Ievads

Acu slimības, piemēram, glaukoma, diabētiskā retinopātija un ar vecumu saistīta makulas deģenerācija, saista kopīgs vaininieks: oksidatīvais stress, ko izraisa kaitīgās reaktīvās skābekļa sugas (ROS). Pārmērīgs ROS daudzums var bojāt DNS, lipīdus un proteīnus tīklenē un redzes nervā, izraisot redzes zudumu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Molekulārais ūdeņradis (H₂) ir parādījies kā unikāla antioksidantu terapija. H₂ ir sīka, bezgaršīga gāze, kas viegli iekļūst šūnu membrānās un acu barjerās (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tas selektīvi neitralizē tikai toksiskākās ROS (piemēram, hidroksilradikāļus •OH un peroksinitrītu ONOO⁻), vienlaikus atstājot neskartas normālas signālizācijas ROS (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tādējādi H₂ atjauno šūnu redoks-līdzsvaru, nebloķējot labvēlīgos bioķīmiskos signālus. Turklāt H₂ var aktivizēt aizsardzības ceļus – piemēram, tas pastiprina antioksidantu enzīmu (superoksīda dismutāzes, katalāzes, glutationa sistēmas) ekspresiju, izmantojot Nrf2 signalizāciju, un nomāc pro-iekaisuma faktorus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šīs īpašības liecina, ka H₂ varētu aizsargāt tīklenes neironus (un redzes nervu), modulējot redoks-signalizāciju oftalmoloģiskajos audos.

H₂ darbības mehānismi acu audos

H₂ terapeitiskā pievilcība slēpjas tā fizikālajās īpašībās. Kā mazākā molekula, tas ātri difundē caur audiem un biobarjerām (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Piemēram, ieelpots H₂ vai ar ūdeņradi bagātināts ūdens (HRW) ātri paaugstina H₂ līmeni asinīs un acīs. Iekļuvis šūnās, H₂ “uzsūc” ļoti reaktīvus radikāļus. Atšķirībā no vispārējiem antioksidantiem, H₂ neneselektīvi neattīra visas ROS – tas reaģē galvenokārt ar spēcīgākajiem oksidantiem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tas nozīmē, ka normāla ROS signalizācija (nepieciešama šūnu funkcijai) tiek saglabāta, kamēr kaitīgie radikāļi tiek detoksificēti. Praksē pētījumi liecina, ka H₂ samazina oksidatīvos biomarķierus (piemēram, 4-hidroksinonenālu un malondialdehīdu) un iekaisuma mediatorus acu šūnās un audos.

Svarīgi, ka H₂ arī modulē signalizācijas ceļus. Ir pierādīts, ka tas aktivizē galveno antioksidantu regulatoru Nrf2 (pastiprinot šūnu aizsardzību) un inhibē iekaisuma kaskādes (piemēram, nomācot NF-κB un pro-iekaisuma citokīnus) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Acī tas nozīmē samazinātu mikroglie aktivāciju un šūnu nāvi pēc traumas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Īsumā, H₂ darbojas kā maigs, “regulējams” antioksidants, kas maina redoks-vidi un gēnu ekspresiju aizsardzības virzienā.

Eksperimentālā acu neiroprotekcija

Pieaugošais pētījumu skaits ar dzīvniekiem apstiprina H₂ neiroprotektīvo lomu acī. Žurku glaukomas modeļos (piemēram, akūtas intraokulārā spiediena lēkmes) H₂ ārstēšana konsekventi saglabāja tīklenes neironus. Piemēram, vienā pētījumā žurkām tika nepārtraukti dotas ar H₂ bagātinātas acu pilieni spiediena izraisītas išēmijas laikā, un tika konstatēts, ka stiklveida ķermeņa H₂ līmenis strauji paaugstinājās. Šī iejaukšanās nomāca I/R izraisīto oksidatīvo stresu un strauji samazināja tīklenes ganglija šūnu (RGC) apoptozi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Līdzīgi, ar ūdeņradi bagātināta fizioloģiskā šķīduma (HRS) intraperitoneāla injekcija žurkām ierobežoja tīklenes DNS oksidāciju un mazināja PARP-1 (DNS labošanas enzīms, kas var izraisīt šūnu nāvi) pārmērīgu aktivāciju. Rezultātā pēc traumas nomira mazāk RGC (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Citā eksperimentā H₂ gāzes ieelpošana vienu stundu dienā (7 dienas) ievērojami samazināja RGC zudumu žurku tīklenes išēmijas-reperfūzijas modelī (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jāatzīmē, ka mērītie iekaisuma mediatori (IL-1β, TNF-α) un oksidatīvie blakusprodukti (4-HNE) bija daudz zemāki ar H₂ ārstētās acīs (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie atklājumi uzsver, ka H₂ var mazināt oksidatīvās un iekaisuma kaskādes, kas ir glaukomas neirodeģenerācijas pamatā.

