Eine der Eigenschaften von Wasser, das gelösten molekularen Wasserstoff (wie ionisiertes Wasser)enthält ist, dass es ein negatives Oxidations-Reduktions-Potential (ORP) aufweist. 1 Chemische Reaktionen die in einer wässrigen Lösung auftreten,  heißen Redox Reaktionen.2  Der  ORP misst  die Kapazität einer Lösung, welche Elektronen von chemischen Reaktionen  entweder freigeben oder annehmen. Der ORP-Wert, ähnlich wie der pH-Wert, ist wichtig um die Wasserqualität  zu bestimmen und für die Wasseraufbereitungsprozesse. 3Genau wie bei der pH Wert  Bestimmung der relative Zustand des  Wassers bei der   Aufnahme  von Protonen  anzeigt, zeigt  der ORP Wert den Zustand des Wassers an , Elektronen aufzunehmen  (das heißt  Elektronen gewinnen). Eine Lösung mit einem höheren (positiver) ORP hat das Potential, eine Lösung mit einem niedrigeren Redoxpotential zu oxidieren. Beispielsweise  +700 mV ist ein Antioxidans auf +900 mV,dies wiederum ist  ein Antioxidans auf +1100 mV

◾Es ist wichtig, zu beachten, weil etwas mit einem hohen ORP (negativ oder positiv) nicht gleich bedeutet, dass eine Reaktion stattfindet .4 Genau wie die Darstellung mit der Kugel an der Spitze des Hügels, welche das "Potenzial" hatden Hügel hinunter zu rollen, aber jemand muss es vorher noch den anfängliche "Schubs"  geben (dies wird Aktivierungsenergie genannt  Ea)). Wenn die erforderliche Aktivierungsenergie zu hoch ist, kann die Reaktion nie auftreten. In der Tat, obwohl wir hören, dass Diamanten ewig halten,  haben sie tatsächlich ein bevorzugtes  Potential (freie Energie = -2,90 kJ / mol. Gibbs), 7 spontan sich in Graphit  umzuwandeln, aber das Ea ist so hoch, dass die Reaktion eigwntlich nie auftritt 0,7

◾It ist auch wichtig,  zu beachten, dass, nur weil etwas hat einen negativen ORP  Wert hat, dies nicht bedeutet, dass es,  einen  physiologische Antioxidans Wert besitzt. Es ist die chemische Spezies, die für den ORP-Wert verantwortlich ist, die bestimmt, ob oder ob es nicht als biologisches Antioxidans wirken kann.

Beispielsweise kann ein negatives Redoxpotential durch Zugabe von Vitamin C, molekularen Wasserstoff oder Aluminiummetall in Wasser, aber nur Vitamin C und molekularem Wasserstoff haben physiologische Wirkungen, selbst wenn geringe Mengen an Aluminium (Al) in verschiedenen Oxidationsstufen hergestellt werden (dh Al + zu Al3 +) kann ein ORP von über -700 mV geben. In der Tat kann das Metall  tatsächlich als Oxidationsmittel wirken, so dass genau das, was Sie eigentlich zu verhindern suchen. Dies sollten Sie  im Auge , wenn Sie bei vielen kommerziellen Produkten die Vorteile von -ORP Wasser anpreisen hören.

Die Frage muss sein, was die chemische Spezies, die verantwortlich ist  für den  negativen ORP und hat es einen physiologischen Wert?

Zusammenfassung

Der ORP-Wert sagt Ihnen nur, dass eine Oxidations-Reduktions-Reaktion passieren kann. Es ist Ihnen nicht sagen, wie schnell oder auch ob es geschehen wird. Es ist auch nicht zu sagen, ob es physiologischen und biologischen antioxidativen  Wert hat, wennn es  intern verbraucht wird. Stellen Sie sicher,dass Sie wissen, welche chemischen Substanzen zur Herstellung der negativen ORP-Wert verantwortlich ist.

Dazu erst einmal die Erklärungen, was basisches Wasser ist und was Wasserstoffwasser ist:

 

In einfachen Worten ist alkalisches Wasser Wasser mit einem hohen pH-Wert. Ein neutraler PH ist 7 und alkalisch ist alles darüber bis zu 14.

 

Während es klar ist, dass alkalisches Ernährung wegen der darum enthaltenen Mineralien lebenswichtig für die Gesundheit und normale körperliche und zelluläre Funktionen ist, ist Trinken von alkalischem Wasser fast ohne Bedeutung und Funktion.

 

Es unterscheidet sich von Wasserstoffwasser und sollte nicht verwechselt werden. Wasserstoffwasser hat viel mehr konkrete Vorteile, die wir kurz erklären werden. Zuerst wollen wir alkalisches Wasser deutlich erklären.

 

 

Viele behaupten, dass es so ist, weil der Blut-pH-Wert leicht über 7 (7,4) ist und dass es für die Aufrechterhaltung, dass Blut pH- wichtig sei und entscheidend sei für eine normale und gesunde Funktion des Körpers.

 

Allerdings hat alkalisches Wasser allein wenig bis gar keine Auswirkung auf den Blut-pH-Wert. Das ist, weil Wasser kein Puffer hat . In der Tat müssten Sie 500 Liter alkalischen Wasser bei pH-Wert von 10 trinken, um 0,5 Ltr Magensäure zu neutralisieren. Machen Sie das?

