La inflamación y la oxidación son la base patológica común de muchas enfermedades. Como son de base patológica, tienen valor preventivo. La medicina de hidrógeno, como una herramienta para combatir el daño oxidativo e inflamatorio, es muy adecuado para prevenir la ocurrencia y el deterioro de las enfermedades.
Echemos un vistazo al papel preventivo que las moléculas de hidrógeno pueden desempeñar bajo la patogénesis de diferentes enfermedades inflamatorias. Son cáncer, ERC de enfermedad renal crónica, diabetes tipo 2, hepatitis, enfermedad de Parkinson, enfermedad de Alzheimer e hipertensión.
1. Cáncer
Ahora se sabe que no es solo el cáncer y la proliferación de células tumorales lo que causa cáncer, sino que esta proliferación celular ocurre en un microambiente rico en células inflamatorias y promotores de daños en el ADN, y estos factores inflamatorios promueven el riesgo de cáncer. Las células tumorales producen varias citocinas que atraen a los glóbulos blancos, como neutrófilos y macrófagos, y las células cancerosas también producen varias citocinas proinflamatorias.
Se ha confirmado que el riesgo de cáncer en realidad aumenta con la exposición a diversas infecciones, lo que estimula que estos glóbulos blancos son más activos para combatir los patógenos, por lo que se puede producir un oxígeno más reactivo, lo que conduce al daño del ADN en las células proliferantes. Del mismo modo, el peróxido de hidrógeno, una fuente de · OH, también puede penetrar la membrana nuclear e ingresar al núcleo celular. Cuando los radicales libres se generan por la reacción de Fenton en el núcleo celular, la cadena de ADN se escinde, causando mutaciones genéticas. Dado que el hidrógeno también puede penetrar en la membrana nuclear, puede eliminar el · OH producido en el núcleo celular y proteger el ADN del daño causado por · OH. Este daño en el ADN puede conducir a varias mutaciones genéticas permanentes, que aumentan el riesgo y promueven la propagación tumoral en la etapa de "inicio" del cáncer.
También se ha informado que las principales vías inflamatorias implican la activación de factores de transcripción como el transductor de señal y el activador de la transcripción 3 (STAT3) y NF-KB, así como la activación de los inflamasomas NLRP3, todos los cuales pueden ser inhibidos o bloqueados por hidrógeno. Aunque los tratamientos modernos son relativamente efectivos para reducir la mortalidad por cáncer, todavía existen limitaciones importantes, incluida la necesidad de un tratamiento personalizado del cáncer y la aparición de efectos secundarios graves. En consecuencia, el hidrógeno, como un nuevo tipo de fármaco de tratamiento del cáncer, puede prevenir la carcinogénesis y la activación de NLRP3 y reducir la inflamación crónica al eliminar · oh que induce el daño del ADN en las células tumorales e inhibiendo la activación de NF-KB sin ningún efecto secundario.
2. Enfermedad renal crónica (ERC)
La ERC es una de las principales causas de muerte en todo el mundo, y se estima que más del 10% de la población mundial se ve afectada por esta enfermedad. La ERC es un "asesino silencioso" típico que se desarrolla con el tiempo con la disfunción renal, pero no muestra síntomas obvios hasta la etapa tardía cuando la función renal es inferior al 10%, y las únicas opciones de tratamiento son la diálisis y el trasplante de riñón.
Sabemos que las células que componen el riñón tienen más mitocondrias que las células en otros órganos porque requieren más energía para filtrar la sangre y, por lo tanto, consumen más oxígeno en el proceso de producción de energía. Más consumo de oxígeno significa que las células renales tienen un mayor riesgo de estrés oxidativo. Además, el riñón es un órgano importante asociado con la liberación de desechos metabólicos, toxinas y patógenos en la sangre. Por lo tanto, el inflamasoma NLRP3 es muy fácil de activarse en el riñón debido a la exposición continua de los patógenos en el torrente sanguíneo para ser reconocidos por macrófagos y neutrófilos.
En los últimos años, se ha informado que la activación del inflamasoma NLRP3 está directamente involucrada en la liberación de citocinas proinflamatorias IL-1β e IL-18 en el riñón y la piroptosis (muerte celular inflamatoria) de células inmunes renales. Además, NLRP3 regula la apoptosis de las células epiteliales tubulares renales al interactuar con las mitocondrias, donde NLRP3 media la producción de especies reactivas de oxígeno a través del estrés oxidativo, induciendo mitofagia.
