Wodór w medycynie: krótka historia H2 jako gazu medycznego
„Wodór w medycynie” zwykle oznacza coś węższego, niż mogłoby się wydawać: wykorzystanie samego gazowego wodoru (H₂), wdychanego lub rozpuszczonego w wodzie, jako potencjalnego środka przeciwutleniającego i przeciwzapalnego, a nie jego dobrze znanej roli paliwa przemysłowego czy odczynnika chemicznego. Pomysł ten jest starszy, niż większość osób się spodziewa. Pojedyncze doniesienia o wykorzystaniu gazowego wodoru w organizmie i wokół niego sięgają kilku stuleci wstecz, pierwsza celowa próba użycia go w leczeniu raka pochodzi z 1975 roku, a publikacja, którą większość badaczy wskazuje dziś jako rzeczywisty początek tej dziedziny, ukazała się w 2007 roku. Wszystkie późniejsze badania z udziałem ludzi są nadal nieliczne, wstępne i w większości niekontrolowane.
Zanim przejdziesz do szczegółowej chronologii, warto pamiętać o kilku kwestiach:
- Gazowy wodór został udokumentowany już w 1520 roku, ale przez mniej więcej kolejne 450 lat traktowano go jako gaz obojętny lub diagnostyczny, a nie badano jako samodzielnej metody leczenia.
- Pierwszą celową próbą zastosowania wodoru w terapii było badanie hiperbaryczne z 1975 roku, przeprowadzone na zwierzętach z nowotworami. Prace nad nim utknęły głównie dlatego, że nie udało się sprawić, by wymagany sprzęt nadawał się do rutynowego użytku.
- Publikacja z 2007 roku, w której zaproponowano wykorzystanie wodoru jako selektywnego przeciwutleniacza i zbadano go najpierw w hodowli komórkowej, a następnie w szczurzym modelu udaru, jest najczęściej wskazywana jako punkt wyjścia dla późniejszych badań nad wodorem.
- Badań z udziałem ludzi opublikowanych po 2007 roku nadal jest niewiele i są one małe; przegląd tej dziedziny z 2013 roku wykazał, że na całym świecie aktywnie zarejestrowana była tylko jedna próba kliniczna wodoru cząsteczkowego jako terapii.
- Żadne z poniższych badań nie testowało konkretnego urządzenia konsumenckiego, dlatego domowy inhalator wodorowy można rzetelnie opisać na podstawie jego własnych zmierzonych parametrów, a nie wyników przedstawionych w tej historii.
Od czego naprawdę zaczyna się historia „medycyny wodorowej”
Jeśli natknąłeś się na określenie „medycyna wodorowa” w kontekście butelki na wodę lub urządzenia do inhalacji, możesz się zastanawiać, czy to niedawny pomysł marketingowy, czy też stoi za nim prawdziwy dorobek badawczy. Prawda jest jednocześnie nowsza i starsza, niż sugerowałyby obie możliwości: gaz jest znany od pięciu stuleci, ale traktowanie go jako terapii, którą się wdycha lub pije, to stosunkowo nowa i wciąż rozwijająca się koncepcja. W tym artykule skupiamy się konkretnie na historii gazowego wodoru i jego wdychania: od wczesnych zainteresowań fizjologicznych, przez pojedynczy eksperyment z hiperbarycznym leczeniem raka, po publikację z 2007 roku, która na nowo otworzyła tę kwestię, a następnie niewielką liczbę późniejszych badań z udziałem ludzi. Powiązany artykuł na tej stronie opisuje równoległą historię wody pitnej wzbogaconej wodorem i jej popularyzacji w Japonii; oba nurty łączy substancja chemiczna, ale nie chronologia, dlatego przedstawiamy je osobno.
Krótka oś czasu
Poniższa tabela przedstawia najważniejsze daty w tej historii, rodzaj dowodów, jaki reprezentuje każda z nich, oraz źródło, aby można było samodzielnie sprawdzić oryginalny opis.
