Kaj se zgodi z vodikovim plinom po vdihu? Absorpcija, izdih in H2, ki ga že proizvaja vaše črevesje

Ko vodikov plin doseže pljuča, v nekaj trenutkih preide v krvni obtok, se kratek čas prenaša po telesu in se nato z izdihom skozi ista pljuča znova izloči, saj je premajhen in kemično premalo reaktiven, da bi ga telo shranilo ali razgradilo. To ni značilno samo za inhalacijo: črevesne bakterije nenehno proizvajajo isto molekulo kot običajen stranski produkt prebave ogljikovih hidratov, ta pa telo zapusti na enak način – z dihom. Prav to skupno pot izločanja meri vodikov dihalni test.

• Vodik zaradi svoje velikosti in kemijskih lastnosti hitro prehaja skozi pljuča, ne pa zaradi kakšnega posebnega načina dovajanja – majhen, nepolaren plin, ki je slabo topen, hitro difundira skozi membrano ne glede na svoj izvor.
• Ne pride do shranjevanja. Vodik se ne prebavlja, presnavlja ali zadržuje kot hranilo, zato ga dihanje še naprej izloča, dokler ga dovaja vir.
• Črevesje že vsak dan proizvaja vodikov plin kot običajen produkt bakterijske fermentacije, vodikov dihalni test pa je zasnovan posebej za njegovo zaznavanje v izdihanem zraku.
• ml/min in ppm merita različni stvari. Podatek o pretoku naprave ne napoveduje, koliko vodika se pojavi v krvi ali izdihanem zraku, zato teh dveh številk ni mogoče neposredno primerjati.

Kakšen plin pravzaprav vdihavate

Vodik (H2) je najmanjša in najlažja molekula, kar jih obstaja, med njegovima atomoma pa ni neravnovesja naboja, zato je nepolaren. Ti dve lastnosti v veliki meri določata njegovo obnašanje, ko je v telesu. Slabo se topi v vodi in krvi – nasičena raztopina v običajnih fizioloških razmerah vsebuje le približno 0,8 mmol/L oziroma okoli 1,6 ppm (vir: Molekularni vodik pri zdravljenju pljučnih bolezni). V istem preglednem članku je navedeno, da je vodik v celicah sesalcev na splošno inerten ter reagira predvsem z omejenim naborom močnih oksidantov, ne pa z običajnimi celičnimi snovmi.

Prav ta kombinacija – majhnost, nepolarnost in kemična neaktivnost – pojasni, zakaj se vodik ne obnaša kot hranilo, ki ga telo absorbira in predela, ali kot zdravilo, ki se veže na receptor in se presnovi. Obnaša se bolj kot plin, ki prehaja skozi sistem za izmenjavo plinov – prav temu so namenjena pljuča.

Od nosne kanile do krvnega obtoka: kako se premika vdihani vodik

Majhne, nepolarne molekule prehajajo skozi biološke membrane z zelo majhnim uporom, isti pregledni članek pa navaja, da vodik »zlahka in hitro doseže pljučne celice ter lahko deluje neposredno na pljuča« (vir: Molekularni vodik pri zdravljenju pljučnih bolezni). V praksi to pomeni, da vdihani vodik za prehod v krvni obtok ne potrebuje prebave ali prenašalnega mehanizma, kot ga potrebuje hrana; difundira neposredno skozi tanko membrano, ki ločuje zrak v pljučih od krvi v okoliških kapilarah.

Ker ga nič ne presnavlja ali shranjuje, se med posameznimi inhalacijami v telesu ne kopiči. Plin se bodisi še naprej prenaša zaradi difuzije, ki jo poganja trenutna razlika v koncentraciji med vdihanim zrakom in krvjo, bodisi ga sploh ni. To je bistveno drugače kot pri prehranskem dopolnilu, ki se več dni kopiči v tkivu.

Zakaj načina »čisti« in »mešani« ne spremenita delovanja samega vodika

Naprave za inhalacijo pogosto ponujajo način s čistim H2 in način z mešanico H2+O2 pri enakem pretoku, zato je pomembno pojasniti, kaj ta izbira dejansko spremeni. Spremeni, kaj poleg vodika ob posameznem vdihu potuje v pljuča – čisti vodik ali mešanica vodika in kisika. Ne spremeni pa načina, kako sama molekula vodika prehaja skozi pljuča. To je nastavitev naprave in izhodnega pretoka, ne razlika v osnovni biologiji.

