Продолжается активная разъяснительная работа о пользе водорода и водородной воды для здоровья

Продолжается активная разъяснительная работа о пользе водорода и водородной воды для здоровья. Сейчас готовится статья для публикации в Википедии. Готова бета-версия. Она пока не опубликована, но мы имеем возможность дать вам ознакомится уже сейчас! Прочтите внимательно, там очень много полезной информации!

Водородная вода

Водородная вода (вода, обогащенная молекулярным водородом) — питьевая вода, насыщенная молекулярным водородом (Н2). Считается, что она обладает выраженными антиоксидантными, противовоспалительными и антиаллергическими свойствами, стимулирует энергетический метаболизм, оказывает общий оздоровительный эффект на организмы человека и животных.

История изобретения

Практически до начала 21-го века вопросы влияния молекулярного водорода на организм человека, а также возможности его использования при лечении различных заболеваний практически не исследовались. Это было связано с господствовавшей долгое время в научном мире концепцией, согласно которой молекулярный водород считался биологически инертным соединением в организме млекопитающих, в том числе человека.

Однако в 2007 году благодаря исследованиям японских учёных (Ikuroh Ohsawa, Shigeo Ohta et al)[1]  данная концепция была пересмотрена и доказано, что молекулярный водород (H2) избирательно реагирует с высокореактивными цитотоксическими оксидантами, такими как гидроксильный радикал (•ОН) и пероксинитрит (ONOO−), непосредственно внутри клеток. Именно эти наиболее реакционноспособные активные формы кислорода (АФК) принимают участие в патогенезе большинства известных заболеваний и патологических состояний различных органов и систем организма.

Многочисленные экспериментальные и клинические исследования[2] подтвердили, что молекулярный водород обладает селективной антиоксидантной активностью в отношении наиболее цитотоксических (опасных для организма) свободных радикалов, а также оказывает другие положительные эффекты: противовоспалительный, антиапоптозный, противоаллергический, а также стимулирует энергетический метаболизм. При этом побочные эффекты крайне незначительны даже при введении в организм высоких концентрациях водорода, что позволяет говорить о безопасности и отсутствии противопоказаний к применению водородной терапии[3].

Характеристики водородной воды

Наиболее важные характеристики водородной воды: окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), показатель кислотности рН, концентрация молекулярного водорода. В зависимости от технологии получения показатели водородной воды могут колебаться в достаточно широких пределах.

ОВП водородной воды отрицательный, может изменяться от -150 до -600 мВ. Технологии электролиза и прямой сатурации позволяют получить наиболее точные и устойчивые характеристики по концентрации водорода в воде и ОВП.

Показатель кислотности рН водородной воды, полученной с помощью технологий электролиза и прямой сатурации соответствует рН исходной питьевой воды. При получении водородной воды химическим методом рН сдвигается в щелочную сторону, в воде присутствуют примеси посторонних веществ – продуктов химической реакции.

Концентрация водорода. Молекулярный водород обладает низкой растворимостью в воде. При нормальных условиях в 100 мл воды растворяется 1,8 мл водорода. При этом исследования доказали физиологическую эффективность водорода в широком диапазоне концентраций в воде: от 0,5 до 10 ppm (в зависимости от метода получения, хранения и внешних условий)[4].

Вследствие высокой диффузионной способности водорода его концентрация в воде является неустойчивой и быстро изменяющейся характеристикой и в нормальных условиях стремящейся к нулю. В связи с этим водородная вода предполагает либо немедленное употребление, либо особые условия хранения. Существуют специальные вакуумные контейнеры, изготовленные из трудно проницаемого для молекул водорода материала, в которых все значимые характеристики водородной воды сохраняются в течение нескольких суток.

В водородной воде, получаемой с помощью аппарата на основе платиново-иридиевого электролизера, при температуре 20 °С в течение 15 минут после приготовления концентрация водорода H2 составляет 1,3–1,6 ppm. Технология изготовления водородной воды методом прямой сатурации и герметичной укупорки в стеклянную тару позволяет сохранять концентрацию водорода в воде около 2 мг/л в течение 12 месяцев при соблюдении условий хранения.

