutinį produktą, susidarantį gyvuose audiniuose. Pirmą kartą pačios dujos, o ne matavimo priemonė ar inertinis užpildas, buvo pasiūlytos kaip veiklioji medžiaga.

Ką iš tikrųjų tyrė 1975 m. tyrimas

Vertinimas, kiek ši hipotezė pasitvirtino, priklauso nuo to, kurį aprašymą skaitote. Vėlesnėje, plačiai cituojamoje apžvalgoje rašoma, kad dvi savaites trukęs hiperbarinis poveikis, kai vandenilio koncentracija buvo 97,5 %, lėmė ryškų gydytų gyvūnų odos navikų regresavimą (šaltinis: Huang, 2016). Pirminiame 1975 m. pranešime informacija pateikta glaustai, todėl ją sunku nepriklausomai patikrinti. Tad teisingiau šį aprašymą laikyti apžvalgą rengusių autorių vertinimu, o ne nepriklausomai pakartotu ir galutinai patvirtintu rezultatu.

Kodėl hiperbarinė kamera netapo įprastiniu gydymo būdu

Kad ir koks būtų buvęs tikslus rezultatas, pati metodo esmė paaiškina, kodėl šis metodas nebuvo plėtojamas toliau: norint pasiekti poveikį, gyvūną, o galiausiai ir pacientą, reikėjo ilgam uždaryti slėginėje vandenilio kameroje. Tokia įranga brangi, specializuota ir kelia savų naudojimo pavojų, todėl buvo ribotos galimybės greitai tęsti tyrimus, o hiperbarinis vandenilis taip ir netapo praktišku gydymo metodu.

Kita vandenilio paskirtis: kvėpavimo dujos, o ne vaistas

Nors vėžio gydymo hipotezė daugiausia buvo primiršta, vandenilis buvo aktyviai naudojamas kitoje, nesusijusioje srityje – giliavandeniame nardyme. Nardytojai kvėpavo Hydreliox mišiniu, kurį sudaro 49 % vandenilio, 50 % helio ir 1 % deguonies, kad išvengtų dekompresinės ligos labai giliai nardydami; gydomojo poveikio nesiekta (šaltinis: Huang, 2016). 1994 m. nustatyta, kad žinduolių audiniai nemetabolizuoja vandenilio dujų net ir esant slėgiui. Tai dar labiau sustiprino požiūrį, kad vandenilis yra inertinės kvėpavimo dujos, o ne organizmo perdirbama medžiaga. Didelė dalis šiandieninių žinių apie saugų didelės koncentracijos vandenilio įkvėpimą kyla iš nardymo tyrimų, o ne medicininių bandymų (šaltinis: Ohta, 2011). Iš dalies dėl to vėlesni vandenilio medicinos tyrėjai galėjo nustatyti koncentracijos ribas dar prieš išbandydami dujas su žmonėmis.

2007 m.: straipsnis, vėl įžiebęs susidomėjimą šia sritimi

Šios srities raidą pakeitęs straipsnis buvo Ohsawa ir kolegų 2007 m. darbas. Jie išbandė normobarinėmis sąlygomis 2 % koncentracijos vandenilio dujas, sąmoningai neviršydami maždaug 4 % degumo ribos; pirmiausia ląstelių kultūroje, o vėliau žiurkių židininės smegenų išemijos ir reperfuzijos modelyje. Toks pažeidimas atsiranda po insulto ir vėliau atkūrus kraujotaką. Pagrindinis jų teiginys buvo susijęs su veikimo mechanizmu: vandenilis, regis, selektyviai neutralizavo hidroksilo radikalą – vieną žalingiausių reaktyviųjų deguonies formų – ir iš esmės nepažeidė kitų reaktyviųjų deguonies formų, kurias organizmas naudoja įprastam ląstelių signalų perdavimui (šaltinis: Huang, 2016). Išsamesnį šio antioksidacinio mechanizmo paaiškinimą rasite mūsų straipsnyje apie tai, kas iš tikrųjų yra molekulinis vandenilis; jame ši tema aptariama išsamiau, nei leidžia istorinis straipsnis.