 

Größtenteils frische Produkte essen, die oft  alkalisch sind, ist wichtig, ja  - Nur nicht wegen des pH Wertes! Auch alkalischen Wasser trinken wird Ihnen nicht wesentlich helfen. Die Aufrechterhaltung eines alkalischen pH-Wertes im Blut ist wichtig, damit der Körper gut funktioniert. Richtige  Atmung schon kann da sehr gut helfen, beseitigt Kohlendioxid (CO2), das mit Wasser reagiert, um Säure zu bilden. Das bedeutet, sie können mit richtigem Ausatmen mehr für Ihren Körper tun (in Richtung alkalisch) als mit einigen Litern alkalischem Wasser.

 

So, nun ist es klar, dass frische natürliche  Ernährung lebenswichtig für die Gesundheit und normale körperliche und zelluläre Funktionen ist, das Trinken von alkalischen Wasser allein aber ist von keinem Nutzen.

 

Nun kommen viele an und sagen, dass basisches Wasser das Gewebewasser basisch macht und nicht das des Blutes. Hier verweise ich auf die Anatomie des Körpers. Vielleicht hat ja jemand ein paar Leitungen neu erfunden, die ohne die Blutbahn direkt  vom Hals in die Bindegewebe das H2O bringt??(sorry, musste sein)

 

 

Wasserstoffreiches Wasser ist Wasser (H2O), das gelöstes Wasserstoffgas (H2) enthält. Dieser gasförmige Wasserstoff wird auch als zweiatomiger oder molekularer Wasserstoff bezeichnet. Es ist nicht an die Wassermoleküle gebunden, sondern steht dem Körper als Antioxidans zur Verfügung.

 

Molekularer Wasserstoff neutralisiert selektiv toxische freie Radikale.

 

Der molekulare Wasserstoff kann selektiv toxische Hydroxylreste (* OH) abfangen und diese sofort in Wasser umwandeln: 2 * OH + H2a 2H2O.

 

Wasserstoffgas hat auch viele andere vorteilhafte Eigenschaften. Über 700 wissenschaftliche Artikel einschließlich mehr als 40 menschliche Studien haben molekularen Wasserstoff als Therapeutikum bewiesen. H2 lagert sich nicht im Gewebe ab und wird leicht aus den Lungen ausgeatmet. Es besteht also kein Risiko für die Toxizität durch das Trinken von wasserstoffreichem Wasser.

 

Wasser (H2O) dissoziiert in Wasserstoffionen (H +) und Hydroxidionen (OH-) gemäß der Gleichung H2Oa H + + OH-. Es gibt immer ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden Ionen, wie eine Wippe. Wenn eine Konzentration steigt geht die andere nach unten. Bei einem neutralen pH-Wert entspricht die Konzentration der H + -Ionen der Konzentration der OH-Ionen. Diese Konzentration beträgt 1 x 10 hoch 7; Mol / l. Sie erhalten dann den Wert pH 7

 

Die pH-Skala geht im allgemeinen von 0 bis 14, da 7 +7 gleich 14. Ein pH-Wert von 7 gilt als neutral, da die H + - und OH-Konzentrationen gleich sind.

 

 

Wenn der pH-Wert über 7 liegt, bedeutet dies, dass das Wasser alkalisch und somit in H + -Ionen niedrig und in OH-Ionen hoch ist.

 

Auf dem Markt gibt es derzeit zwei Methoden wasserstoffreiches Wasser über elektrische Durchflusssystemen zu erhalten; nämlich, basische Wasser Ionisierer und pH-neutrale Wasserstoffwassererzeuger. (HIM) Eine kurze Diskussion über einige der Vor-und Nachteile können Sie hier lesen:

Diese Technologie gibt es schon seit vielen Jahrzehnten. Sie verwendet ein Verfahren der Elektrolyse  um Wasserstoffgas und alkalisches Wasser an der Kathode und Sauerstoff / Chlorgas und saures Wasser an der Anode zu erzeugen. Die Anode und die Kathode sind durch eine Membran getrennt, die  die Trennung von alkalischen und sauren Wasser ermöglicht.

Viele Menschen haben über Vorteile  mit alkalischen Wasser-Ionisierer berichtet, aber erst 2007-2010 begannen  die Wissenschaftler und Forscher zu verstehen, dass die therapeutische Eigenschaft in alkalisch ionisiertes Wasser Wasserstoffgas  war (siehe diesen Artikel). Basische Wasser Ionisierer wurden optimiert für basisches Wasser zu produzieren, nicht Wasserstoffgas.

 

Es gibt drei Beobachtungen mit diesen Systemen:

 

1.Einige alkalische Wasser Ionisatoren enthalten keine ausreichenden Mengen an gelöstem Wasserstoffgas, oder zumindest deren Konzentration unter einer Nachweisgrenze von 0,01 ppm.

2.Einige alkalische Wasser Ionisatoren können ausreichend Wasserstoffgas Levels erzeugen, aber aufgrund ihrer Produktion von alkalischen Wasser, beginnen die Elektroden schnell zu verkalken, welches verhindert, dass  Wasserstoffgas sich  in das Wasser auflöst. Daher kann ohne die gründliche und häufige Reinigung  mit Zitronensäure oder Essig  die Konzentration von Wasserstoffgas bei diesen Systemen auch unter 0,01 ppm in wenigen Tagen bis Wochen fallen, was je nach  auf Quellwasser und Verwendung differiert.

