Le peculiari proprietà dell’idrogeno molecolare possono essere valorizzate anche nelle terapie antitumorali? Scopriamolo insieme.

Idrogeno molecolare e possibili proprietà antitumorali

L’idrogeno molecolare (H₂) è un composto gassoso che origina dal legame di due atomi di idrogeno. Negli ultimi anni numerosi studi si sono soffermati sulle proprietà antiossidanti ed antinfiammatorie di questo gas. Gli studiosi stanno quindi cercando di capire se è possibile integrare ed implementare nei tradizionali percorsi terapeutici anche l’idrogeno molecolare, sfruttandone appieno le caratteristiche benefiche.

Inoltre un altro obiettivo degli studi è quello di evidenziare e comprendere i meccanismi molecolari e cellulari attraverso cui l’H₂ esplica le sue funzioni protettive. Attualmente l’idrogeno molecolare è impiegato nel trattamento di malattie respiratorie, cardiovascolari, neurologiche ed infiammatorie croniche.

Le reazioni di ossido-riduzione e lo stress ossidativo

I metabolismi e le reazioni chimiche che avvengono all’interno delle cellule, oltre a garantire il corretto funzionamento dell’organismo, determinano la produzione di sostanze reattive, comunemente definite come radicali liberi. I mitocondri rappresentano il compartimento cellulare all’interno del quale avvengono la maggior parte delle reazioni di ossido-riduzione; queste reazioni sono caratterizzate dal trasferimento di elettroni da una specie chimica ad un’altra.

In condizioni normali le cellule sono in grado di limitare l’accumulo dei radicali liberi, sfruttando enzimi e molecole antiossidanti esogene ed endogene. Tuttavia quando tali sistemi non riescono ad arginare la produzione dei radicali liberi, si instaura una condizione che prende il nome di stress ossidativo.

Lo stress ossidativo, correlato dall’eccesso di molecole ossidanti, quali le specie reattive dell’ossigeno (ROS), causa il danneggiamento delle macromolecole cellulari (lipidi, proteine, DNA, enzimi, ecc.). Per questo motivo si ritiene che questa condizione favorisca l’insorgenza di numerose patologie. Le più importanti tra queste sono:

• aterosclerosi
• ipertensione arteriosa
• diabete mellito
• malattia di Alzheimer
• neoplasie
• artrite reumatoide
• malattia di Parkinson.

Quali fattori incrementano lo stress ossidativo?

La formazione dei radicali liberi è un evento fisiologico all’interno delle cellule poiché, per la realizzazione dei metabolismi e per la produzione di energia, viene impiegato l’ossigeno. Tuttavia esistono dei fattori esogeni in grado di determinare un aumento delle concentrazioni dei radicali liberi e di alterare gli equilibri cellulari.

I principali responsabili dell’incremento dello stress ossidativo sono:

• inquinamento ambientale
• radiazioni ionizzanti
• alcol e fumo di sigaretta
• farmaci e sostanze stupefacenti.

Sebbene l’organismo disponga di enzimi e di molecole (ad esempio il glutatione),capaci di inattivare i radicali liberi, l’esposizione prolungata a questi fattori può comunque favorire lo sviluppo di uno stato di stress ossidativo.

Le proprietà antiossidanti ed antinfiammatorie dell’H₂

I radicali ossidrilici (•OH) appartengono alla famiglia delle specie reattive dell’ossigeno (ROS). Tali molecole, essendo altamente instabili, possono causare danni irreversibili alle cellule, promuovendo i processi di apoptosi¹ e di infiammazione.

La natura chimica dell’idrogeno molecolare lo rende particolarmente adatto alla neutralizzazione selettiva dei radicali ossidrilici che possono formarsi in condizioni di stress ossidativo. A tal proposito la reazione che si verifica tra queste specie chimiche determina la formazione di nuove molecole d’acqua².

Pertanto, facendo riferimento a questa reazione, è possibile apprezzare le proprietà antiossidanti che l’H₂ espleta in ambiente intracellulare. La riduzione della concentrazione dei radicali liberi è accompagnata anche da una diminuzione dello stress ossidativo che attanaglia le cellule.

Dunque l’idrogeno molecolare è in grado di contenere i livelli di molecole reattive che fisiologicamente si formano all’interno delle cellule. L’ulteriore beneficio apportato dalla limitazione dei radicali liberi è quello di disincentivare i processi infiammatori.

I meccanismi con i quali l’idrogeno molecolare riduce i fenomeni flogistici non sono stati ancora del tutto chiariti, ma si ritiene che alla base del fenomeno vi sia proprio la neutralizzazione selettiva delle sostanze reattive ed ossidanti.

Il rapporto tra le cellule tumorali e i radicali liberi

La scoperta dei processi molecolari e biochimici che si verificano all’interno delle cellule tumorali rappresenta il primo passo per lo sviluppo di nuove terapie. Ad esempio numerosi studi hanno messo in luce il rapporto che esiste tra lo stress ossidativo e le cellule tumorali.