Научные и клинические исследования водородной воды

Тематике физиологической роли молекулярного водорода посвящено более 500 научных работ, в том числе монография, вышедшая в издательстве Springer, – Hydrogen Molecular Biology and Medicine[5]. Многочисленные экспериментальные и клинические исследования[6], проведенные на клеточных культурах, животных и людях, показали, что молекулярный водород оказывает различные положительными эффекты: антиоксидантный, противовоспалительный, антиапоптозный, противоаллергический, а также стимулирует энергетический метаболизм.

Разработано и применяется несколько методов введения молекулярного водорода в организм: вдыхание газообразного водорода H2, насыщенной молекулярным водородом воды (Н2-вода), инъекции насыщенного водородом физиологического раствора, капельное введение насыщенного водородом физиологического раствора в конъюнктивальный мешок и др. Наиболее удобным, практичным и безопасным способом является водородная вода[7].

Модельные опыты на животных продемонстрировали эффективность водородной воды при большинстве заболеваний и осложнений, индуцированных оксидативным стрессом и воспалением: злокачественная карцинома, колиты, энцефалопатия вследствие отравления монооксидом углерода (угарным газом, СО), атопический дерматит, острый панкреатит, пересадка органов, кишечная ишемия, систематическая воспалительная реакция, травма сетчатки, глухота и др.

Особенно интенсивно исследования механизмов положительного влияния молекулярного водорода на организм человека ведутся в Японии, Южной Корее и Китае. В этих странах гидрогенотерапия (применение молекулярного водорода в оздоровительных целях) повсеместно внедряется в лечебных и профилактических учреждениях. На рынке широко представлены медицинские препараты и косметические средства, содержащие молекулярный водород в качестве основного или дополнительного действующего вещества. Разработаны профессиональные и бытовые аппараты для обогащения питьевой воды водородом. Подобные аппараты установлены во многих домах, а также фитнес, СПА и бизнес центрах.

Согласно клиническим исследованиям, применение водородной терапии имело положительный эффект у пациентов с более чем десятью различными заболеваниями. Среди них: сахарный диабет 2 типа, гепатиты В и С, церебральная ишемия, ревматоидный артрит, болезнь Паркинсона. Кроме того, водород обладает способностью улучшать качество жизни пациентов во время химиотерапии путем эффективного устранения побочного действия противоопухолевых препаратов. В отличие от большинства традиционных лекарственных средств, которые действуют специфично, водородная терапия универсальна и практически не имеет побочных эффектов. Применение молекулярного водорода обладает значительным профилактическим и терапевтическим потенциалом в отношении множества заболеваний.

В России данное направление только начинает развиваться. Научные исследования физиологических свойств водородной воды интенсивно проводятся на базе Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (МГУ), Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф. Владимирского (МОНИКИ), Центра диагностики и инновационных медицинских технологий ГК Медси, Многопрофильного медицинского холдинга Медэп и других научных, учебных и медицинских учреждений.

Технология получения водородной воды

Для профилактических и терапевтических целей, а также для использования в косметологии водородную воду получают путем обогащения питьевой очищенной воды молекулярным водородом в терапевтической концентрации. Для получения водородной воды используют три основные технологии: прямая сатурация, химическая реакция и электролиз.

Прямая сатурация

Технология получения водородной воды методом прямой сатурации предусматривает два этапа: сначала молекулярный водород высокой степени очистки получают промышленным способом либо с помощью специального генератора водорода, а затем в определенной концентрации закачивают в предварительно подготовленную питьевую воду, которую затем герметично укупоривают в стеклянную тару.

Химическая реакция

Эта самая простая и дешевая технология получения водородной воды основана на получении молекулярного водорода в результате химического взаимодействия металла (обычно магния) с питьевой водой:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

Широко распространены бытовые переносные устройства, позволяющие получать водородную воду в домашних условиях. Однако данная технология имеет существенные недостатки и ограничения. Она не может не обеспечить точность концентрации водорода, высокую скорость процесса и предполагает присутствие примесей продуктов реакции (гидроксидов), влияющих на изменение уровня кислотности готовой воды рН.

Электролитическое разложение воды

Технология получения водородной воды с помощью электролизера подразумевает три этапа, которые могут быть совмещены в одном комбинированном аппарате: очистка воды; электролиз воды для получения молекулярного водорода; обогащение предварительно очищенной воды водородом. Под воздействием электрического тока происходит разделение молекул воды на молекулярный водород и кислород:

2О = 2Н2 + О2

Кислород поступает в окружающую атмосферу, водород закачивается в питьевую воду. Технология получения водородной воды с помощью электролиза имеет значительные преимущества по сравнению с химической технологией. При условии применения в электролизере платиновых и иридиевых электродов процесс получения водородной воды электробезопасен и происходит максимально быстро, показатель кислотности рН исходной воды не меняется, концентрацию водорода легко контролировать, а количество посторонних примесей в готовой водородной воде близко к нулю.