El hidrógeno muestra buenas perspectivas como agente protector para la ERC. La permeabilidad y la difusividad de las moléculas diatómicas permiten que el hidrógeno fluya la sangre a través del cuerpo, lo que permite que se filtren a los riñones y penetre en las mitocondrias de las células renales. Al eliminar selectivamente · OH producido por las mitocondrias renales, el hidrógeno previene la autofagia mitocondrial renal, regulando así la activación de inflamasomas NLRP3 a través de especies reactivas de oxígeno y controlando la liberación de citocinas proinflamatorias. Debido a su efecto sobre la raíz inflamatoria crónica de NLRP3, el hidrógeno es una nueva herramienta para prevenir la disfunción renal y la aparición de enfermedad renal crónica.
3. Diabetes tipo 2
Más de 450 millones de personas en todo el mundo tienen diabetes, de las cuales alrededor del 90% tienen diabetes tipo 2. Se estima que para 2035, más de 600 millones de personas tendrán diabetes tipo 2, y el riesgo de esta enfermedad aumenta con la edad, la predisposición genética/epigenética, la sobrecarga y la falta de ejercicio.
La causa de la diabetes tipo 2 es la incapacidad de las células beta pancreáticas para secretar suficiente insulina para eliminar la glucosa de la sangre. Como resultado, los niveles de azúcar en la sangre aumentan lentamente, lo que lleva al desarrollo de la diabetes. Muchos mecanismos están asociados con la reducción de la secreción de insulina, muchos de los cuales están relacionados con procesos inflamatorios.
El hidrógeno juega un papel clave en ambos mecanismos como un eliminador selectivo de especies reactivas de oxígeno y la prevención de la vía NF-KB. Los tratamientos actuales para la diabetes incluyen una amplia variedad de tratamientos, incluidos el ejercicio regular y las restricciones dietéticas para mantener la salud e inyecciones de insulina en la sangre para reducir los niveles de azúcar en la sangre. El hidrógeno ofrece un nuevo método de tratamiento que solo requiere inhalación de hidrógeno para mitigar el riesgo de diabetes tipo 2.
IV. Hepatitis
Se estima que alrededor de 325 millones de personas tienen hepatitis B y/o C, las dos formas más comunes de hepatitis, pero es extremadamente raro que los síntomas obvios sean diagnosticados con la enfermedad. Existen vacunas para los virus de la hepatitis A y B en personas que son particularmente susceptibles a la enfermedad, pero las vacunas para el virus de la hepatitis C no lo son. En contraste, hay tratamientos para la hepatitis C, pero no hay tratamientos para la hepatitis A y B. Por lo tanto, un tratamiento universal y medidas preventivas para combatir esta enfermedad carecen severamente.
En estudios recientes, los modelos de ratón con activación constitutiva de NLRP3 mostraron niveles más altos de inflamación hepática grave que aquellos sin esta mutación. Además, se sabe que la activación de NLRP3 conduce a la piroptosis de los hepatocitos y la inflamación hepática, que proporciona un nuevo objetivo terapéutico para el tratamiento de enfermedades hepáticas inflamatorias. De hecho, se ha demostrado que los inhibidores selectivos de NLRP3, como MCC950 y NR1D1, reducen los niveles de inflamación en estos modelos de ratones, evitando así la hepatitis intrahepática. Dada la capacidad de hidrógeno para modular la activación de NLRP3, es fácil imaginar que la inhalación del gas inerte puede actuar como un agente protector contra la hepatitis al inhibir la inflamación crónica en el hígado.
5. Enfermedad de Alzheimer
Aproximadamente 44 millones de personas sufren de la enfermedad de Alzheimer (EA), la enfermedad neurodegenerativa más común del mundo. La EA es causada por la activación de la microglia por los péptidos β (Aβ) amiloides, y la principal causa conocida es la neuroinflamación cerebral, lo que puede conducir a síntomas como pérdida de memoria, confusión y dificultad en el dictado.