3.Einige alkalische Wasser Ionisatoren verwenden eine Umkehr-Polarität-Technologie, die deutlichdas Verkalken an den Elektroden verhindert und es dem Benutzer ermöglicht, länger (Monate bis Jahre) dies zu nutzen, ohne Essig oder Zitronensäure verwenden zu müssen.
(Siehe diesen Artikel für weitere Informationen) Während des Umschaltvorganges ( ca 30 sec) wird dann KEIN H2 erzeugt.

In jedem Fall hängt die Konzentration von Wasserstoffgas sehr auf Quellwasser und Durchflussrate (und natürlich auch das Design und die Menge an den Elektroden der Skalierung)ab. Dadurch kann die Konzentration  von weniger als 0,01 ppm bis annähernd 3 ppm variieren , mit einem Durchschnitt von 0,4 bis 1 ppm.: 1) normalen Durchflussrate, 2) mittlere Quellwasserhärte, und 3) saubere Elektroden. Es ist auch wichtig zu beachten, dass, obwohl einige alkalische Wasser Ionisatoren eine sehr hohe H2-Konzentration produzieren können, dass durch die verlangsamte Durchflussströmung des Wassers, das erzeugte Wasser oft einen sehr hohen pH-Wert aufweist, welches  das Wasser ungenießbar machen kann.

 

In diesem Fall ist es einfach, den pH-Wert zu reduzieren, indem  durch die Zugabe von ein paar Tropfen Zitronensaft (Zitronensäure) den  pH gesenkt wird.

Diese Punkte konzentrieren sich ausschließlich auf Wasserstoffgas; obwohl einige Leute es mögen, wenn sie basisches und saures Wasser produzieren können, welches  oft mehr von subjektiven Wahrnehmungen und Glauben herrührt, als durch  die wissenschaftliche Analyse.

 

Neutral-pH-Wasserstoff-Wasser-Generatoren
Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie diese Arten von Maschinen entwickelt werden könn, aber es sollte das Ziel sein, eine hohe Konzentration an Wasserstoffgas zu erzeugen ohne das Ausgangswasser zu verändern.

1. Einführung

Wasserstoff (H) ist das leichteste und häufigste Element im Universum. In seiner molekularen Form(H2) ist es ein farb- und geruchsloses, geschmackloses, ungiftiges nichtmetallisches Gas [1]. Obwohl Wasserstoff bei Temperaturen oberhalb von 570C verbrennen kann,ist es bei normalen Temperaturen und einem Partialdruck (bei Konzentrationen unterhalb von 4-8%) ein harmloses Gas, das als zelluläres Antioxidans wirken kann [1] - [3].

 

Wasserstoff wurde zunächst als ein medizinisches Gas im Jahre 1888 von Pilcher [4] verwendet. Es wurde als ein Gas rektal in Patienten infundiert, um Perforationen zu identifizieren und unnötige Operationen zu vermeiden [4]. Bis vor kurzem dachte man, dass Wasserstoff physiologisch träge wäre[2], aber es wurde im Jahr 2007 berichtet, dass Wasserstoff zerebrale Ischämie Reperfusionsschäden verbessern kann und selektiv starke zytotoxische Sauerstoffradikale reduziert, einschließlich Hydroxyl-Radikale (• OH) und Peroxynitrit (ONOO) [2 ] [5].

 

Dies resultiert aus den Experimenten, die von Christensen und Sehested durchgeführt wurde, in denen festgestellt wurde, dass molekularer Wasserstoff in wässrigen Lösungen bei 20 ° C Hydroxylradikale neutralisiert.[6].

 

Es wird angenommen, dass die Bildung von Sauerstoff und Stickstoffradikalen, wie unter den Bedingungen von oxidativem Stress zu sehen ist, eine wichtige, wenn nicht ein wesentliche Ursache zur Bildung einer Reihe von Krankheiten, wie Herz-Kreislauf, rheumatischen, gastrointestinalen, neurodegenerativen, Stoffwechsel-, neoplastische und anderen Krankheiten ist.[2] [5] [7] - [10]. Es ist auch ein wichtiger Teil bei Gewebeverletzung und Alterungsprozessen [1] [2] [5] [7] - [11]. In diesem Prozess werden freie Radikale, wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS) als Nebenprodukte des oxidativen Stoffwechsels erzeugt .

 

 

Wenn diese ROS / RNS eine übermäßige Anzahl gegenüber endogenen Antioxidantien erreichen, können diese leicht und kumulativ oxidative Schädigungen zellulärer Makromoleküle auslösen, was schließlich in zellulären Dysfunktion, Zelltod und zur Entwicklung verschiedener Krankheiten führt [12] [13].

 

 

Mitochondrien werden in oxidativen Stress und der Alterungsprozess [7] [12] eng mit einbezogen - [14]. Hier ist der hauptsächliche intrazelluläre Ursprung des freien Radikals Superoxidanion, sowie das ursprüngliche Ziel der oxidativen Schädigung [11] - [14]. Unter physiologischen Bedingungen werden normalerweise bei niedrigen Konzentrationen von ROS / RNS , welche indirekt durch die Elektronentransportkette in der inneren Mitochondrienmembran erzeugt werden, diese durch zelluläre Antioxidationsmittel [5] [7] [14] [15] neutralisiert. Es ist jedoch inzwischen weithin bekannt, dass dies oft nicht ausreichen kann.[5] [7] [14] [15]

 

 

Jedoch führt überschüssiges ROS / RNS - erzeugt unter pathologischen Bedingungen - zu progressiven oxidativen Schädigungen der Mitochondrien-Membranen, Proteine und mitochondriale DNA und schließlich auch zu Schäden anderer zellulären Bestandteile [16] - [19]. [22] - Mitochondriale Dysfunktion , die durch überschüssige Konzentrationen von ROS / RNS verursacht wurde, ist im Wesentlichen bei allen chronischen Erkrankungen [17] [20] gefunden worden.