Papildus ar spiedienu saistītām traumām, H₂ ir parādījis ieguvumus citos acu modeļos. Diabēta slimniekiem līdzīgām grauzējiem, orālais H₂ ūdens uzlaboja patoloģisku tīklenes asins plūsmu un samazināja gliozi un oksidatīvā stresa marķierus. H₂ arī aizsargāja fotoreceptorus tīklenes deģenerācijas modeļos (piemēram, zilās gaismas vai toksiskas traumas dēļ), samazinot lipīdu peroksidāciju un apoptozes signālus. Kopumā šie pētījumi ar dzīvniekiem liecina, ka H₂ var saglabāt neirālās struktūras glaukomas un ar to saistītos acu apstākļos, bloķējot oksidatīvos bojājumus un iekaisumu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Klīniskie novērojumi un nelieli pētījumi

Cilvēku dati par acu H₂ terapiju tikai parādās. Lielu glaukomas pētījumu vēl nav, taču sākotnējie ziņojumi parāda gan solījumus, gan piesardzību. Vienā randomizētā krosoverpētījumā ar veseliem pieaugušajiem salīdzināja 1,26 litru HRW akūtu uzņemšanu ar parastu ūdeni. Abi dzērieni izraisīja nelielu, bet nozīmīgu intraokulārā spiediena (IOP) pieaugumu, kas, visticamāk, atspoguļo šķidruma uzņemšanu un parasimpātiskos efektus (www.prolekare.cz). Svarīgi, ka IOP pieaugums bija līdzīgs starp H₂ ūdeni un parasto ūdeni – lai gan H₂ ūdens izraisīja, ka vairāk indivīdu piedzīvoja klīniski ievērojamus lēcienus (www.prolekare.cz). Autori brīdināja, ka, paradoksāli, liela apjoma HRW malkošana var īslaicīgi paaugstināt IOP tāpat kā parastais ūdens (www.prolekare.cz). Tas liecina par piesardzību: pacientiem ar glaukomu vai acu hipertensiju jāuzrauga IOP, ja tiek lietots H₂ ūdens (īpaši lielās devās), kamēr nav zināms vairāk.

Pozitīvi ir tas, ka agrīnie maza mēroga pētījumi liecina par redzes uzlabošanos deģeneratīvu acu slimību gadījumā. 2023. gada pilotpētījumā ar retinīta pigmentosa (RP) pacientiem dalībnieki četras nedēļas dzēra HRW (400–500 ml divas reizes dienā). Pētnieki novēroja pieticīgu, bet statistiski nozīmīgu labāk koriģētās redzes asuma uzlabošanos pēc H₂ terapijas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Detalizēta tīklenes testēšana (elektroretinogrammas) parādīja augstākas amplitūdas atbildes dažādos apstākļos pēc ārstēšanas, norādot uz nostiprinātu fotoreceptoru un iekšējās tīklenes funkciju (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Turpretī netika novērotas izmaiņas IOP vai tīklenes biezumā, kas liecina, ka efekts bija funkcionāls. Lai gan nepārbaudīts un īstermiņa, šis pētījums liecina, ka H₂ varētu smalki uzlabot tīklenes funkciju hroniskas deģenerācijas gadījumā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Cits izpētes pētījums bija vērsts uz sausās acs slimību, stāvokli ar virsmas iekaisumu. Nelielā krosoverpētījumā veseli pieaugušie saņēma H₂ ražojošu uztura bagātinātāju (vai kontroli) un tika novērtēti vairāku stundu laikā. H₂ ārstēšana ievērojami stabilizēja asaru plēvīti (ilgāks pārrāvuma laiks) un samazināja sausās acs simptomus salīdzinājumā ar kontroli (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). H₂ arī strauji palielināja asaru sekrēciju normālām pelēm un novērsa asaru zudumu sausās acs peles modelī (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie rezultāti liecina, ka H₂ pretiekaisuma iedarbība var uzlabot acu virsmas hidratāciju (saistīta neiroprotekcijas forma radzenes nerviem un dziedzeriem).