Muchos estudios han demostrado que los niveles elevados de IL-1β están asociados con la deposición de Aβ, que está controlada por la actividad de los inflamasomas CAPASE-1 y NLRP3. De hecho, un modelo de AD de ratón mostró que la actividad reducida del inflamasoma NLRP3 en realidad se asoció con una deposición reducida de Aβ, reduciendo así el riesgo de EA. La EA se conoce como deterioro cognitivo leve (DCL), una etapa presintomática antes de que cualquier síntoma característico se convierta en una enfermedad diagnosticada. En estudios clínicos anteriores, se ha demostrado que el hidrógeno trata a DCL, por lo que el gas inerte presenta nuevas perspectivas como agente protector contra la EA.
El hidrógeno puede penetrar en la barrera hematoencefálica y puede eliminar las especies de oxígeno reactivas en exceso producidas en el cerebro para prevenir la activación de los inflamasomas NLRP3, reduciendo así la deposición de Aβ, similar al efecto de la aduhelm. Además, sabemos que el hidrógeno es una sustancia inherentemente segura en el cuerpo humano y no causa efectos secundarios cuando borra · oh en el cerebro. Por lo tanto, incluso en comparación con el aduhelm de fármacos de la FDA recientemente aprobado, el hidrógeno puede servir como un nuevo agente protector contra la EA al atacar la inflamación crónica que puede ser causada por la deposición de Aβ y prevenir la patogénesis de la enfermedad sin efectos secundarios al paciente.
6. Enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común, que afecta a más de 10 millones de personas en todo el mundo. Se caracteriza por la pérdida de neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra del cerebro medio, lo que resulta en una deficiencia en los niveles y síntomas de dopamina como temblores, trastornos del movimiento y dificultad para hablar.
Aunque la causa directa de la enfermedad aún no se ha descubierto, los estudios recientes han demostrado que la pérdida de componentes del inflamasoma NLRP3 que activa la microglia, lo que a su vez conduce a la producción de IL-1β en el cerebro, conduce a un mayor riesgo de PD. En otras palabras, el inflamasoma NLRP3 y sus componentes se expresan altamente en la microglia de pacientes con EP y están regulados por la proteína α-sinucleína y las especies de oxígeno reactivo mitocondrial. Además, sabemos que la mitofagia inducida por el estrés oxidativo en las neuronas dopaminérgicas también juega un papel importante en la patogénesis de la EP, con anomalías mitocondriales y disfunción que conduce a una disminución significativa en la producción de energía y la producción no controlada de especies reactivas de oxígeno, que en el giro conducen a la apoptosis mitocondrial en los neurones de dopamina. Similar a AD, la EP también es causada por la neurodegeneración, por lo que no hay cura.
Teniendo en cuenta la importancia de la prevención de la enfermedad, el hidrógeno se usa como un agente protector nuevo que puede modular la activación de NLRP3 y también es un carroñero selectivo para prevenir el estrés oxidativo en las neuronas dopaminérgicas. Dado que el hidrógeno, un gas inerte, puede penetrar la barrera hematoencefálica, tiene grandes perspectivas para prevenir la EP, a diferencia de la mayoría de los medicamentos cerebrales contemporáneos.
Vii. Hipertensión
Se estima que más de 1.13 mil millones de personas en todo el mundo sufren hipertensión, que se define como una presión arterial sistólica por encima de 140 mmHg y la presión arterial diastólica por encima de 90 mmHg. Sin embargo, como un "asesino silencioso" típico, las personas generalmente ignoran su existencia porque no hay síntomas obvios.
En los humanos, la presión arterial es controlada por el sistema renina-angiotensina-aldosterona (RAAS) y el sistema nervioso simpático a través de la liberación de hormonas que regulan la presión arterial. Cualquier anormalidad en la función homeostática de estos sistemas interrumpe la liberación de hormonas, afectando así la regulación de la presión arterial. Se ha informado que la alta ingesta de sal puede inducir la inflamación mediada por NLRP3 en el cerebro, y el hipotálamo controla los RAA y el sistema nervioso simpático se encuentra en el hipotálamo. Como resultado, la neuroinflamación conduce a la excitación del nervio simpático y la activación de RAAS, la secreción de hormonas excesivas y, por lo tanto, aumenta la presión arterial.
Debido a su pequeño diámetro molecular, una propiedad característica del hidrógeno es que puede pasar a través de la barrera hematoencefálica. Por lo tanto, el hidrógeno inhalado puede fluir a través de la sangre al cerebro para prevenir la neuroinflamación y, por lo tanto, el hidrógeno puede regular los RAA y el sistema nervioso simpático para prevenir la hipertensión.
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