Применение платиново-иридиевых электродов для получения чистого водорода для пищевых и медицинских целей обусловлено свойствами этих металлов. Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств платины и иридия в сочетании с высокой коррозионной и термической стойкостью сделали эти металлы незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Они наилучшим образом удовлетворяют требованиями к современным электродам, которые не должны растворяться ни под влиянием электрического тока, ни в результате химического взаимодействия с электролитом (с водой), а также не изменяться при хранении в нормальных условиях (на воздухе и в воде).

  • Платиновый электрод исключает возможность загрязнения раствора посторонними ионами во время электролиза в отличие, например, от серебра, которое насыщает раствор ионами Ag+.
  • Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. При комнатной температуре платина очень медленно окисляется кислородом воздуха, давая прочную плёнку оксидов.
  • Платиновый электрод можно использовать в качестве катода и анода, не вытесняя воздуха из раствора (воды) инертным газом благодаря низкому значению электрохимического перенапряжения водорода и кислорода.
  • При работе с платиновыми электродами не возникает осцилляций (спонтанного периодического изменения) тока.
  • Платиновый электрод безвреден по сравнению с другими, например, ртутным.
  • Платина является катализатором многих химических реакций, не принимая в них непосредственного участия.
  • Платиново-иридиевый электрод требует меньшего электронапряжения для начала процеса электролиза, что также обеспечивает безопасность и экономию электроэнергии.
  • Платина обладает высокой тугоплавкостью по сравнению с другими металлами, что обеспечивает, с одной стороны, высокую скорость электролиза, а с другой, — электробезопасность бытового прибора. Следует заметить, что существуют еще более тугоплавкие металлы, например, молибден (2600°С) и вольфрам (3400°С), однако работа с ними требует особых условий и предосторожностей (ваккум, инертная среда и др). Иридий обладает более высокой твердостью и температурой плавления по сравнению с платиной. Этими его свойствами и обусловлено добавление иридия в сплав для улучшения свойств электрода (химическая стойкость и тугоплавкость повышается на 5-25 %).

Механизм воздействия водородной воды на организм человека

Водородная вода способна селективно подавлять наиболее токсичные свободные радикалы (гидроксильный радикал и пероксинитрит), которые губительны для клеток и тканей организма человека.

Гидроксильный радикал (•ОН) является короткоживущим (время жизни в клетке около 10-7 с) и высоко реакционноспособным соединением[8], способным окислять молекулы белков и липидов, в особенности ненасыщенных мембранных липидов, что может вызывать изменения свойств клеточных мембран. Кроме того, гидроксильный радикал индуцирует разрывы связей в молекуле ДНК, что приводит к необратимым повреждениям генетического аппарата[9].

Пероксинитрит ONOO− способен окислять белки, что приводит, в частности, к инактивации антиоксидантных ферментов, например, супероксиддисмутазы (СОД). Кроме того, пероксинитрит ONOO− запускает процессы перекисного окисления липидов в мембранах[10], а также способен вызывать повреждения ДНК[11]. Дополнительным фактором, усиливающим цитотоксическое действие пероксинитрита, является образование из него гидроксильного радикала (•ОН).

После приема обогащенной водородом воды молекулярный водород быстро распространяется и потребляется в организме человека (скорость потребления Н2 составляет около 1,0 мкмоль/мин/м2 площадь поверхности тела)[12]. Реакции взаимодействия водорода с высокореактивными формами кислорода (гидроксильным радикалом и пероксинитритом) протекают по радикальному типу, например:
Н••Н + 2•ОН = 2 Н2О.

Таким образом, в результате употребления водородной воды происходит восстановление цитотоксических свободных радикалов и прерывается цепная реакция оксидативного разрушения органов, тканей, клеточных мембран и компонентов.

