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Sembrerebbe che l’idrogeno molecolare abbia ruolo neuroprotettivo, apportando benefici nella cura delle malattie neurodegenerative e cardiovascolari.
Idrogeno molecolare in medicina: un ruolo neuroprotettivo
L’idrogeno molecolare (Hâ‚‚) è un gas inodore e incolore, a temperatura ambiente risulta essere molto infiammabile, ma non tossico.
A livello biologico l’idrogeno molecolare rappresenta un intermedio metabolico di varie reazioni organiche di microrganismi specializzati. Alcune alghe e cianobatteri sono perfino in grado di sintetizzarlo, grazie all’azione di idrogenasi ferro-dipendenti.
Poiché l’uomo non possiede geni che codificano per le idrogenasi, si è ritenuto a lungo che l’idrogeno si comportasse nelle cellule come un gas inerte, incapace di suscitare degli effetti degni di nota, se non tramite l’interazione con l’ossigeno o altri elementi.
In realtà , negli ultimi anni, si è delineato meglio il ruolo dell’idrogeno molecolare in senso medico, tanto da investire importanti risorse nella cosiddetta idrogenoterapia, che sfrutta le proprietà dell’idrogeno a fini terapeutici.
Le vie di somministrazione dell’idrogeno molecolare in chiave terapeutica possono avvenire tramite:
- inalazione di gas idrogenato
- assunzione di acqua arricchita con idrogeno
- per mezzo di iniezione di soluzione salina idrogenata.
L’idrogeno molecolare, sfruttando queste vie, si muove con facilità da una cellula all’altra e pare possa apportare dei benefici significativi nella terapia delle malattie cardiovascolari e di quelle neurodegenerative. [1],[2]
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Stress ossidativo e neuroinfiammazione: il comune denominatore delle malattie neurodegenerative
Le malattie neurodegenerative sono delle condizioni in cui si assiste a una perdita significativa di neuroni e/o a un’alterazione importante della loro struttura e funzione. Esse sono alla base della maggior parte dei disturbi del cervello e si associano a disfunzioni delle sinapsi e all’accumulo di molecole proteiche aberranti nel cervello stesso.
La malattia di Alzheimer è la più frequente malattia neurodegenerativa e riconosce nella sua patogenesi una condizione di forte stress ossidativo, che consiste nella produzione di molecole altamente reattive dell’ossigeno. Queste ultime sono in grado di lesionare gran parte delle strutture subcellulari dove si legano a proteine, lipidi e carboidrati, e ne alterano la funzione.
La neuroinfiammazione rappresenta invece l’insieme delle risposte infiammatorie che si verifica nel sistema nervoso in risposta a stimoli infettivi, tossici o autoimmuni.
Essa costituisce un fenomeno fisiologico grazie al quale il parenchima cerebrale si difende dagli stimoli potenzialmente nocivi, ma se disregolata può costituire terreno fertile per lo sviluppo delle malattie neurodegenerative. [1],[3]
I vantaggi per le malattie cerebrovascolari: il ruolo neuroprotettivo dell'idrogeno molecolare
Nell’ambito delle malattie cerebrovascolari, l’ictus ischemico rappresenta la seconda causa di morte più frequente a livello globale nonché una delle principali fonti di morbilità .
Generalmente l’intervento terapeutico per la risoluzione dell’ictus deve essere tempestivo e mira al ripristino del flusso sanguigno compromesso in una determinata area cerebrale. Le terapie si basano dunque sulla somministrazione di agenti fibrinolitici, in grado di dissolvere i coaguli intravascolari. Nei casi più gravi si ricorre direttamente a un’operazione chirurgica di trombectomia meccanica.
La procedura di dissoluzione del coagulo non è però esente da rischi in quanto, se si effettua troppo rapidamente, vi è la probabilità di incorrere nel cosiddetto danno da ischemia-riperfusione, dovuto in gran parte allo stress ossidativo.
In quest’ottica vari studi preclinici hanno riscontrato che topi sottoposti a inalazione di gas idrogenato sono maggiormente protetti dal danno di ischemia-riperfusione quando viene applicato un evento cerebrovascolare artificiale. Addirittura l’inalazione di gas idrogenato comporterebbe vantaggi maggiori rispetto alla somministrazione di farmaci antiossidanti specifici, come l’edaravone.
L’idrogenoterapia sotto forma di gas idrogenato induce anche una protezione nei confronti dell’edema cerebrale conseguente alla neuroinfiammazione, evitando anche le lesioni a carico della barriera emato-liquorale. In altri studi preclinici, condotti anche su conigli, l’iniezione a livello del peritoneo di soluzione salina con idrogeno attenua il danno cellulare a carico dei neuroni e i fenomeni di apoptosi.
Per quanto riguarda l’ictus emorragico, che comporta un versamento ematico intracerebrale, si è visto che, allo stesso modo, l’inalazione di gas idrogenato induce la protezione della barriera emato-liquorale, sopprimendo l’attivazione dei mastociti, i quali, tramite la liberazione di istamina, comporterebbero un’aumentata permeabilità della barriera stessa. [1],[4]
Idrogeno molecolare come agente neuroprotettivo e demenze: potenziali applicazioni
Le principali malattie neurodegenerative, come la malattia di Alzheimer e la malattia di Parkinson, riconoscono alla base lo sviluppo di fenomeni patologici, come lo stress ossidativo e la neuroinfiammazione.
Poiché l’idrogeno molecolare sembrerebbe essere un promettente agente antiossidante, l’idrogenoterapia potrebbe essere sfruttata per prevenire e trattare i fenomeni neurodegenerativi caratteristici delle demenze.