| Rok | Wydarzenie | Rodzaj dowodów | Źródło |
|---|---|---|---|
| 1520 | Paracelsusowi przypisuje się pierwsze udokumentowane otrzymanie gazowego wodoru. | Źródło historyczne | Dixon i in., 2013 |
| 1783 | Lavoisier nadaje gazowi nazwę „hydrogène”; w tym samym roku Jacques Charles odbywa lot pierwszym balonem wodorowym. | Źródło historyczne | Dixon i in., 2013 |
| 1888 | Raport chirurgiczny opisuje wprowadzanie gazowego wodoru do jam ciała w celu wykrywania obrażeń narządów wewnętrznych. | Historyczny opis przypadku | Dixon i in., 2013 |
| 1975 | Dole, Wilson i Fife proponują hiperbaryczny wodór jako metodę leczenia raka, zakładając, że może on wychwytywać rodniki hydroksylowe. | Badanie na zwierzętach | Dixon i in., 2013 |
| 1994 | Kayar i współpracownicy stwierdzają, że tkanki ssaków nie metabolizują wodoru nawet pod ciśnieniem, co potwierdza możliwość jego stosowania jako gazu oddechowego podczas nurkowania. | Badania laboratoryjne/fizjologiczne | Dixon i in., 2013 |
| 2001 | Gharib i współpracownicy donoszą, że hiperbaryczny wodór zmniejsza wywołany przez pasożyty stan zapalny wątroby u myszy. | Badanie na zwierzętach | Huang, 2016 |
| 2007 | Ohsawa i współpracownicy donoszą, że wodór o niskim stężeniu, podawany przy ciśnieniu atmosferycznym, chroni przed uszkodzeniami oksydacyjnymi w hodowli komórkowej i szczurzym modelu udaru. | Badanie komórkowe i na zwierzętach | Huang, 2016 |
| 2013 | Przegląd dziedziny wykazuje, że na całym świecie zarejestrowana jest tylko jedna próba kliniczna terapii wodorem cząsteczkowym, dotycząca urazu związanego ze sportem. | Przegląd dziedziny | Dixon i in., 2013 |
| 2020 | W pilotażowym badaniu podano wdychany wodór pięciu pacjentom w śpiączce, krótko po resuscytacji z powodu zatrzymania krążenia; nie było grupy kontrolnej. | Badanie pilotażowe z udziałem ludzi, n=5 | Tamura i in., 2020 |
Wodór jako narzędzie na długo przed tym, zanim stał się terapią
Przez większość udokumentowanej historii wodór był substancją, z którą badacze i lekarze pracowali, a nie którą przepisywali. Otrzymanie przez Paracelsusa palnego gazu przez rozpuszczenie metalu w kwasie w 1520 roku jest zwykle uznawane za najwcześniejsze udokumentowane otrzymanie wodoru. Lavoisier nadał gazowi nazwę w 1783 roku, w tym samym roku, w którym Jacques Charles wykorzystał go do lotu pierwszym balonem wodorowym; oba te wydarzenia należą do historii chemii i lotnictwa, a nie terapii. Najbliżej zastosowania medycznego była relacja chirurgiczna z 1888 roku, opisująca wprowadzanie wodoru do jam ciała, aby chirurdzy mogli zlokalizować obrażenia narządów wewnętrznych i zdecydować, czy konieczna jest operacja zwiadowcza.
Narzędzie diagnostyczne, nie terapia
Łatwo pomylić zastosowanie wodoru z 1888 roku z wczesną terapią, ale wodór niczego wtedy nie leczył; był gazem znacznikowym, który pomagał chirurgowi znaleźć problem, by można było zająć się nim w ramach osobnego zabiegu. Przez większość kolejnego stulecia wodór nadal pełnił pomocniczą rolę jako gaz obojętny lub wykrywalny, wykorzystywany do pomiarów, napędu albo w chemii przemysłowej. Nie pojawiały się przy tym poważne propozycje, że samo jego wdychanie lub wchłanianie mogłoby zmienić przebieg choroby.
1975: pierwsza celowa próba użycia samego wodoru jako metody leczenia
Zmieniło się to — przynajmniej na poziomie propozycji — w 1975 roku, kiedy Dole, Wilson i Fife zasugerowali, że gazowy wodór pod wysokim ciśnieniem może być skuteczną metodą leczenia raka. Uzasadniali to tym, że mógłby wychwytywać rodniki hydroksylowe — szczególnie reaktywny i szkodliwy produkt uboczny procesów oksydacyjnych, powstający w żywych tkankach. Po raz pierwszy zaproponowano wtedy, by sam gaz, a nie narzędzie pomiarowe czy obojętny wypełniacz, pełnił rolę substancji czynnej.
