Jak wodór działa na utratę tłuszczu?
Poprawa metabolizmu poprzez regulację peptydu-1 podobnego do glukagonu (GLP-1), irisin i proliferatora peroksysomu receptora gamma koaktywatora 1α (PGC-1α) To tylko hipoteza! Rosnąca częstość występowania otyłości i chorób niezakaźnych stała się głównym globalnym problemem zdrowotnym, co powoduje wysoką zachorowalność i śmiertelność. Choroby te nie tylko nakładają ciężkie obciążenie dla systemów opieki zdrowotnej, ale także wpływają na jakość życia ludzi na całym świecie. W miarę wzrostu tych wyzwań istnieje pilna potrzeba zbadania skutecznych, ekonomicznych i dostępnych opcji leczenia. Chociaż tradycyjne interwencje farmaceutyczne wykazały pewną skuteczność, często mają ograniczenia, w tym skutki uboczne i/lub wysokie koszty, co podkreśla znaczenie badania alternatywnych lub uzupełniających się podejść w celu rozwiązania tych złożonych problemów zdrowotnych. Suplementy diety oferują obiecujące uzupełniające się podejście do leczenia, wpływając na szlaki metaboliczne. Ostatnie postępy w badaniu regulacji metabolicznej, w tym roli hormonów jelitowych, takich jak peptyd-1 podobny do glukagonu (GLP-1), otworzyły nowe możliwości innowacyjnych podejść do leczenia. Mając na uwadze ten cel, proponujemy wodór (H₂) jako potencjalną strategię wspomagającą w leczeniu otyłości i powiązanych chorób niezmiennych. Wodór jest gazem medycznym, którego właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne i sygnalizacyjne zostały szeroko wykazane w ponad 1000 badaniach w ponad 100 modelach choroby. Wykazał znaczący wpływ na poprawę klinicznych punktów końcowych i markerów zastępczych, od chorób metabolicznych po przewlekłe ogólnoustrojowe choroby zapalne. Na przykład 6-miesięczne randomizowane badanie kliniczne z udziałem 1088 pacjentów z cukrzycą typu 2 (T2DM) otrzymując standardową terapię przeciwcukrzycową, z których niektóre uzupełniały wziewne wodór, a niektórzy tego nie zrobiły, wykazało, że długoterminowe stosowanie wodoru znacznie ulepszało kluczowe parametry metaboliczne. W szczególności pacjenci w grupie wodoru mieli obniżony poziom hemoglobiny glikowanej, glukozy na czczo i całkowitego cholesterolu, podczas gdy modelu homeostazy ocena insulinooporności (HOMA-IR) i homeostazy ocena wskaźników funkcji komórek beta (HOMA-β) poprawiono, podkreślając potencjalny wpływ leczenia wodoru na metaboliczne zdrowie. W powiązanym badaniu nasz zespół badawczy przeprowadził metaanalizę wykazującą potencjał wody bogatej w wodór (HRW) na profilach lipidów w populacjach klinicznych. Nasze wyniki wykazały, że całkowitego poziomu cholesterolu, lipoproteiny o niskiej gęstości i trójglicerydów znacznie spadły po interwencji wody bogatej w wodór. Wyniki te podkreślają kluczową rolę wodoru w zdrowiu metabolicznym, co wskazuje, że wodór może nie tylko regulować profile lipidowe, ale może również wpływać na insulinę i grelinę, dwa kluczowe hormony, które są niezbędne do regulacji cukru we krwi. Jeden z głównych mechanizmów wyjaśniających wpływ wodoru na insulinę obejmuje regulację aktywowanego przez proliferator peroksysomu koaktywatora receptora 1α (PGC-1α). Na przykład wczesne badania wykazały, że podawanie mężczyzn DB/DB myszy cukrzycowych picie wody bogatej w wodór przez dwa tygodnie zwiększyło ekspresję PGC-1α i znacząco wpłynęło na ich profil metaboliczny. Ponadto potencjalny regulacyjny wpływ wody bogatej w wodór na ekspresję PGC-1α może być również powiązany z irysiną, aktyną uwalnianą do krwi przez rozszczepienie białka 5 zawierającego domenę 5 (FNDC5). Ekspresja PGC-1α w mięśniach stymuluje zwiększoną ekspresję FNDC5, która z kolei bezpośrednio wpływa na krążące poziomy iriny. Irisin zwiększa aktywność metaboliczną adipocytów i miocytów, a także ma wpływ ochronny na otyłość, oporność na insulinę i bezalkoholową chorobę wątroby tłuszczowej, a te korzyści metaboliczne są związane z markerami zapalnymi. Sugeruje to, że irisin może być zaangażowany w regulację odpowiedzi zapalnych i jest prawdopodobne, że ten mechanizm związany z irysiną częściowo wyjaśnia działanie przeciwzapalne i przeciwutleniające wodoru. Możliwe