L’intensa attività metabolica di queste cellule è strettamente correlata allo sviluppo delle ROS, che sono coinvolte nello sviluppo di danni cellullari irreversibili.

Inoltre di recente si è notato che l’aumento della concentrazione dei radicali liberi è un fenomeno tipico di quasi tutte le cellule tumorali. In aggiunta l’elevata formazione delle specie chimiche reattive sembrerebbe essere implicata anche nella progressione della malattia e nella resistenza alle terapie.

Dunque l’obiettivo principale dei ricercatori è quello di sviluppare un trattamento capace di limitare l’accumulo dei radicali liberi, contenendo così gli effetti deleteri sull’organismo dello stress ossidativo.

L’idrogeno molecolare ha proprietà antitumorali e radioprotettive?

Molto spesso i trattamenti contro i tumori, oltre a danneggiare le cellule neoplastiche, inducono degli effetti dannosi anche sulle cellule sane. Le radiazioni ionizzanti impiegate nel trattamento di radioterapia sono responsabili della cosiddetta fotolisi dell’acqua, che comporta la formazione dei radicali ossidrilici.

Inoltre anche alcuni farmaci chemioterapici, come il cisplatino, possono favorire la formazione e l’accumulo delle ROS ed i radicali liberi, aumentando lo stress ossidativo a cui sono sottoposte le cellule.

Pertanto l’introduzione di un trattamento antiossidante, da associare alle terapie contro i tumori, è diventata una delle priorità della comunità medica. In tal senso l’idrogeno molecolare, grazie alle evidenti proprietà antiossidanti ed antinfiammatorie, potrebbe ricoprire un ruolo fondamentale.

Infatti già numerosi studi hanno dimostrato l’efficacia dell’H₂ come agente radioprotettivo sia in vitro e sia nei modelli animali. Nello specifico si è osservato che l’idrogeno molecolare:

• rallenta il decadimento cognitivo
• modula i fenomeni di immunosoppressione
• riduce la formazione di lesioni cutanee, cardiache e polmonari
• esprime un’azione protettiva nei confronti dei gameti maschili.

Altri studi sull’idrogeno molecolare: i risultati

Per evidenziare ulteriormente le proprietà radioprotettive ed antiossidanti dell’idrogeno molecolare sono state effettuate numerose prove. Le più importanti tra queste hanno dimostrato che:

• la somministrazione di acqua ricca di H₂ ha limitato l’evoluzione della epatocarcinogenesi nei topi.
• L’inalazione di idrogeno ha rallentato la crescita del glioblastoma e ha prolungato la sopravvivenza nei topi affetti da questo tumore.
• L’azione antiossidante dell’idrogeno ha fornito protezione contro i danni alla cute associati all’esposizione alle radiazioni UV, limitando la sintesi di citochine proinfiammatorie.

Idrogeno molecolare e proprietà antitumorali: per concludere

L’idrogeno molecolare è un gas che presenta spiccate proprietà antiossidanti e antinfiammatorie. Tali caratteristiche hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica, che attraverso numerosi studi sta tentando di sviluppare dei trattamenti benefici proprio a base di idrogeno.

I radicali liberi e lo stress ossidativo sono responsabili dell’insorgenza di numerose patologie a causa dei danni che provocano all’interno delle cellule. L’idrogeno molecolare, reagendo con i radicali ossidrilici, compie un’importante azione di neutralizzazione, limitando gli effetti deleteri dello stress ossidativo.

I trattamenti contro i tumori spesso possono indurre un incremento dei radicali liberi, determinando la comparsa di danni anche nelle cellule sane. La somministrazione di idrogeno molecolare, espletando un’azione antiossidante e radioprotettiva, può contribuire ad arginare l’accumulo di queste specie reattive.

Numerosi studi effettuati sia in vitro e sia su modelli animali hanno mostrato i benefici che l’assunzione costante di idrogeno molecolare può apportare all’organismo.

Dunque, nonostante i meccanismi molecolari con i quali l’idrogeno intervenga non siano stati ancora del tutto descritti, è possibile riconoscere a questo gas biatomico importanti proprietà benefiche per la salute.

Fonti e note:

ARTICOLO ORIGINALE: Rochette L, Zeller M, Cottin Y, Vergely C. Antitumor Activity of Protons and Molecular Hydrogen: Underlying Mechanisms. Cancers. 2021; 13(4):893.

Nota 1. L’apoptosi è anche definita come “morte cellulare programmata”. La morte controllata delle cellule è un meccanismo fisiologico che consente all’organismo di mantenere in salute e rigenerare i tessuti. Tuttavia, in condizioni patologiche, l’apoptosi interviene per sopprimere e rimuovere le cellule danneggiate.

Nota 2. La reazione di neutralizzazione dei radicali ossidrilici a cui si fa riferimento è la seguente: •OH + H₂ → H• + H₂O.