Значительными терапевтическими преимуществами молекулярного водорода и обогащенной водородом воды по сравнению с другими известными антиоксидантами, по мнению ученых[13], являются следующие:

  • малый размер молекул позволяет проникать через гемато-энцефалический барьер и биологические мембраны (в том числе в митохондрии, где водород подавляет цитотоксические свободные радикалы на месте их образования, и в ядро, где водород препятствует оксидативному разрушению ДНК);
  • селективность действия (водород нейтрализует преимущественно цитотоксические радикалы (•ОН и ONOO−), не затрагивая при этом менее активные сигнальные молекулы, которые также являются АФК, но выполняют физиологически полезные функции и необходимы для нормального метаболизма);
  • способность активировать собственные эндогенные антиоксиданты организма – витамины и ферменты (синергический эффект);
  • низкий уровень побочных эффектов даже при высоких концентрациях водорода за счет отсутствия побочных продуктов – в отличие от других известных антиоксидантов, водород, взаимодействуя с гидроксильным радикалом, образует нейтральную молекулу воды Н2О, и никаких цепных реакций или побочных химических соединений не образуется;
  • высокий восстановительный потенциал;
  • отсутствие влияния на физиологические параметры крови (температура, давление, рН, рО2 и др.);
  • комплексный механизм воздействия (антиоксидантный, антивоспалительный, антиаллергический, антиапоптозный эффекты).

Применение водородной воды

Водородная вода рекомендуется к применению в качестве оздоровительного общеукрепляющего средства ежедневно внутрь из расчета 30 мл на килограмм веса. При одновременном приеме с витаминами, соками и лекарственными препаратами повышает их эффективность, снижая побочные действия и аллергические реакции. Считается, что наружное применение водородной воды в виде масок, аппликаций, а также в сочетании с косметическими средствами и аппаратными процедурами оказывает выраженное терапевтическое и профилактическое воздействие, снижая возрастные, воспалительные и аллергические проявления, повышая уровень гидратации кожи и усиливая действие активных препаратов. Научные исследования подтверждают безопасность и отсутствие побочных эффектов от водородной воды, что позволяет применять водородную воду внутренне и наружно без возрастных ограничений.

Отличие водородной воды от других видов активированной воды

Иногда водородную воду неверно отождествляют с «ионизированной», «структурированной», «щелочной» и т.п. водой. В отличие от указанных видов воды, показатель кислотности рН которых изменяется в результате электрохимического воздействия, показатель рН водородной воды остается нейтральным и определяется уровнем кислотности исходной воды.

В аппаратах для получения электрохимически активированной воды процесс электролиза применяется для ионизации воды и последующего её разделения на католит (образующийся в прикатодном пространстве со щелочной средой и отрицательным значением окислительно-восстановительного потенциала — ОВП) и анолит (образующийся в прианодном пространстве с кислой средой и положительным значением ОВП).

В аппаратах для насыщения питьевой воды водородом, полученного с помощью электролиза, данный процесс применяется исключительно для получения молекулярной формы водорода (который поступает в воду) и кислорода (который выводится в атмосферу). При этом за счет растворения молекулярного водорода в воде её ОВП приобретает отрицательные значения (что свидетельствует о преобладании восстановительных процессов), а уровень рН и ионно-солевой состав воды не изменяются. Именно этим определяется отсутствие побочных эффектов и противопоказаний для употребления питьевой воды, насыщенной водородом. Кроме того, использование технологии насыщения питьевой воды электролизным водородом позволяет достигать стабильных терапевтических концентраций, эффективность которых доказана в ходе лабораторных и клинических исследований биологического воздействия водородной воды.

См. также Примечания

1 Watanabe, Kiyomi Nishimaki, Kumi Yamagata, Ken-ichiro Katsura, Yasuo Katayama, Sadamitsu Asoh и Shigeo Ohta (2007-05-07). «Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals». Nature (13): 688-694. Проверено 2016-09-12.

2 pu S, Sun X, Tao H. Hydrogen: from a biologically inert gas to a unique antioxidant. In: Molecular Mechanisms and Biological Effects (Ed. Volodymyr Lushchak). Rijeka: InTech, 2012

3 Hoshino T. Challenges: new knowledge, new techniques. – URL: http://www.mizukagaku.com/pdf/HSA6.pdf

4 Kurokawa R., Seo T., Sato B., Hirano S., Sato F. Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation//Medical Gas Research20155:13. – URL: http://medicalgasresearch.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13618-015-0034-2