Co właściwie badano w 1975 roku
Ocena tego, jak dobrze hipoteza się sprawdziła, zależy od tego, z którego opisu korzystasz. W późniejszym, często cytowanym przeglądzie napisano, że dwa tygodnie ekspozycji hiperbarycznej na wodór o stężeniu 97,5% spowodowały wyraźne zmniejszenie guzów skóry u badanych zwierząt (źródło: Huang, 2016). Oryginalny raport z 1975 roku jest bardziej zwięzły i trudniejszy do niezależnej weryfikacji, dlatego uczciwiej jest traktować ten opis jako charakterystykę przedstawioną przez autorów przeglądu, a nie jako niezależnie powtórzony i rozstrzygający wynik.
Dlaczego komora hiperbaryczna nie stała się standardową metodą leczenia
Niezależnie od dokładnego wyniku, sama metoda wyjaśnia, dlaczego nie była dalej rozwijana: uzyskanie efektu wymagało umieszczenia zwierzęcia, a ostatecznie pacjenta, w szczelnej komorze wodorowej pod ciśnieniem na dłuższy czas. Taki sprzęt jest kosztowny, specjalistyczny i wiąże się z własnymi zagrożeniami podczas obsługi, co ograniczyło możliwość szybkiego przeprowadzenia kolejnych badań i sprawiło, że hiperbaryczny wodór nie stał się praktyczną metodą leczenia.
Drugie zastosowanie wodoru: gaz do oddychania, nie lek
Podczas gdy hipoteza dotycząca raka pozostawała w dużej mierze nieaktywna, wodór znajdował zastosowanie w niezwiązanej z nią dziedzinie: nurkowaniu głębinowym. Nurkowie oddychali Hydrelioxem, mieszaniną składającą się z 49% wodoru, 50% helu i 1% tlenu, konkretnie po to, by zapobiegać chorobie dekompresyjnej podczas bardzo głębokich zanurzeń, a nie w celach terapeutycznych (źródło: Huang, 2016). Ustalenie z 1994 roku, że tkanki ssaków nie metabolizują gazowego wodoru nawet pod ciśnieniem, potwierdziło, że należy traktować go jako obojętny gaz oddechowy, a nie substancję przetwarzaną przez organizm. Znaczna część obecnej wiedzy o bezpiecznym wdychaniu wysokich stężeń wodoru pochodzi z badań nad nurkowaniem, a nie z prób medycznych (źródło: Ohta, 2011). To między innymi dlatego późniejsi badacze medycznego zastosowania wodoru mogli określić limity stężeń, zanim przetestowali ten gaz na ludziach.
2007: publikacja, która na nowo otworzyła tę dziedzinę
Publikacja, która zmieniła kierunek rozwoju tej dziedziny, ukazała się w 2007 roku. Jej autorami byli Ohsawa i współpracownicy. Badali oni gazowy wodór w stężeniu 2% przy ciśnieniu atmosferycznym; stężenie to celowo utrzymano poniżej wynoszącego około 4% progu palności. Najpierw przeprowadzili badania na hodowli komórkowej, a następnie w szczurzym modelu ogniskowego niedokrwienia i reperfuzji mózgu — rodzaju uszkodzenia, do którego dochodzi po udarze oraz po przywróceniu przepływu krwi. Główna teza dotyczyła mechanizmu działania: wydawało się, że wodór selektywnie neutralizuje rodnik hydroksylowy, jedna z bardziej niszczących reaktywnych form tlenu, oszczędzając w dużej mierze inne reaktywne formy tlenu wykorzystywane przez organizm do zwykłego sygnalizowania w komórkach (źródło: Huang, 2016). Pełniejsze omówienie samego mechanizmu przeciwutleniającego znajdziesz w naszym wyjaśnieniu, czym właściwie jest wodór cząsteczkowy — opisano go tam dokładniej, niż pozwala na to artykuł historyczny.
