Влияние водорода на трансплантацию органов

Несмотря на достижения современной медицины, существует ряд заболеваний, единственным методом лечения которых является трансплантация органа. Данный тип оперативного вмешательства часто сопряжен с серьезными осложнениями, в частности, риском отторжения пересаженных тканей или органов.

По мнению ученых, именно окислительный стресс приводит к иммунологическим и неиммунологическим нарушениям в послеоперационном периоде. Образующиеся активные формы кислорода (АФК), такие как супероксидный анион O2-), перекись водорода (H2O2), гидроксильные радикалы (OH-) и пероксинитрит (ONOO-), провоцируют ряд патологических химических реакций. Происходит нарушение перекисного окисления липидов и энергетических процессов. Одновременно снижается уровень антиоксидантных маркеров (глутатион, супероксиддисмутаза и глутатионпероксидаза). [1]

Водород и окислительный стресс

Водород — один из самых распространенных химических элементов во Вселенной, он необходим для большинства биохимических реакций. На сегодняшний день убедительно доказана его роль как антиоксиданта при многих заболеваниях, травматических повреждениях, трансплантации органов.

Вводимый ингаляционно, растворенный в питьевой воде или в виде водного раствора водород связывает свободные радикалы, предотвращает апоптоз клеток, устраняет каскад воспалительных реакций. Одновременно с этим он легко проникает через биологические мембраны, внутриклеточно диффундирует в цитозоль, митохондрии и ядро, обеспечивая защиту ДНК.

Эффекты водорода при трансплантации

В Китае исследовалось терапевтическое действие молекулярного водорода на реакцию «трансплантат против хозяина». Данное патологическое состояние является одним из опаснейших осложнений после трансплантации гемопоэтических клеток и связано с образованием цитотоксических АФК.

Установлено, что H2 способен устранять окислительный стресс путем инактивации цитокинов, например, таких как фактор некроза опухоли-α (TNF-α), интерлейкинов и селективного связывания гидроксильных радикалов и пероксинитрита. У подопытных животных это улучшало клиническое течение синдрома и защищало от летального исхода. [2]

Водород оказался эффективным и при трансплантации участков кишечника. В научных экспериментах показано, что его ингаляции способствовали восстановлению моторной функции желудочно-кишечного тракта, защищали поверхность слизистой, уменьшали воспалительный процесс. Ученые объяснили это способностью H2 инактивировать группы ОН-путем образования воды. Кроме того, он предотвращает повреждение ДНК, поддерживает потенциал митохондриальных мембран и синтез АТФ, сохраняет клеточную морфологию. [3]

Влияние воды, обогащенной водородом, на окислительный стресс на фоне трансплантации также оценивалось японскими учеными. Водород оказывал антиоксидантное действие и тем самым препятствовал хронической аллотрансплантационной нефропатии. У подопытных животных с пересаженной почкой отмечалось лучшее состояние аллотрансплантата, чем в контрольной группе, их выживаемость была выше, наблюдалась прибавка в весе. [4]

Обнаружена способность водорода устранять окислительный стресс в донорских тканях. Водородсодержащий раствор, в котором находилось донорское сердце, уменьшал окислительное повреждение и количество факторов воспаления. [5], [6]

Другими учеными проведено исследование в отношении сосудистых трансплантатов. Установлено, что применение гидрогенизированной воды тормозило формирование неоинтимы и вторичной ишемии, подавляло воспалительные реакции. Это опять же объясняется антиоксидантными свойствами H2 и его способностью связывать АФК. [7]

Таким образом, водород обладает мощными антиоксидантными, цитопротекторными и противовоспалительными свойствами. В экспериментах он показал достаточно высокую эффективность в терапии посттрансплантационных осложнений. Особенно это касается такого грозного состояния, как «трансплантат против хозяина». Тем не менее, требуются еще дополнительные исследования для разработки методов его клинического применения.

Ссылки на оригиналы публикаций:

1. Arjang Djamali. Окислительный стресс как общий путь к хроническому тубулоинтерстициальному повреждению в аллотрансплантатах почек. Американское физиологическое общество, 01 AUG 2007 PubMed 17459952, doi.org/10.1152/ajprenal.00037.2007, https://www.physiology.org/doi/full/10.1152/ajprenal.00037.2007
2. Liren Qian, Jianliang Shen. Водородная терапия может быть эффективным и специфическим новым лечением для заболевания острого трансплантата против хозяина (РТПХ). Journal of Cellular and Molecular Medicine , National Natural Science Foundation of China. Grant Number: 81072241, Впервые опубликовано: 07 июня 2013 г., doi.org/10.1111/jcmm.12081
3. B. M. Buchholz, D. J. Kaczorowski, R. Sugimoto, R. Yang, Y. Wang, T. R. Billiar, K. R. McCurry, A. J. Bauer, A. Nakao. Ингаляция водородом улучшает окислительный стресс при трансплантации, вызванной кишечной травмой. Американский журнал трансплантации. Впервые опубликовано: 16 сентября 2008 г. doi.org/10.1111/j.1600-6143.2008.02359.x. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1600-6143.2008.02359.x
4. Cardinal JS1, Zhan J, Wang Y, Sugimoto R, Tsung A, McCurry KR, Billiar TR, Nakao A. Питьевая вода обогащенная водородом предотвращает хроническую нефропатию аллотрансплантата у крыс. Kidney Int. 2010 Jan;77(2):101-9. doi: 10.1038/ki.2009.421. Epub 2009 Nov 11. https://www.kidney-international.org/article/S0085-2538(15)54211-7/fulltext https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19907413?dopt=Abstract
5. SUN Xiang-dong,LU Fang-lin, CUI Yong,SUN Xue-jun, XU Zhi-yun. Водородсодержащий консервирующий раствор снимает окислительный стресс и воспалительное повреждение сердца донора крысы. Academic Journal of Second Military Medical University (第二军医大学学报)2010/30:9 PP.942-945, DOI: 10.3724/SP.J.1008.2010.00942. http://pub.chinasciencejournal.com/AcademicJournalofSecondMilitaryMedicalUniversity/13396.jhtml
6. Noda K, Shigemura N, Tanaka Y, Kawamura T, Hyun Lim S, Kokubo K, R. Billiar T, Bermudez K, Kobayashi H, Nakao A. Новый способ сохранения сердечных трансплантатов с использованием богатой водородом водяной бани. Международное общество трансплантации сердца и легких. Опубликовано Elsevier Inc.Февраль 2013 г. Том 32, выпуск 2, стр. 241-250. https://www.jhltonline.org/article/S1053-2498(12)01392-7/fulltext
7. Qiang Sun Tomohiro Kawamura Kosuke Masutani Ximei Peng Qing SunDonna B. Stolz John P. Pribis Timothy R. Billiar Xuejun Sun Christian A. Bermudez. Пероральное потребление богатой водородом воды ингибирует гиперплазию интимы в артериализированных трансплантатах вен у крыс. Сердечно-сосудистые исследования. Cardiovascular Research, Volume 94, Issue 1, 1 April 2012, Pages 144–153, doi.org/10.1093/cvr/cvs024, https://academic.oup.com/cardiovascres/article/94/1/144/271432