 

Zelltod ist eine wichtige Folge der mitochondriale Dysfunktion und Tod der Zellen kann über eine Vielzahl von Wegen erfolgen, die in den Mitochondrien und beinhaltender Apoptose und Nekrose [20] [23] ausgelöst wird.

 

Unter normalen physiologischen Bedingungen existieren ROS / RNS in niedrigen Zellkonzentrationen, die keine übermäßige Zellschäden verursachen. Die Pegel dieser potentiell gefährlichen freien Radikale werden durch endogene antioxidative Systeme in Schach gehalten, wie Superoxid-Dismutase, Katalase, Glutathion-Peroxidase und verschiedene Vitamine [15] [20] [24].

 

Wenn jedoch die Konzentrationen von ROS / RNS die endogene Kapazität diese zu neutralisieren,überschreitet, kann oxidativer Stress und Zellschäden auftreten.

 

Überschüssige Produktion von ROS / RNS können aufgrund einer Vielzahl von Forderungen auftreten, von Strahlungsbelastung zu chemischen oder durch körperliche Belastung [25] – [27]. 2. Wasserstoff wirkt als zellulares Antioxidans  und Genregulator Obwohl historisch betrachtet Wasserstoff (H2) als träge und nicht funktionsfähig angesehen wurde [28],( Ohsawa et al.) [5] ist festgestellt worden, dass H2 als therapeutisches Antioxidans durch selektive Reduktion zytotoxischer ROS / RNS agiert . Wir wissen nun, dass H2 als zytoprotektive Antioxidationsmittel in isolierten Zellen in Kulturen wirken kann, aber auch bei Tieren und Patienten wirkt H2 durch Reduktion der meist reaktivsten ROS und RNS Oxidantien, Hydroxyl-Radikal (• OH) und Peroxynitrit (ONOO) [1] [2] [4] [5] [29]  reduziert aber nicht die zahlreichen ROS und RNS Oxidationtien, wie Wasserstoffperoxid (H2O2) und Stickstoffmonoxid (NO) in Zellen und Geweben [1] [2] [5] [29]. So kann H2 oxidativen Stress verringern und den Redox-Status der Zellen [30] neu einstellen. Als Ergebnis seiner milden, aber effizienten antioxidativen Eigenschaften, verursacht H2 mehrere Effekte in Zellen und Gewebe, einschließlich Anti-Apoptose, Anti-Entzündung, anti-allergisch und metabolische Effekte in den meisten Fällen durch oxidativen Stress und überschüssige Mengen an ROS Reduktionen hervoprgerufen- / RNS [1] [2] [5] [29]. Wasserstoff kann auch die Genregulation beeinflussen, die von ROS / RNS, wie der Genregulation durch p53, AP-1 und NF-kappaB [30] geändert oder eingeleitet wird- [36]. Wasserstoff hat die Fähigkeit, die Signaltransduktion zu modifizieren. Bei der Verwendung einer Mikroarray einer Rattenleber-DNA- wurde die Wirkungen von Wasserstoff auf die allgemeine Genexpression untersucht [35]. Nach dem Trinken von H2- angereichertem Wasser über 4 Wochen wurde eine DNA-Microarray dazu verwendet, zu beweisen, dass 548 Gene hochreguliert waren und 695 Gene in der Leber Leber-Gen-Microarray- runtergeregelt wurden. Die Gene, die das Oxydationsreduktionsprotein verschlüsseln, wurden hochreguliert. Somit hat H2 sowohl spezifische als auch allgemeine Effekte auf Zellen und Gewebe

 

3. Methoden der Wasserstoff-Verabreichung

Wasserstoff hat als Antioxidans einige deutliche Vorteile . Da es ein Gas ist, kann es durch eine Vielzahl von Verfahren verabreicht werden, und als Gas oder als Wasserstoff in Flüssigkeiten gelöst, hat H2 außerordentliche Tiefenwirkung und Gewebeverteilungseigenschaften. Wasserstoff als Gas löst sich in physiologischen Flüssigkeiten und verteilt sich rasch. Es kann sehr leicht Zellmembranen und intrazelluläre Bereiche durchdringen[1] [2] [29]. Die meisten Antioxidantien sind in ihrer zellulären Verteilung begrenzt und werden schlecht von Zellorgane wie Mitochondrien aufgenommen[37] [38], aber Wasserstoff hat die Fähigkeit effektiv in Biomembranen einzudringen und sich in Zellorgane wie Mitochondrien und den Zellkern einzuschleusen. Im Gegensatz zu vielen Antioxidantien hat H2 auch den Vorteil, dass es die Blut-Hirn- Schranke [39] durchdringt. Das Einatmen von H2-Gas ist die geradlinige, aber nicht die bequemste Methode der medizinischen Wasserstoff Verabreichung [1] [29]. Bei Konzentrationen unter 4% kann H2 über Maske, Nasenkanüle oder Ventilator inhaliert werden. Wenn es bei diesen Konzentrationen eingeatmet wird, kann H2 nicht den Blutdruck beeinflussen [2] [4] H2-Konzentrationen sind durch Einfügen von Wasserstoffelektroden direkt in das Gewebe in Tiermodellen überwacht worden [40]. Das Einatmen von H2 wurde bei Organtransplantation genutzt, um bei Darm- und Lungentransplantation Verletzungen zu reduzieren und Organentzündung zu verhindern [41].

