Diversi effetti dell'idrogeno

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7231 (2022) Citare questo articolo

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Il potenziale per le applicazioni preventive e terapeutiche dell'H2 è stato ora confermato in varie malattie. Tuttavia, gli effetti dell’H2 sullo stato di salute non sono stati completamente chiariti. Il nostro studio precedente ha riportato cambiamenti nel peso corporeo e in 13 parametri biochimici sierici durante l’intervento con idrogeno di sei mesi. Per ottenere una comprensione più completa degli effetti del consumo di idrogeno a lungo termine, in questo studio sono stati studiati il ​​metaboloma plasmatico e il microbiota intestinale. Rispetto al gruppo di controllo, sono stati identificati 14 e 10 metaboliti differenziali (DM) rispettivamente nel gruppo dell’acqua ricca di idrogeno (HRW) e dell’inalazione di idrogeno (HI). L’analisi dell’arricchimento del percorso ha mostrato che l’assunzione di HRW influenzava principalmente il metabolismo dell’amido e del saccarosio, e i DM nel gruppo HI erano principalmente arricchiti nella biosintesi dell’arginina. Il sequenziamento del gene dell’rRNA 16S ha mostrato che l’assunzione di HRW ha indotto cambiamenti significativi nella struttura del microbiota intestinale, mentre non sono state osservate differenze marcate nella comunità batterica nel gruppo HI. L’assunzione di HRW ha indotto principalmente un aumento significativo dell’abbondanza di Lactobacillus, Ruminococcus, Clostridium XI e una diminuzione dei Bacteroides. L'HI ha indotto principalmente una diminuzione dell'abbondanza di Blautia e Paraprevotella. La funzione metabolica è stata determinata mediante analisi metabolica della gabbia e ha dimostrato che l'HI ha ridotto l'assunzione volontaria e le escrezioni dei ratti, mentre l'assunzione di HRW no. I risultati di questo studio forniscono dati di base per ulteriori ricerche sulla medicina dell’idrogeno. La determinazione degli effetti dell’intervento dell’idrogeno sui profili del microbiota potrebbe anche far luce sull’identificazione del meccanismo alla base degli effetti biologici dell’idrogeno molecolare.

L'idrogeno (H2) è la molecola di gas più piccola e leggera, storicamente considerata una molecola biologicamente inerte. All'inizio del 1975, Dole et al. hanno riportato per primi il possibile effetto antitumorale del trattamento iperbarico con idrogeno gassoso al 97,5% in un modello murino di tumore della pelle1. Tuttavia, i ricercatori medici non hanno prestato particolare attenzione all’H2 fino a quando Ohsawa et al. hanno riferito che l’inalazione di gas H2 all’1–4% attenua significativamente il danno da ischemia-riperfusione cerebrale nei ratti neutralizzando selettivamente i radicali idrossilici e il perossinitrito2. Il potenziale per le applicazioni preventive e terapeutiche dell'H2 è stato ora confermato in oltre 170 diversi modelli di malattie umane e animali, tra cui lesioni da ischemia-riperfusione (I/R)3,4, neurodegenerazione5,6, malattie cardiovascolari7,8, sindrome metabolica9, 10, infiammazione11,12 e cancro13,14. Sono stati proposti diversi meccanismi biologici, tra cui la riduzione selettiva dei radicali dell'ossigeno citotossici2, effetti antinfiammatori15, il recupero della disfunzione mitocondriale16, la regolazione dello stress del reticolo endoplasmatico17, ma nessuno di essi può spiegare completamente le molteplici funzioni biologiche dell'H2.

Nei mammiferi, il microbioma intestinale forma un ecosistema complesso costituito da un vasto numero di batteri interagenti, archaea, batteriofagi, virus eucariotici e funghi, la maggior parte dei quali sono microrganismi commensali o mutualistici18. Negli ultimi dieci anni è stato dimostrato che il microbiota intestinale svolge un ruolo profondo nello sviluppo dell’immunità dell’ospite, nella digestione del cibo, nella regolazione della funzione endocrina intestinale e della segnalazione neurologica, nella modifica dell’azione dei farmaci e del metabolismo, nell’eliminazione delle tossine e nella produzione di numerosi composti che influenzano l’ospite19. Al momento, la ricerca sulla relazione tra consumo di idrogeno e microbioma intestinale è relativamente limitata. La maggior parte degli studi ha dimostrato che l’acqua ricca di idrogeno (HRW) potrebbe migliorare l’integrità strutturale intestinale e la sovraregolazione dei batteri produttori di butirrato con un miglioramento delle caratteristiche cliniche dei disturbi del microbiota intestinale20. Tuttavia, questi studi si sono concentrati principalmente sull’effetto modulatorio del consumo di HRW sulla flora intestinale in condizioni patologiche; rimane in gran parte sconosciuto se la somministrazione di HRW regola il microbioma intestinale negli animali sani. Inoltre, essendo un altro metodo comunemente utilizzato per il consumo di idrogeno, è necessario indagare ulteriormente se l’inalazione di idrogeno possa influenzare anche il microbioma intestinale.