Wat gebeurt er met waterstofgas nadat je het inademt? Opname, uitademing en de H2 die je darmen al aanmaken

Zodra waterstofgas je longen bereikt, gaat het binnen enkele ogenblikken over in de bloedbaan. Het wordt korte tijd met de bloedsomloop meegevoerd en verlaat je lichaam vervolgens weer via dezelfde longen, wanneer je uitademt. Dat komt doordat het molecuul zo klein en chemisch zo weinig reactief is dat je lichaam het niet kan opslaan of afbreken. En dat gebeurt niet alleen tijdens een inhalatiesessie: je darmbacteriën maken voortdurend hetzelfde molecuul aan als normaal bijproduct van de vertering van koolhydraten, en het verlaat je lichaam op dezelfde manier, via je adem. Precies die gedeelde weg naar buiten wordt gemeten met een waterstofademtest.

• Waterstof gaat snel door de longen vanwege zijn omvang en chemische eigenschappen, niet dankzij een speciale toedieningsmethode: een klein, apolair gas dat slecht oplosbaar is, diffundeert snel door een membraan, ongeacht de bron.
• Er is geen opslagfase. Waterstof wordt niet verteerd, gemetaboliseerd of vastgehouden zoals een voedingsstof. Zolang een bron waterstof blijft aanvoeren, voert je ademhaling het dus af.
• Je darmen maken elke dag al waterstofgas aan als normaal product van bacteriële fermentatie. Een waterstofademtest is specifiek bedoeld om dit gas in je uitgeademde lucht op te sporen.
• ml/min en ppm meten verschillende dingen. De opgegeven stroomsnelheid van een apparaat voorspelt niet hoeveel waterstof er in je bloed of adem terechtkomt. Je kunt de twee getallen dus niet rechtstreeks met elkaar vergelijken.

Wat voor gas adem je eigenlijk in?

Waterstof (H2) is het kleinste en lichtste molecuul dat er bestaat. De twee atomen hebben geen ladingsverschil, waardoor het molecuul apolair is. Die twee eigenschappen bepalen vrijwel alles aan de manier waarop waterstof zich gedraagt zodra het in je lichaam is. Het lost slecht op in water en bloed: onder normale fysiologische omstandigheden bevat een verzadigde oplossing slechts ongeveer 0,8 mmol/L, oftewel circa 1,6 ppm (bron: Moleculaire waterstof bij de behandeling van longaandoeningen). In dezelfde review wordt waterstof in zoogdiercellen over het algemeen als inert beschreven. Het reageert vooral met een beperkte groep sterke oxidanten, niet met de gewone celchemie.

Door die combinatie — klein, apolair en chemisch weinig reactief — gedraagt waterstof zich niet als een voedingsstof die je lichaam opneemt en verwerkt, of als een geneesmiddel dat zich aan een receptor bindt en wordt gemetaboliseerd. Het gedraagt zich eerder als een gas dat door een systeem beweegt dat bedoeld is voor gasuitwisseling. Daar zijn de longen precies voor.

Van de neuscanule naar de bloedbaan: hoe ingeademde waterstof zich verplaatst

Kleine, apolaire moleculen gaan met weinig weerstand door biologische membranen. Dezelfde review stelt dat waterstof “longcellen gemakkelijk en snel kan bereiken en rechtstreeks op de longen kan inwerken” (bron: Moleculaire waterstof bij de behandeling van longaandoeningen). In de praktijk betekent dit dat ingeademde waterstof geen verteringsstap of transportmechanisme nodig heeft om in de bloedsomloop terecht te komen, zoals voedsel dat wel nodig heeft. Het diffundeert rechtstreeks door het dunne membraan tussen de lucht in de longen en het bloed in de omliggende haarvaten.

Omdat het onderweg niet wordt gemetaboliseerd of opgeslagen, bouwt er tussen sessies geen voorraad waterstof in je lichaam op. Het gas wordt óf door voortdurende diffusie meegevoerd, aangedreven door het concentratieverschil dat op dat moment bestaat tussen de lucht die je inademt en je bloed, óf het is er helemaal niet. Dat is een wezenlijk ander beeld dan bij een supplement dat zich over meerdere dagen in weefsel ophoopt.