 

Exposition gegenüber 2% H2 Gas auch gastrointestinale Transit, reduziert Lipidperoxidation und blockiert Herstellung mehrerer proinflammatorischer Cytokine [41] . In einem Mausmodell der Sepsis -Behandlung verbessert H2 die Überlebensrate und Organschäden durch Blut und Gewebespiegel von frühen und späten pro-inflammatorischen Zytokinen [42]. Dieselbe Gruppe untersuchte die Wirkung von H2 auf das Überleben, Gewebeschäden und Zytokin Resonanz in einem Zymosan-induzierten Entzündungsmodell [43]. Sie fanden, dass H2 Behandlung die Mengen von Oxidationsschäden reduziert, Aktivitäten von antioxidativen Enzymen erhöhte und die Niveaus von proinflammatorischen Zytokinen in Serum und Geweben reduziert[43]. Wasserstoff wurde ebenfalls als injizierbare Kochsalzlösung verabreicht [44]. Zum Beispiel verwendet Cai et al. [44]H2 in intraparatoneally Salze bei neonatalen Ratten als Modell der Hypoxie-Ischämie, um neuroprotektive Wirkung von Wasserstoff zu demonstrieren . Mit Hilfe eines Krankheitsmodell der Alzheimer bei Ratten verringert H2-Saline-Injektionen oxidativem Stress und Entzündungsmarker und verhindert Gedächtnis- und motorische Störungen [45]. Bei weitem die einfachste, praktischste und effektivste Methode der H2 Verabreichung ist die orale Einnahme von Wasserstoff zu Wasser [29] als auch die Inhalation. Wasserstoff in Wasser gelöst ist ein bequemes und sicheres Mittel zur Verabreichung von H2 [46]. Beispielsweise kann H2 in Wasser gelöst werden mit bis zu 0,8 mM (=1.6 mg) bei normalem Atmosphärendruck und Raumtemperatur, es ändert nicht Geschmack, Farbe oder die Eigenschaften des Wassers in irgendeiner Weise . Einmal aufgenommen, gelangt der Wasserstoff angereichertes Wasser schnell in das Blut [47].

 

 

4. Die Sicherheit von Wasserstoff

Wasserstoff wird seit Jahren ohne Zwischenfälle in Gasgemischen beim Tieftauchen genutzt, um Dekompressionskrankheit und arterielle Gasthromben [48] zu verhindern. Selbst bei relativ hohen Konzentrationen wurde bei H2 keine Toxizität festgestellt[48] - [50]. Die Sicherheit von H2 beim Menschen wurde in Gasgemischen gut dokumentiert. Zum Beispiel Hydreliox, ein Gasgemisch, das für das Tieftauchen verwendet wird, enthält 49% Wasserstoff, 50% Helium und 1% Sauerstoff. Hydreliox wurde bei der Verhinderung von Stickstoffnarkose und Dekompressionskrankheit in Tauchvorgängen bei großen Tiefen als wesentlich angezeigt [48] [51]. In anderen Tieftauchstudien wurde H2 bei der Kompression bei 20 ATM verwendet, um Bradykardie und andere nervöse und psychosensomotorische Symptome (Hochdruck Nerven Syndrom) ohne langfristige Sicherheitsrisiken zu vermeiden

G. L. Nicolson et al 35

 

[52]. Obwohl eine milde narkotische Wirkung von Wasserstoff beim Einatmen von Wasserstoff-Helium-Sauerstoff-Gemischen unter hohem Druck nachgewiesen wurde, reduzierte es sich nach der Rückkehr auf den Umgebungsdruck der Taucher wieder auf Normallage [51].

 

Wasserstoff in anderen Formen, wie beispielsweise H2-Wasser zeigt keine toxischen oder anderen Sicherheitsprobleme [1] [2]. Zum Beispiel wurden den Ratten H2-Wasser (0,19 mM Wasserstoff) oder normales (entgastes) Wasser ad libitum für ein Jahr zugeführt, und es gab keine berichteten Veränderungen der Morbidität oder Mortalität zwischen der H2 Gruppe und der Kontrollgruppe der Tiere. Es war jedoch eine Reduzierung der paradentalen Schäden in der H2-Gruppe bemerkt worden [53]. In klinischen Studien wurden keine toxischen Wirkungen der Einnahme H2 berichtet [54]. So ist Wasserstoff eine sichere und nicht-toxische Substanz, wenn sie bei relativ niedrigen Konzentrationen unter normalen Bedingungen von Druck und Temperatur genutzt wird.

 

5. Hydrogen als therapeutisches oder prophylaktisches Mittel in Versuchen bei Humankrankheiten

Es wurden Tierversuche durchgeführt, um bei menschlicher Krankheiten die therapeutische Wirksamkeit einer H2 Verabreichung zu testen. [56] - Dieser Bereich wurde in verschiedenen Bewertungen [1] [2] [29] [54] ausführlich behandelt. Zum Beispiel Othat al. [55] überprüft die Wirkung von Wasserstoff in 63 Tiermodellen von menschlichen Krankheiten. Sie fanden mehrere erfolgreiche Studien in Tieren, bei denen Wasserstoff als Gas verabreicht worden war (21 Publikationen), durch Salzinjektion (27 Publikationen) oder als H2 Wasser (23 Publikationen) [55]. Andere Veröffentlichungen haben H2 Augenlösungen,[57], wasserstoffreiche Wasserbäder [46], oder direkte Infusion von H2-Lösungen in den Magen oder anderen Organen [56]beschrieben.