Kako zapusti telo: z izdihom

Izmenjava plinov v pljučih ves čas poteka v obe smeri skozi isto membrano: kisik neprekinjeno difundira v pljuča, ogljikov dioksid pa iz njih, z vsakim vdihom in izdihom. Majhen, slabo topen plin, kot je vodik, sledi isti dvosmerni poti. Ko vir, iz katerega vdihavate, preneha dovajati nov vodik, se koncentracijski gradient, ki ga je potiskal v kri, obrne in ista difuzija, ki ga je prinesla v telo, ga začne z izdihanim zrakom odnašati nazaj ven.

V tem članku temu procesu ne bomo pripisali točno določenega časa izločanja, saj noben preverjen vir tega ne meri dovolj natančno pri ljudeh, ki vdihavajo vodik, da bi lahko tak podatek odgovorno navedli. Dobro je podprt mehanizem: ker vodika ne razgrajuje presnovna pot in ga ne zadržuje mesto za shranjevanje, je izdih glavni način, kako zapušča telo. To je skladno s kemično inertnostjo plina, ne pa s kakšno številko, značilno za določeno napravo. Prav ta skupna pot izločanja – dih – pojasni tudi, zakaj je mogoče zaznati isto molekulo, ko jo telo proizvaja samo. To je naslednji del zgodbe.

Vodik, ki ga že proizvaja vaše črevesje – in kako vemo, da je tam

Človeško telo nima encima, ki bi proizvajal vodikov plin. Edini notranji vir so bakterijska fermentacija, predvsem črevesne bakterije, ki razgrajujejo ogljikove hidrate, ki se prej v črevesju niso v celoti prebavili ali absorbirali (vir: Vodikov dihalni test, Wikipedia). Ta fermentacija pri večini ljudi večino časa poteka na določeni ravni, vodik, ki pri tem nastane, pa difundira v kri in telo zapusti z izdihom po isti poti, opisani zgoraj. Vodikov dihalni test je namenjen prav zaznavanju tega signala.

Sam test je preprost: najprej se na tešče odvzame začetni vzorec izdihanega zraka, nato pacient spije testni sladkor – laktulozo, laktozo ali fruktozo, odvisno od tega, kaj se preverja – zatem pa se vzorci izdihanega zraka odvzemajo v določenih časovnih presledkih, običajno vsakih 15 do 60 minut v obdobju od ene do več ur, odvisno od vrste testa. Povišanje za približno 20 ppm ali več nad najnižjo predhodno izmerjeno vrednostjo se na splošno razume kot pozitiven rezultat, kar pomeni, da nekje na merjenem območju poteka bakterijska fermentacija tega sladkorja (vir: Vodikov dihalni test, Wikipedia).

Kaj pravzaprav meri pozitiven rezultat dihalnega testa

Pozitiven rezultat zdravniku pove, da so ogljikovi hidrati dosegli črevesne bakterije, ki jih lahko fermentirajo v vodik. To je koristno pri preiskovanju stanj, kot sta malabsorpcija ogljikovih hidratov ali prekomerna bakterijska razrast v tankem črevesu. Ne pove pa ničesar o inhalacijski seji, napravi ali izdelku, ki ga je bralec kupil – gre za diagnostično orodje, ki temelji na biološkem procesu, ki v črevesju poteka sam od sebe, ne glede na to, ali vdihavate vodik ali ne. Če vas zanima, kaj tak rezultat pomeni za vaše zdravje, se o tem pogovorite z zdravnikom; ta članek ni namenjen razlagi rezultatov.

Črevesje ne proizvaja pri vseh enakega plina

Črevesna flora se med ljudmi razlikuje do te mere, da vodik ni produkt, ki bi nastajal pri vseh. Približno 35 % ali več ljudi ima bakterije, ki namesto vodika ali poleg njega proizvajajo metan, pri manjši skupini pa test ne pokaže zaznavnega porasta ne enega ne drugega plina (vir: Vodikov dihalni test, Wikipedia). Razlika je odvisna od tega, katere bakterijske vrste v posameznem debelem črevesu izvajajo fermentacijo, in ne od tega, ali prebava nekoga deluje normalno. Gre za razlike med ljudmi v mikrobni združbi črevesja, ne pa za samostojen pokazatelj zdravja.