Co wykazało badanie z 2007 roku, a czego nie wykazało
Wynik, odczytany dosłownie, pokazał, że określone niskie, niepalne stężenie gazowego wodoru ograniczyło uszkodzenia oksydacyjne w hodowanych komórkach i szczurzym modelu udaru, za sprawą wiarygodnego i możliwego do sprawdzenia mechanizmu. Nie był to pierwszy opisany efekt ochronny w modelu zwierzęcym; mniejsze badanie Ghariba i współpracowników z 2001 roku wykazało już, że hiperbaryczny wodór zmniejsza wywołany przez pasożyty stan zapalny wątroby u myszy. Wyróżnikiem badania z 2007 roku było połączenie jasnego mechanizmu, praktycznej metody podawania niewymagającej podwyższonego ciśnienia oraz modelu udaru, który inni badacze od razu uznali za istotny z klinicznego punktu widzenia. Równie ważne jest precyzyjne określenie, czego ta publikacja nie dowiodła: było to badanie hodowli komórkowej i szczurów, nie mówiło nic bezpośrednio o pacjentach po udarze, a testowano w nim laboratoryjny protokół podawania gazu, nie żaden produkt konsumencki. Wszystkie późniejsze twierdzenia dotyczące wodoru u ludzi opierają się na tym punkcie wyjścia, a nie na potwierdzeniu uzyskanym w badaniach z udziałem ludzi w tamtym czasie.
Od szczurów do garstki pacjentów: jak powoli przybywało dowodów z udziałem ludzi
Badania z udziałem ludzi postępowały znacznie wolniej niż zainteresowanie pracami laboratoryjnymi, które pojawiło się po 2007 roku. W jednej z bardziej przejrzystych prób zbadania wdychanego wodoru u ludzi podano go pięciu dorosłym pacjentom w śpiączce, krótko po resuscytacji z powodu pozaszpitalnego zatrzymania krążenia. Otrzymywali oni jednocześnie standardowe leczenie obejmujące kontrolę temperatury, stosowane u takich pacjentów; nie było grupy porównawczej, która pozwoliłaby ustalić, co wydarzyłoby się w innych okolicznościach. U czterech pacjentów, u których przyczyną zatrzymania krążenia były problemy kardiologiczne, spadły wskaźniki stresu oksydacyjnego, ale wskaźniki stanu zapalnego zmieniły się nieznacznie. Sami badacze opisali efekt jako „nieokreślony z powodu niedociągnięć metodologicznych” i zaapelowali o przeprowadzenie większych, kontrolowanych badań (źródło: Tamura i in., 2020). Przegląd tej dziedziny z 2013 roku pokazuje, jak wczesny jest to nadal etap: w tamtym czasie na całym świecie aktywnie zarejestrowana była tylko jedna próba kliniczna terapii wodorem cząsteczkowym, dotycząca urazu związanego ze sportem (źródło: Dixon i in., 2013).
Wdychanie to tylko jedna z dróg podawania badanych przez naukowców; szersza literatura obejmuje picie wody z rozpuszczonym wodorem, kąpiele wodorowe, dożylnie podawany roztwór soli fizjologicznej z rozpuszczonym wodorem, krople do oczu z roztworem soli fizjologicznej i wodoru oraz próby zwiększania produkcji wodoru przez bakterie jelitowe (źródło: Ohta, 2011). Jeśli zastanawiasz się nad wyborem inhalacji zamiast najczęściej spotykanej przez ludzi metody picia wody wodorowej, nasze porównanie inhalacji wodoru i picia wody wodorowej przedstawia, pod kątem czego badano każdą z tych metod.
Co ta historia mówi, a czego nie mówi o inhalatorze stojącym na twoim blacie
W żadnym z omówionych wyżej badań nie testowano konkretnego konsumenckiego urządzenia do inhalacji; badano gaz o określonym stężeniu, w warunkach laboratoryjnych lub na bardzo małej grupie hospitalizowanych pacjentów. Urządzenie takie jak Aparat do inhalacji wodorowej Hydrion Zenith, którego strona produktowa podaje zakres wydajności od 300 do 1800 ml/min i czystość wodoru 99,99% w trybach czystego H₂ oraz mieszanki H₂/O₂, albo Urządzenie do inhalacji wodorowej Hydrion Titan, jest konstruowane i sprzedawane na podstawie takich parametrów, a nie tego, że odtworzyło wynik któregokolwiek z badań przedstawionych na tej osi czasu. Historia badań pomaga zrozumieć, skąd wziął się ten pomysł i jak skromne są nadal dowody z udziałem ludzi; nie zastępuje sprawdzenia, co podano w karcie specyfikacji konkretnego urządzenia, i nie stanowi podstawy do oczekiwania określonego efektu zdrowotnego jego używania. Jeśli dopiero zaczynasz codziennie wdychać gazowy wodór, nasz poradnik dla początkujących o inhalacji wodorem omawia praktyczne kwestie, a nasz poradnik zakupowy dotyczący wyboru urządzenia do inhalacji wodorem pokazuje, jak porównywać takie modele według ich własnych parametrów.