 

Obwohl die meisten Studien Nagetieren als Versuchsmodelle verwendeten, hat man auch andere Tiermodelle genutzt, Kaninchen oder Schweine [55] [56]. Die ersten Untersuchungen über die Biologie von Wasserstoff wurden bei Wasserstoff-produzierenden Algen und Bakterien [59] [60] durchgeführt. Es wurde erkannt, dass Wasserstoff das Wachstum von Pflanzen fördert und Regulierung Pflanzenhormone und Zytokine positiv beeinflusst 61] [62]. In der klinischen Anwendung wurde Wasserstoff unter einer Vielzahl von Bedingungen (Figur 1) verwendet. Einige der nützlichsten klinischen Anwendungen von Wasserstoff wird in diesem Bericht diskutiert.

 

 

 

6 Wasserstoff und Ischämie / Reperfusionsschaden

Es sind viele Tierversuche über die Wirkung von Wasserstoff bei Ischämie / Reperfusionsschäden durchgeführt worden. Ischämie-Reperfusionsschaden ist ein Phänomen, das in mehreren klinischen Fachgebieten vorkommt. Es wird als Mangel an Sauerstoffzufuhr zu den Zellen und Geweben durch verminderte Perfusion gefolgt von Entzündung beschrieben, [2] [4] [ 29] [40] [41] [44] [62]. Verschiedene Mechanismen wurden bei Ischämie / Reperfusion vorgeschlagen, wie die Aktivierung von Redox-Signalwegen, Veränderungen in der mitochondrialen Permeabilität, Autophagie, angeborene Immunität und andere Mechanismen [63] - [68]. Mitochondrien scheinen eine wichtige Rolle im Prozess der Ischämie / Reperfusion [67] zu spielen - [69]. [56] -

 

Molekularer Wasserstoff wurde als mögliche Schutzmolekül in Ischämie / Reperfusion [1] [2] [4] [29] [54] vorgeschlagen. Darüber hinaus deuten neuere Belege dafür, dass Wasserstoff die Genexpression beeinflussen könnten, möglicherweise als ein Molekül, das Veränderungen der Genexpression entgegenwirken kann, die sonst bei chronischen Anpassungsreaktionen zu Gewebeschäden führen[70].

 

Abbildung 1. Wasserstoff-Therapie und einige ihrer Anwendungen in verschiedenen akuten und chronischen Krankheitsbildern.

 

Während eine Ischämie / Reperfusion in verschiedenen Organen auftreten können, ist es in Herz, Gehirn, Niere, Leber, Netzhaut, Lunge und den Magen-Darm-Trakt [71] [72] sogar häufig beobachtet worden.

 

Molekularer Wasserstoff wird als ein prophylaktisches und therapeutisches Mittel zur Behandlung von akuter oder chronischer Ischämie / Reperfusion in diesen Organen [1] [2] [54] [73] verwendet. Wie bei Ischämie-Wiederdurchblutungsschäden könnte H2 eine wichtige Rolle bei der Organtransplantation spielen. In der Organtransplantation wird die Wirkung von molekularem Wasserstoff demnach sehr wichtig sein [73] – [76].Die wohltuenden Wirkung von Wasserstoff bei Ischämie / Reperfusion sind in Tierversuchen umfassend geprüft wurden [29] [55] - [77]. Mehrere mögliche Arten der Nutzung von H2 für den Menschen wurde vor allem aus einer entsprechenden Reihe von Ischämie / Reperfusion Experimente bei Tieren extrapoliert [1] [2] [29] [54] - [56] [73] [78]. Bei einer Fosucierung auf ein Organ, das Herz, hat es sich gezeigt, dass der molekulare Wasserstoff (als Gas in Nagetieren verabreicht), die Funktionsleistung des Herzens nach einem Herzstillstand verbessert [39]. Er tut dies mit einer Wirksamkeit vergleichbar mit der Hypothermie [39].Es wurde bewiesen, dass Wasserstoff besser zu sein scheint , wenn H2-Gas bei 2% Konzentration inhaliert wird, synchronisiert mit dem Beginn der Herz-Lungen-Reanimation und weiterhin gegeben für mindestens zwei Stunden, so wurde die Zunahme von Schäden durch ROS / RNS Radikalreaktionen, die im Zusammenhang mit dem Herzstillstand stehen. Die Behandlung mit molekularem Wasserstoff hat gezeigt, dass er die Größe des Herzinfarktes in Rattenmodellen bei Myokardischämie / Reperfusionsschäden rapide reduziert[40]. Es wurde vermutet, dass dies auf die schnelle Diffusion von molekularem Wasserstoffgas zurückzuführen ist, schneller als die der koronaren Reperfusion nach einem ischämischen Vorfall, und er hat die Fähigkeit, zellulären freien Radikale [5] entgegen zu steuern.

 

ROS / RNS-Spezies scheint eine zentrale Rolle bei Mechanismen der Ischämie-Reperfusionsschäden zu spielen und die schnelle Diffusion von molekularem Wasserstoff wirkt den Schäden der ROS / RNS-Spezies, insbesondere Hydroxylradikale (OH •) und Peroxynitriten (ONOO) [5] entgegen.