Waarom de modi ‘zuiver’ en ‘gemengd’ niet veranderen wat waterstof zelf doet

Inhalatieapparaten bieden vaak een instelling voor zuivere H2 en een instelling voor een mengsel van H2+O2, met dezelfde stroomsnelheid. Het is goed om duidelijk te maken wat die keuze precies verandert. De keuze bepaalt wat er bij een ademhaling naast de waterstof je longen in gaat: alleen waterstof of waterstof gemengd met zuurstof. Ze verandert niet de manier waarop het waterstofmolecuul zelf door de long diffundeert zodra het daar is. Dat is een instelling van het apparaat en de uitvoer, geen verschil in de onderliggende biologie.

Hoe het je lichaam verlaat: uitademen

Gasuitwisseling in de longen verloopt voortdurend in beide richtingen door hetzelfde membraan: bij elke ademhaling diffundeert zuurstof naar binnen en koolstofdioxide naar buiten. Een klein gas dat slecht oplosbaar is, zoals waterstof, volgt dezelfde route in twee richtingen. Zodra een ingeademde bron geen nieuwe waterstof meer aanvoert, keert de concentratiegradiënt die de waterstof het bloed in trok om. Dezelfde diffusie die het gas naar binnen bracht, voert het dan via de uitgeademde lucht weer naar buiten.

In dit artikel wordt geen specifieke uitscheidingsduur aan dat proces gekoppeld, omdat geen van de bronnen die we hebben gecontroleerd dit bij mensen voor ingeademde waterstof nauwkeurig genoeg meet om daar verantwoord een uitspraak over te doen. Het mechanisme is wel goed onderbouwd: omdat er geen stofwisselingsroute is die waterstof afbreekt en geen opslagplaats is waar het wordt vastgehouden, is uitademen de belangrijkste manier waarop het lichaam het afvoert. Dat past bij de chemische inertheid van het gas en niet bij een specifiek getal voor een bepaald apparaat. Die gedeelde weg naar buiten — via de adem — verklaart ook waarom hetzelfde molecuul als meetbaar signaal verschijnt wanneer je lichaam zelf waterstof aanmaakt. Dat is het volgende deel van het verhaal.

De waterstof die je darmen al aanmaken — en hoe we weten dat die er is

Het menselijk lichaam bevat geen enzym dat waterstofgas aanmaakt. De enige bron in je lichaam is bacteriële fermentatie, voornamelijk door darmbacteriën die koolhydraten afbreken die eerder in de darm niet volledig zijn verteerd of opgenomen (bron: Waterstofademtest, Wikipedia). Bij de meeste mensen vindt die fermentatie meestal in enige mate plaats. De waterstof die daarbij ontstaat, diffundeert in het bloed en verlaat het lichaam via de adem, langs dezelfde route die hierboven is beschreven. Een waterstofademtest is speciaal ontwikkeld om dat signaal op te vangen.

De test zelf is eenvoudig: neem een basismeting van de adem na het vasten, laat de patiënt een testsuiker drinken — lactulose, lactose of fructose, afhankelijk van wat wordt onderzocht — en neem vervolgens op vaste tijdstippen opnieuw een ademmonster. Dat gebeurt doorgaans elke 15 tot 60 minuten, gedurende één tot meerdere uren, afhankelijk van de specifieke test. Een stijging van ongeveer 20 ppm of meer ten opzichte van de laagste voorafgaande meting wordt over het algemeen als een positieve uitslag beschouwd. Dit betekent dat de bacteriële fermentatie van die suiker plaatsvindt op een plek waar de test deze kan meten (bron: Waterstofademtest, Wikipedia).

Wat een positieve ademtest eigenlijk meet

Een positieve uitslag vertelt een arts dat koolhydraten darmbacteriën hebben bereikt die ze kunnen fermenteren tot waterstof. Dat is nuttig bij onderzoek naar bijvoorbeeld koolhydraatmalabsorptie of bacteriële overgroei in de dunne darm. De uitslag zegt niets over een inhalatiesessie, een apparaat of iets wat een lezer heeft gekocht. Het is een diagnostisch hulpmiddel dat is gebaseerd op een biologisch proces dat je darmen zelf uitvoeren, met of zonder ingeademde waterstof. Als je wilt weten wat zo’n uitslag voor je eigen gezondheid betekent, bespreek dat dan met een arts; dit artikel is niet bedoeld om uitslagen te interpreteren.

Niet ieders darmen maken hetzelfde gas aan

De darmflora verschilt genoeg per persoon om waterstof geen universeel eindproduct te maken. Ongeveer 35% of meer van de mensen draagt bacteriën bij zich die methaan produceren in plaats van waterstof, of naast waterstof. Bij een kleinere groep, de ‘non-responders’, stijgt tijdens een test geen van beide gassen op een meetbare manier in de adem (bron: Waterstofademtest, Wikipedia). Dat verschil hangt af van de bacteriesoorten die in de dikke darm fermenteren, niet van de vraag of iemands spijsvertering normaal werkt. Het is een verschil tussen de microbiële gemeenschappen in de darmen van verschillende mensen en op zichzelf geen gezondheidskenmerk.