5 Sun X., Ohta S., Nakao A. Hydrogen Molecular Biology and Medicine. – Springer, 2015. – URL: http://pnk.springer.com/book/10.1007%2F978-94-017-9691-0

6 Ichihara M., Sobue S., Ito M., Hirayama M., Ohno K. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen – comprehensive review of 321 original articles // Med Gas Res. – 2015, Oct 19. – P. 5-12. – URL: http://medicalgasresearch.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13618-015-0035-1

7 Kurokawa R, Seo T, Sato B, Hirano S, Sato F. Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation. Med Gas Res. 2015 Oct 26;5:13

8 Beckman J.S. Peroxynitrite versus hydroxyl radical: the role of nitric oxide in su-peroxide-dependent cerebral injury // Ann. N. Y. Acad. Sci. — 1994. — Vol. 17, Issue 738.- P. 69-75

9 Pryor W. A. Oxy-radicals and related species: Their formation, pfetime and reaction.// Annu. Rev. Physiol. — 1986. — Vol. 48. — P. 657-667

10 Radi R., Beckman J.S., Bush K.M., Freeman В. A. Peroxynitrite-induced membrane ppid peroxidation: the cytotoxic potential of superoxide and nitric oxide. // Arch. Biochem. and Biophys. — 1991. — Vol. 288. — P. 481-487

11 Salgo M.G., Stone K., Squadrito G.L., Battista J.R., Pryor W.A. Peroxynitrite causes apoptosis in rat thymocytes // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 1995. – Vol. 210 (3). – Р. 1025-1030

12 Shimouchi A, Nose K, Mizukami T, Che DC, Shirai M. Molecular hydrogen consumption in the human body during the inhalation of hydrogen gas. Adv Exp Med Biol. 2013;789:315-21

13 Hong Y., Chen S., Zhang J-M. Hydrogen as a Selective Antioxidant: a Review of Cpnical and Experimental Studies // The Journal of International Medical Research. – 2010. Vol. 38. – P. 1893 – 1903

Литература

1. Hydrogen molecular biology and medicine / X. Sun, S. Ohta, A. Nakao. – NY, London: Springer. – 2015& — 117 p. —http://link.springer.com/book/10.1007%2F978-94-017-9691-0.

2. R. Kurokawa, T. Seo, B. Sato, S. Hirano, F. Sato. Convenient methods for ingestion of molecular hydrogen: drinking, injection, and inhalation. — http://medicalgasresearch.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13618-015-0034-2

3. Ichihara M, Sobue S, Ito M, Ito M, Hirayama M, Ohno K. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen – comprehensive review of 321 original articles. Med Gas Res. 2015 Oct 19;5:12. —http://medicalgasresearch.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13618-015-0035-1

4. Dixon BJ, Tang J, Zhang JH. The evolution of molecular hydrogen: a noteworthy potential therapy with clinical significance. Med Gas Res. 2013 May 16;3(1):10. — http://medicalgasresearch.biomedcentral.com/articles/10.1186/2045-9912-3-10

5. Liu S, Sun X, Tao H. Hydrogen: from a biologically inert gas to a unique antioxidant. In: Molecular Mechanisms and Biological Effects (Ed. Volodymyr Lushchak). Rijeka: InTech, 2012. — http://www.molecularhydrogenstudies.com/hydrogen-from-a-biologically-inert-gas-to-a-unique-antioxidant/

6. Zhang JY, Liu C, Zhou L, Qu K, Wang R, Tai MH, et al. A review of hydrogen as a new medical therapy. Hepatogastroenterology. 2012 Jun;59(116):1026-32. — http://www.molecularhydrogenstudies.com/a-review-of-hydrogen-as-a-new-medical-therapy/

7. Ohta S. Molecular hydrogen is a novel antioxidant to efficiently reduce oxidative stress with potential for the improvement of mitochondrial diseases. Biochim Biophys Acta. 2012 May;1820(5):586-94. —http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304416511001103
8. Noda M, Fujita K, Lee CH, Yoshioka T. The principle and the potential approach to ROS-dependent cytotoxicity by non-pharmaceutical therapies: optimal use of medical gases with antioxidant properties. Curr Pharm Des. 2011;17(22):2253-63. —http://www.eurekaselect.com/74965/article

Ссылки

Molecular Hydrogen Foundation (Международный Фонд по изучению Молекулярного Водорода)

Molecular Hydrogen Studies (Портал научных работ по водородной терапии)

Ответить