 

 

Es wird H2 vorgeschlagen, um während der Ischämie / Reperfusion signifikant Schäden zu reduzieren. Somit kann die Infarktstärke in Ratten signifikant mit H2 Gasbehandlungs [40] reduziert werden. Ein ähnlicher Effekt wurde unter Verwendung von Wasserstoff in einer Salzlösung angegeben; Wasserstoff Salz schützt gegen die durch freie Radikale während der Ischämie / Reperfusion verursachten Schäden [79] - [82]. Es wurde auch berichtet, dass Wasserstoff-Kochsalzlösung die durch Doxorubicin Behandlung bei Ratten [83]erzeugte Herzinsuffizienz verbessert. Die Kombination von H2 mit Stickoxid in einem Gasgemisch schützt auch vor freien Radikale, sowie vor Herzschäden und verringert die Infarktgröße in Experimenten bei Mäuseherzen [84]

 

 

Kardioprotektion durch ischämische Prä- oder Postkonditionierung ist ein wichtiger Ansatz zur Verringerung ischämischer / Reperfusion Herzschädigung [85]. Kardioprotektion wurde definiert als "alle Verfahren und Mittel, die zur Erhaltung des Herzens durch Verringerung oder sogar Verhinderung myocardialer Schäden beitragen " [86].

 

Ischämische Präkonditionierung ist der Schutz ders ischämischen Herzmuskels bei vorhergehenden kurze Perioden von subletaler Ischämie durch Perioden der Reperfusion [87]. Ischämische Postanlage ist die Reduzierung der Größe Infarkt durch mehrere Zyklen von koronarer Occlusion / Reperfusion nach einer anhaltenden erzeugten Ischämie, die einen Infarkt verursacht [88]. Bei diesem Verfahren wird H2 als Öffnung der mitochondrialen Poren, die durch ATP K + -Kanäle (mKATP) verhinderte Kadrioprotektion aufgenommen haben.  Die Öffnung der Poren der mitochondrialen Permeabilität (mPTP), ist ein entscheidendes Ereignis für die Hemmung der ischämischen Reperfusionsschäden [89] [90].Die Verabreichung von molekularem Wasserstoff als Gas wurde kürzlich zur Aktivierung der mKATP hemmenden mPTP, und arbeitet somit als kardioprotektives Mittel in Mäusen, Ratten und Schweine [91] - [93].

Neuere Experiment wurden in H9c2 Zell-Kulturen durchgeführt und haben gezeigt, dass die Induktion der Expression von antioxidativen Enzymen, wie Hämoxygenase-1, durch molekularem Wasserstoffein weiterer Mechanismus ist, durch den Wasserstoff während einer Ischämie / Reperfusionsverletzung Schäden verhindert [94]. In einer anderen Variante der Verwendung von Wasserstoff um Schäden bei Herztransplantation, Organtransplantationen für Implantate zu reduzieren,wurden diese in der kaltes, H2-angereichertes Wasser eingetaucht [54] [91]. Zum Beispiel blieben Transplantationen bei Rattenherzen besser in kaltem, H2-angereichertem Wasserbäder erhalten[91] [92]. Indikatoren einer Herzschädigung, wie beispielsweise die Freisetzung von myokardialen Creatin-Phosphokinase und Troponin in Serum, in Transplantaten in einem kalten Wasserstoffbad wird erheblich vermindert [58] [95] [96] . Die Zugabe von Wasserstoff zu HTK (Histidin, Tryptophan, Ketoglutarat) Lösungen hat auch eine wesentliche Verbesserung zur Folge für den Erhalt von Transplantaten bei Herztransplantation .

 

Die Zugabe von Wasserstoff zu HTK (Histidin, Tryptophan, Ketoglutarat) Lösungen hat auch eine wesentliche Verbesserung der Herztransplantation bei Ratten [97] ergeben. Der beobachtete Wirkungsmechanismus ist der, dass molekularer Wasserstoff  die ROS und RNS-Produktion nach Entfernung des Gewebes und vorübergehender Ischämie während der operativen Transplantation verhindert .

Ischämische / Reperfusionsverletzungen können auch in gastrointestinalen Geweben auftreten, wo es zu Motilitätsstörungen, Entzündungen  und schließlich Organversagen in Transplantate und Gewebe führen kann. Inhalativer molekularer Wasserstoff oder  H2 in  Salzlösung angereichert, ist als Schutzmittel für Magen-Darm-Transplantationen in Tiermodellen getestet worden, um oxidativen Stress in den Transplantaten [98] zu reduzieren - [101]. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht unter Verwendung bei Ratten hat gezeigt, dass es erhebliche positive Auswirkungen in Dünndarmtransplantaten erbrachte, wenn sie auf der luminalen Seite als angereicherter Wasserstofflösung [102] verabreicht wurde. Die antioxidative Wirkung von molekularem Wasserstoff, insbesondere die Dämpfung von Hydroxylradikalen, wurde  scheint eine bedeutende Rolle zu spielen.