Vdihani vodik in vodik iz črevesja: ista molekula, različen vir in obseg

Kemično gledano ni razlike med vodikom, ki izvira iz kanile, in vodikom, ki izvira iz debelega črevesa. Difuzija skozi membrano ne preverja, od kod prihaja molekula plina, zato pljuča z obema ravnajo enako, ko sta v dihalnih poteh ali krvnem obtoku.

Razlikujeta se predvsem po tem, kako in za kakšen namen ju merimo. Dihalni testi poročajo o delcih na milijon plina, zaznanega v izdihanem zraku; gre za podatek o koncentraciji, vezan na določen diagnostični protokol. Naprave za inhalacijo imajo naveden pretok v mililitrih na minuto, kar opisuje izhod naprave, ne koncentracije v telesu. Ena vrednost se ne pretvori v drugo, višja vrednost ml/min na napravi pa ne pove, koliko vodika bo v krvi ali izdihanem zraku – opisuje le količino plina, ki jo naprava dovaja na minuto.

Za lažjo predstavo pomaga primerjava obsega. Odrasla oseba v mirovanju pri običajnem dihanju premakne približno 5 do 8 litrov zraka na minuto, pri lahki telesni dejavnosti pa približno 12 L/min (vir: Minutni volumen dihanja, Wikipedia). Pretok med inhalacijsko sejo, naj bo nekaj sto mililitrov na minuto ali večkrat toliko, je le majhen dodatek k stalni izmenjavi zraka, ne pa njena zamenjava.

Kaj je potrjeno in kaj ne

Vse, kar je opisano zgoraj – prehajanje skozi pljučno membrano, slaba topnost, bakterijska fermentacija in dihalni test, ki jo zaznava – sta dobro dokumentirani fiziologija in kemija. Odgovarja na fizično vprašanje, ki si ga zastavlja ta članek: kaj se dejansko zgodi z vodikom, ko ga vdihnete, in kako se v isto sliko umešča vodik, ki ga proizvaja vaše črevesje.

Ali vdihavanje vodika prinese določen zdravstveni učinek, je ločeno vprašanje od tega, kako se plin fizično premika po telesu, in ta članek o tem ne podaja trditev. V povzetkih trenutnih raziskav je navedeno, da klinična učinkovitost terapije z vodikom še ni potrjena, optimalni odmerki in cilji pa ostajajo nejasni (vir: Terapija z vodikom, Wikipedia). Če vas namesto tukaj opisanega mehanizma zanima širši pregled raziskav, je več podrobnosti na voljo v namenskem članku o tem, kaj je molekularni vodik. O različici, raztopljeni v vodi, ki se obnaša drugače kot plin, ki ga vdihavate, pa ločeno govori članek kako dolgo vodik ostane v vodi.

Ko poznate mehanizem, so številke na napravi za inhalacijo razumljivejše kot tehnični podatki naprave in ne kot biološki podatki. Naprava za inhalacijo vodika Hydrion Zenith ponuja sedem ravni izhodnega pretoka, od 300 do 1.800 ml/min, vsako pa je mogoče izbrati kot čisti H2 ali mešanico H2+O2. Ta razpon pove, koliko plina naprava dovaja na minuto, ne pa, kako se to primerja z vodikom, ki ga že proizvaja vaše črevesje, ali kako hitro se katerikoli od njiju izloči z izdihom.

Naprava za inhalacijo vodika Hydrion Titan omogoča še večji pretok, do 3.000 ml/min, kar pomeni le višjo vrednost istega podatka v ml/min, ne pa dokaza o drugačnem biološkem učinku. Če vas zanimajo prezračevanje in varne prostornine prostora za inhalacijsko sejo, je ta tema obravnavana v ločenem članku. Če je treba pojasniti enote, kot so ml/min, LPM, PPM in PEM, je pravi naslov slovarček izrazov za inhalacijo. Za praktičen prvi vpogled v to, kaj vključuje inhalacijska seja, je primeren naslednji korak začetniški vodnik po terapiji z inhalacijo vodika.