Ingeademde waterstof versus waterstof uit de darmen: hetzelfde molecuul, een andere bron en schaal

Vanuit chemisch oogpunt is er geen verschil tussen waterstof die uit een canule komt en waterstof die in je dikke darm is ontstaan. Diffusie door een membraan houdt geen rekening met de herkomst van een gasmolecuul. Zodra beide in de luchtwegen of de bloedbaan zijn, behandelt de long ze dus op dezelfde manier.

Het werkelijke verschil zit in de manier waarop de twee worden gemeten en het doel van die metingen. Ademtests rapporteren het aantal deeltjes per miljoen gasdeeltjes dat in uitgeademde lucht wordt gemeten: een concentratiewaarde die gekoppeld is aan een specifiek diagnostisch protocol. Inhalatieapparaten worden gespecificeerd op basis van hun stroomsnelheid, in milliliter per minuut. Dat getal beschrijft de uitvoer van het apparaat, niet de concentratie in je lichaam. Geen van beide getallen kan worden omgerekend naar het andere. Een hogere ml/min-waarde op een apparaat zegt niet hoeveel waterstof er in je bloed of adem terechtkomt; de waarde beschrijft alleen hoeveel gas het apparaat per minuut afgeeft.

De schaal helpt dit in perspectief te plaatsen. Een volwassene in rust verplaatst bij normale ademhaling ongeveer 5 tot 8 liter lucht per minuut. Bij lichte inspanning loopt dat op tot ongeveer 12 L/min (bron: Ademminuutvolume, Wikipedia). De stroomsnelheid tijdens een inhalatiesessie — of die nu enkele honderden milliliters per minuut bedraagt of meerdere keren zoveel — is een kleine toevoeging aan die voortdurende luchtuitwisseling, geen vervanging ervan.

Wat wel en niet vaststaat

Alles wat hierboven is beschreven — diffusie door het longmembraan, de geringe oplosbaarheid, bacteriële fermentatie en de ademtest waarmee die wordt opgespoord — is goed gedocumenteerde fysiologie en chemie. Daarmee wordt de fysieke vraag beantwoord die dit artikel behandelt: wat gebeurt er precies met waterstof zodra je het inademt, en hoe past de waterstof die je darmen aanmaken in hetzelfde verhaal?

Of het inademen van waterstof een specifiek gezondheidseffect heeft, is een andere vraag dan hoe het gas zich fysiek door het lichaam verplaatst. Dit artikel doet daar geen uitspraken over. In samenvattingen van het huidige onderzoek wordt beschreven dat de klinische werkzaamheid van waterstoftherapie nog niet is vastgesteld en dat de optimale dosering en doelen nog onduidelijk zijn (bron: Waterstoftherapie, Wikipedia). Wil je een breder overzicht van het onderzoek in plaats van de werking die hier wordt besproken, dan gaat het artikel over wat moleculaire waterstof is daar dieper op in. De variant opgelost in water, die zich anders gedraagt dan gas dat je inademt, wordt apart behandeld in hoe lang waterstof in water blijft.

Als je het mechanisme begrijpt, worden de getallen op een inhalatieapparaat begrijpelijker als apparaatspecificaties in plaats van biologische waarden. De Hydrion Zenith heeft zeven uitvoerniveaus, van 300 tot 1.800 ml/min. Elk niveau is beschikbaar als zuivere H2 of als een gemengd H2+O2-mengsel. Dat geeft aan hoeveel gas het apparaat per minuut afgeeft; het zegt niet hoe dat zich verhoudt tot de waterstof die je darmen al produceren of hoe snel een van beide via je adem je lichaam verlaat.

De Hydrion Titan gaat verder, tot 3.000 ml/min. Dat is simpelweg een hogere waarde voor dezelfde ml/min-specificatie, geen bewijs van een ander biologisch effect. Als je wilt weten hoe ventilatie en veilige ruimtevolumes tijdens een sessie worden behandeld, lees je daar meer over in het bijbehorende artikel. Moeten de eenheden zelf — ml/min, LPM, PPM en PEM — worden uitgelegd, dan vind je die uitleg in de inhalatiebegrippenlijst. Voor een praktische eerste indruk van wat een sessie inhoudt, is de beginnersgids voor waterstofinhalatietherapie een logische volgende stap.