 

Intestinale Ischämie / Reperfusionsschäden führen zur Freisetzung einer Gruppe von pro-inflammatorischen Mitteln, wie Tumor-Nekrose-Faktor-α und Interleukin-1β, sowie Neutrophilen-Infiltration und Peroxidation von Membranlipiden. Dieser Schaden, der durch die Produktion von ROS potenziert ist, kann durch wasserstoffreiche Salzlösungen bei Ratten [103] vermindert werden. Die Lunge kann in Ischämie / Reperfusion beteiligt werden, vor allem während der Lungentransplantation oder einem Herz-Bypass, durch Mechanismen, die nicht vollständig verstanden werden [104]. Lungenschämie / Reperfusionsschäden werden durch diffuse Alveolarschaden innerhalb der ersten Stunden nach der Transplantation charaktersiert

Es scheinen mehrere Mechanismen verbunden zu sein, die nicht nur die Produktion von ROS, sondern auch Änderungen in intrazellulärem Calcium, die Na-K-Pumpe und die Produktion von pro-inflammatorischen Faktoren [105].umfassen.

 

Wasserstoff wurde bei Ratten entweder durch Inhalation oder wasserstoffreiche Salzlösungen angewendet, um Schäden in Lungentransplantaten [41] [106] [110] zu verhindern.Obwohl ein Teil der Erklärung diese ist, dass eine  Verbesserung der Lungentransplantaten mit Wasserstoff Anwendung ist,  ist die positive Wirkung wahrscheinlich auch aufgrund seiner Wirkungen bei der Verhinderung von ROS Schaden [102] [111]gegeben, Es geben Anhaltspunkte dafür, dass er auch die Schäden durch pro-inflammatorische Mittel mildert und vor Induktionsschäden schützt, die durch Lipopolysaccharid hervorgehen   [112] [113]. Es wurde auch berichtet, dass die Verabreichung von Wasserstoff gegen Beschädigung durch die Expression von Proteinen zur Herstellung von Tensiden, ATP-Synthasen und Stress-Response-Molekülen [113] schützen kann. Jüngste Experimente zeigen, dass die Kombination aus der Verabreichung von Wasserstoff und Sauerstoff noch vorteilhafter als nur Wasserstoff zu sein scheint [114]. Es ist interessant, dass die schützende Wirkung von Wasserstoff in diesem Fall nicht ganz mit seinen Schutz gegen oxidative Schäden korreliert, was darauf hindeutet,  dass Wasserstoff auch schädliche Wirkungen durch andere Mechanismen [1] [2] reduziert. Retinaler Ischämie / Reperfusionsschaden ist mit mehreren Erkrankungen wie Glaukom, Diabetes und verschiedene vaskuläre Störungen assoziiert [115] - [117]. In all diesen Fällen ist eine der Schädigungsmechanismen die durch Produktion von ROS-Spezies zur Oxidation von Lipiden, DNA und Proteinsynthese Störungen führen, welche dann zum Zelltod führen [118] [119]. Bei Studien, die  mit  Ratten durchgeführt wurden, wurde gezeigt, dass Wasserstoff in Augentropfen , als Gas und in Kochsalzlösungen, die Netzhaut vor oxidativem und Entzündungsschäden  verursacht durch retinale Ischämie Reperfusionsverletzung [57] [120] - [123]schützt.

Ischemia im Gehirn führt zu  vorübergehenden oder dauerhaften Funktionsdefiziten. Es wurde berichtet, dass die sofortige Reperfusion des Gehirns ischämische Schädigung zu stoppen, paradoxerweise zu weiteren Schäden durch die Änderung im inneren Mitochondrienmembranpotential und einem Überschuss an ROS Produktion[124]  führen. Dies wurde als  Begründung der primären Basis der Hirn-ischämischen Reperfusionsschäden genannt. Beispiele, die zu Hirnischämie mit anschließender Ischämie / Reperfusionsschäden  führen können, sind Schlaganfall, Trauma, Entzündung und [125] . Das Einatmen von Wasserstoff oder die Verabreichung mit Wasserstoff-Salzlösungen traumatische Verletzungen  hat sich bei Hirnschäden von Ratten als vorteilhaft erwiesen [126] [127]. Wasserstoffreiche Salzlösungen haben sich bei ischämische Schädigung eines Rattenhirns, hervorgerufen  durch Herzstillstand oder vaskuläre Ursachen, als wirksam erwiesen [128] [129]. Schließlich wurden die Schutzwirkungen der Inhalation von Wasserstoffgas auch beschädigtem Gehirn von Mäusen nach Entzündung beobachtet [130]. Der Einsatz von Wasserstoff bei Menschen ist geprüft [131]. Diese Sicherheitsstudie versucht, die äquivalenten Konzentrationen von Wasserstoff in Menschen zu bestimmen, so dass die erzielten Ergebnisse in Tierversuchen auf Menschen reproduzierbar sind.

 

Die Autoren folgerten, dass die Inhalation von 3% Wasserstoff 30 Minuten lang bei Menschen sicher ist, es könnte eine ähnliche Wasserstoffkonzentration in Blut ergeben, die sich zur Behandlung dieser Erkrankung bei Tieren als brauchbar erwiesen haben. Jedoch können Studien mit Einatmen von Wasserstoff bei Menschen zum Teil komplizierter sein, wegen der variablen Wasserstoffkonzentrationen im Blut . Somit sind fehlt die  Konsistenz der Ergebnisse . Aus diesem Grund benötigt die klinische Verwendung von Wasserstoff eine Weiterentwicklung bei akuten Hirnverletzungen  [131]. 7

 

Studien bei einzelnen Erkrankungen finden Sie hier (gehen Sie mit der Maus auf den Reiter "Studien") oder auf englisch auf der Webseite des Molecular Hydrogen Institutes  oder unter www.molecularhydrogenstudies.com/