Ką 2007 m. tyrimas iš tikrųjų parodė ir ko neparodė

Vertinant tiesiogiai, rezultatai parodė, kad specifinės mažos, nedegios koncentracijos vandenilio dujos sumažino oksidacinę žalą kultivuotoms ląstelėms ir žiurkių insulto modelyje; poveikis buvo grindžiamas tikėtinu ir patikrinamu veikimo mechanizmu. Tai nebuvo pirmasis pranešimas apie apsauginį poveikį gyvūnų modelyje: mažesnės apimties 2001 m. Gharib ir kolegų tyrimas jau buvo parodęs, kad hiperbarinis vandenilis sumažina parazitų sukeltą pelių kepenų uždegimą. 2007 m. tyrimas išsiskyrė aiškaus veikimo mechanizmo, praktiško nehiperbarinio vartojimo būdo ir insulto modelio – kurio klinikinę svarbą kiti tyrėjai iškart pripažino – deriniu. Taip pat svarbu tiksliai įvardyti, ko straipsnis nenustatė: tai buvo tyrimas su ląstelių kultūra ir žiurkėmis, jame nieko tiesiogiai nepasakyta apie insultą patyrusį žmogų, be to, buvo išbandytas laboratorinis dujų naudojimo protokolas, o ne vartotojams skirtas produktas. Visi vėlesni teiginiai apie vandenilio poveikį žmonėms grindžiami šiuo atspirties tašku, o ne patvirtinimu, kuris tuo metu jau būtų gautas iš tyrimų su žmonėmis.

Nuo žiurkių iki kelių pacientų: kodėl įrodymai apie poveikį žmonėms kaupiasi taip lėtai

Tyrimai su žmonėmis vyko gerokai lėčiau nei po 2007 m. kilęs laboratorinis susidomėjimas. Viename aiškesnių bandymų ištirti įkvepiamo vandenilio poveikį žmonėms jo duota penkiems komos ištiktiems suaugusiesiems, ką tik atgaivintiems po ne ligoninėje įvykusio širdies sustojimo. Kartu jiems buvo taikytas įprastinis temperatūros valdymo gydymas, kurį šie pacientai jau ir taip gavo; nebuvo lyginamosios grupės, kuri parodytų, kas būtų nutikę kitu atveju. Oksidacinio streso rodikliai sumažėjo keturiems pacientams, kurių širdis sustojo dėl širdinės priežasties, tačiau uždegimo rodikliai beveik nepakito. Patys tyrėjai poveikį apibūdino kaip „neapibrėžtą dėl metodologinių trūkumų“ ir ragino atlikti didesnės apimties kontroliuojamus tyrimus (šaltinis: Tamura ir kt., 2020). 2013 m. šios srities apžvalga pabrėžia, kokia ankstyva ši tyrimų stadija tebėra: tuo metu visame pasaulyje buvo aktyviai registruotas tik vienas klinikinis molekulinio vandenilio, kaip gydymo priemonės, tyrimas – dėl sportinės traumos (šaltinis: Dixon ir kt., 2013).

Įkvėpimas yra tik vienas iš tyrėjų nagrinėtų vartojimo būdų; platesnėje mokslinėje literatūroje taip pat aptariamas vandeniliu prisotinto vandens gėrimas, vandenilio vonios, į veną leidžiamas vandeniliu prisotintas fiziologinis tirpalas, vandeniliu prisotinto fiziologinio tirpalo akių lašai ir bandymai skatinti žarnyno bakterijų vandenilio gamybą (šaltinis: Ohta, 2011). Jei svarstote, ar rinktis įkvėpimą, ar geriamąjį vandenį, su kuriuo dauguma žmonių susiduria pirmiausia, mūsų vandenilio įkvėpimo ir vandeniliu prisotinto vandens palyginime paaiškinama, kokiais tikslais iš tikrųjų buvo tirtas kiekvienas vartojimo būdas.

Ką ši istorija pasako ir ko nepasako apie jūsų namuose esantį inhaliatorių

Nė viename iš anksčiau aptartų tyrimų nebuvo išbandytas konkretus vartotojams skirtas inhaliatorius; tyrėjai tyrė dujas, kurių koncentracija buvo nurodyta, laboratorijoje arba su labai maža grupe ligoninėje gydomų pacientų. Toks prietaisas kaip Hydrion Zenith, kurio produkto puslapyje nurodomas 300–1 800 ml/min srautas ir 99,99 % vandenilio grynumas tiek gryno H₂, tiek mišraus H₂/O₂ režimuose, arba Hydrion Titan, gaminamas ir parduodamas remiantis tokiomis specifikacijomis, o ne tuo, kad būtų pakartotas kuris nors šios chronologijos tyrimo rezultatas. Tyrimų istorija padeda suprasti, iš kur kilo ši idėja ir kokie menki tebėra žmonių tyrimų įrodymai; tačiau ji nepakeičia būtinybės patikrinti konkretaus prietaiso specifikacijų lapą ir nesuteikia pagrindo tikėtis konkretaus sveikatos poveikio jį naudojant. Jei dar tik pradedate kasdien įkvėpti vandenilio dujas, mūsų pradedančiųjų vadove apie vandenilio įkvėpimo terapiją aptariami praktiniai aspektai, o mūsų pirkėjo vadove, kaip išsirinkti vandenilio įkvėpimo aparatą paaiškinama, kaip palyginti tokius modelius pagal jų pačių savybes.