połączenie między wodorem a irysiną może znacząco zmienić perspektywę badawczą zastosowania wodoru. W ostatnich latach badania terapeutyczne na GLP-1 zwróciły uwagę. Badania wykazały, że leczenie agonistami receptora GLP-1 może przynieść wiele korzyści, w tym lepsze wyniki sercowo-naczyniowe, zmniejszoną śmiertelność i poprawę czynności nerek u pacjentów z cukrzycą typu 2. Ponadto agoniści receptora GLP-1 mogą promować utratę masy ciała u osób z nadwagą i otyłością, niezależnie od tego, czy mają cukrzycę typu 2. Dlatego znalezienie metod leczenia lub suplementów, które mogą regulować wydzielanie GLP-1, stało się przedmiotem badań metabolicznych. Wodór może wpływać na wydzielanie GLP-1 przez wiele szlaków, w tym te obejmujące PGC-1α i mikroflorę jelit, potencjalnie wzmacniając jej działanie. PGC-1α jest przede wszystkim znany ze swojego udziału w biogenezie mitochondriów, utlenianiu kwasów tłuszczowych i regulacji homeostazy energetycznej w wielu tkankach, w tym w wątrobie, mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej. Jego aktywacja może wpływać na szlaki metaboliczne, które mogą przecinać się z tymi regulowanymi przez GLP-1. Na przykład wpływ GLP-1 na poprawę akumulacji tłuszczu wątroby może obejmować szlaki związane z funkcją mitochondriów i metabolizmem tłuszczu, które są obszarami, w których PGC-1α odgrywa kluczową rolę. Ponadto badania wykazały, że GLP-1 może regulować mitochondrialny gen ochronny PGC-1α. GLP-1 zwiększa ekspresję PGC-1α poprzez regulację w dół miR-23a, hamując w ten sposób apoptozę hepatocytów. Ponadto zwiększa również aktywność mitochondrialnego białka 2, które zmniejsza apoptozę poprzez łagodzenie stresu mitochondrialnego, dodatkowo podkreślając powiązaną rolę tych szlaków w ochronie komórek. Natomiast wodór odgrywa rolę w regulacji mikroflory jelitowej, tym samym pośrednio wpływając na wydzielanie GLP-1. Badania wykazały, że krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) mogą modulować uwalnianie hormonów jelit, w tym wyzwalając wydzielanie GLP-1. Niektóre bakterie jelit stymulują uwalnianie GLP-1 poprzez wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, takich jak maślan, o których wiadomo, że aktywują komórki L wytwarzające GLP-1 w jelicie. Poprzednie badanie wykazało, że suplementacja wodoru przez 12 tygodni u 10 osób z nadwagą w średnim wieku (z których 5 to kobiety) zmieniło poziom krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, zwłaszcza propionian i maślan. Promując zdrowe środowisko mikrobiologiczne jelit, wodór może zwiększyć produkcję krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, promując w ten sposób wydzielanie GLP-1 i poprawiając regulację metaboliczną. W miarę pojawiania się coraz większej liczby dowodów rola wodoru w regulacji wydzielania GLP-1 poprzez działanie przeciwzapalne, regulację mikroflory jelit i zwiększenie PGC-1α stanowi obiecujący kierunek badań metabolicznych. Podsumowując, uważamy, że wodór może być cennym leczeniem wspomagającym pacjentów z chorobami metabolicznymi (patrz ryc. 1). Konieczne są jednak dalsze badania podstawowe i eksperymentalne w celu wyjaśnienia mechanizmu działania i poszerzenia jego potencjału terapeutycznego w leczeniu chorób, takich jak cukrzyca typu 2, otyłość i zespół metaboliczny.
Rycina 1: Regulacja za pośrednictwem wodoru PGC-1α, irisin i ekspresji GLP-1. Wpływ gazu wodorowego (H2) na zdrowie metaboliczne są wieloaspektowe. Po pierwsze, H2 zwiększa aktywność aktywowanego przez proliferator peroksysomu receptora koaktywatora gamma 1α (PGC-1α), który następnie promuje wytwarzanie tęcznic poprzez szlak 5 (FNDC5) białka 5 (FNDC5). Ponadto PGC-1α tworzy dodatnią pętlę sprzężenia zwrotnego z peptydem-1 podobnym do glukagonu (GLP-1), który razem ma korzystny wpływ na zdrowie metaboliczne. Ponadto H2 ma pozytywny wpływ na mikroflorę jelit, promując produkcję krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), zwłaszcza maślan i propionian. Wykazano, że te SCFA zwiększają wydzielanie GLP-1, tworząc dodatnie pętlę sprzężenia zwrotnego, która dodatkowo popiera regulację metaboliczną. Stworzony z Adobe Photoshop CS6.