Malattia di Alzheimer e idrogenoterapia
La malattia di Alzheimer è una condizione fortemente associata all’invecchiamento, in cui lo stress ossidativo e la neuroinfiammazione predispongono all’accumulo di proteine aberranti e mal ripiegate, sia all’esterno delle cellule sotto forma di β-amiloide, sia all’interno come tau-proteina.
In questo senso uno studio cinese del 2010 ha messo in luce come l’iniezione diretta di una soluzione salina idrogenata a livello intraventricolare in ratti di laboratorio previene la neurodegenerazione indotta dalla β-amiloide, potenziando l’apprendimento e la memoria.
Uno studio più recente del 2019 ha invece evidenziato un’applicazione molto interessante nei modelli murini in cui è stata indotta la malattia di Alzheimer: la somministrazione controllata di idrogeno molecolare che sfrutta come veicolo nanoparticelle di idruro di palladio attenua di molto lo stress ossidativo, migliorando la compromissione cognitiva.
Malattia di Parkinson e idrogenoterapia
Anche nella malattia di Parkinson, la neurodegenerazione dei neuroni dopaminergici della substantia nigra è sostenuta da fenomeni di stress ossidativo, neuroinfiammazione e disfunzione mitocondriale, che portano all’accumulo di proteine patologiche extracellulari, come l’α-sinucleina.
Oltre a vari studi preclinici che hanno dimostrato che il consumo di acqua idrogenata attenua i fenomeni neurodegenerativi nel cervello di ratto, ultimamente una sperimentazione clinica ha confermato questo dato sull’uomo. Infatti uno studio pilota condotto in Giappone nel 2013Â ha messo in luce come l’assunzione di almeno 1 L di acqua idrogenata per circa un anno produca degli evidenti benefici cognitivi in pazienti affetti dalla malattia di Parkinson, rispetto alla sola levodopa. [1],[4],[5],[6]
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Come fa l'idrogeno molecolare a proteggere il parenchima cerebrale?
Altri studi preclinici hanno posto in essere la capacità dell’idrogeno molecolare di fornire neuroprotezione in svariate condizioni neurologiche in modelli murini, i cui risultati potrebbero essere in futuro condivisi anche sull’uomo.
In particolar modo l’idrogenoterapia potrebbe apportare dei netti benefici clinici anche nei casi di asfissia perinatale e di encefalopatia neonatale nonché in pazienti affetti da ischemia retinica o da lesioni traumatiche cerebrali o spinali.
A questo punto ci si potrebbe chiedere come riesca l’idrogeno molecolare a innescare la serie di fenomeni biologici responsabili dell’effetto di neuroprotezione nei confronti delle principali malattie neurodegenerative e cerebrovascolari.
A tal proposito ecco un elenco dei meccanismi chiamati in causa:
- Riduzione diretta delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) prodotte nell’area cerebrale lesionata.
- Induzione dell’espressione e della secrezione gastrica dell’ormone grelina, implicato sia nei meccanismi dell’appetito che nell’attenuazione dei patterns infiammatori della microglia.
- Miglioramento dell’ossigenazione del sangue e induzione della trascrizione del fattore ad attività anti-ossidante Nfr2, quando l’idrogeno è somministrato sotto forma di gas a uso inalatorio.
- Attenuazione della trascrizione dei geni ad attività pro-infiammatoria e soppressione diretta dei programmi infiammatori delle cellule microgliali. [1]
Conclusioni: l'idrogeno molecolare può essere considerato un agente neuroprotettivo
Negli ultimi anni è venuto alla scoperta l’importante ruolo effettuato dall’idrogeno molecolare nella prevenzione e nella cura di svariate malattie, sia a carattere cardiovascolare che a carattere neurologico.
Finora molti studi preclinici hanno testato l’idrogenoterapia condotta in varie modalità , dall’inalazione di gas idrogenato all’iniezione di soluzione salina arricchita con idrogeno, sottolineando i grandi benefici ottenuti in campo neurologico, dove l’idrogeno molecolare riesce, con vari meccanismi, a frenare lo stress ossidativo e la neuroinfiammazione.
Ulteriori studi da effettuare sull’uomo, volti anche a scoprire le formulazioni di idrogeno più adatte per la somministrazione, sono necessari per confermare le promettenti proprietà già emerse dagli studi su animali nella prevenzione e nel trattamento delle malattie neurodegenerative.
Bibliografia: fonti e note
[1] Iketani M, Ohsawa I. Molecular Hydrogen as a Neuroprotective Agent. Curr Neuropharmacol. 2017;15(2):324-331.
[2] Ohta S. Molecular hydrogen as a novel antioxidant. Methods in Enzymology. 2015;289–317.
[3] Lamptey RNL, Chaulagain B, Trivedi R et al. A Review of the Common Neurodegenerative Disorders: Current Therapeutic Approaches and the Potential Role of Nanotherapeutics. Int J Mol Sci. 2022 Feb 6;23(3):1851.
[4] Ramanathan D, Huang L, Wilson T et al. Molecular hydrogen therapy for neurological diseases: a review of current evidence. Med Gas Res. 2023 Jul-Sep;13(3):94-98.
[5] Li J, Wang C, Zhang JH et al. Hydrogen-rich saline improves memory function in a rat model of amyloid-beta-induced Alzheimer’s disease by reduction of oxidative stress. Brain Res. 2010 Apr 30;1328:152-61.
[6] Yoritaka A, Takanashi M, Hirayama M et al. Pilot study of Hâ‚‚ therapy in Parkinson’s disease: a randomized double-blind placebo-controlled trial. Mov Disord. 2013 Jun;28(6):836-9.