Rezumējot, sākotnējie pētījumi ar cilvēkiem ir iedrošinoši, taču ierobežoti. Izņemot nepieciešamo piezīmi par IOP lēkmes ar lielu ūdens uzņemšanu (www.prolekare.cz) (www.prolekare.cz), maza mēroga pētījumi ir ziņojuši par nelieliem redzes funkcijas uzlabojumiem RP gadījumā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) un labākiem asaru rādītājiem sausās acs gadījumā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šajos īstermiņa pētījumos netika novērotas nopietnas blakusparādības. Joprojām ir nepieciešami plašāki kontrolēti pētījumi (glaukomas vai redzes nerva neiropātiju gadījumā), lai apstiprinātu efektivitāti.

Sistēmiskie pretnovecošanās un metaboliskie pierādījumi

H₂ potenciāls acī atspoguļojas plašākos pretnovecošanās un vielmaiņas pētījumos. Oksidatīvais stress un hronisks iekaisums ir novecošanās un metaboliskā sindroma raksturīgās pazīmes, un H₂ ir testēts šajos kontekstos. Piemēram, 24 nedēļu randomizētā pētījumā ar pacientiem ar metabolisko sindromu (aptaukošanās, dislipidēmija, hipertensija) tika dots augstas devas HRW (>5,5 mmol/dienā). Salīdzinājumā ar placebo, H₂ grupā tika novērots zemāks triglicerīdu un ZBL holesterīna līmenis, samazināta kopējā/ABL holesterīna attiecība un samazināti iekaisuma un lipīdu peroksidācijas marķieri (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ievērojami, ārstētajiem pacientiem bija arī neliels ķermeņa masas indeksa un vidukļa apkārtmēra samazinājums, kā arī 12% samazinājums tukšā dūšā glikozes līmenī (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie sistēmiskie ieguvumi atspoguļo to, kas varētu būt nepieciešams, lai laika gaitā aizsargātu asinsvadu un nervu audus.

Novecošanās pētījumos daži pierādījumi liecina pat par molekulāra līmeņa efektiem. Randomizētā pilotpētījumā ar veseliem gados vecākiem pieaugušajiem regulāra HRW lietošana nelielā mērā pagarināja leikocītu telomērus (par ~4%) un labvēlīgi mainīja DNS metilēšanas modeļus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tā kā telomēri samazinās ar oksidatīvo stresu un novecošanos, šīs izmaiņas liecina, ka H₂ var mazināt sistēmisku oksidatīvo bojājumu un šūnu novecošanos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šādi atklājumi stiprina ideju, ka H₂ terapija varētu plaši novērst vielmaiņas/iekaisuma procesus, kas ietekmē arī aci ar vecumu saistītās slimībās.

Kopumā pētījumi par diabētu, aptaukošanos un novecošanos liecina, ka H₂ antioksidatīvie un pretiekaisuma efekti pārvēršas klīniskos bioķīmiskos uzlabojumos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Lai gan tie nav acu pētījumi, tie nodrošina ticamību: zāles, kas droši samazina sistēmisko oksidatīvo stresu un iekaisumu, varētu radīt paralēlus neiroprotektīvus efektus tīklenē un redzes nervā.

Ievadīšanas metodes, drošība un kvalitātes apsvērumi

Ūdeņradi var ievadīt vairākos veidos. Visbiežāk tiek izmantots perorāls ūdens (H₂ izšķīdināts dzeramajā ūdenī), H₂ gāzes inhalācija vai ar ūdeņradi bagātinātu fizioloģiskā šķīduma injekcijas. Pētījumos ūdens bieži tiek elektrolizēts vai saspiests, lai iegūtu apmēram 0,6–1,6 mM H₂, pēc tam tas tiek noslēgts gāzes necaurlaidīgās pudelēs, lai saglabātu koncentrāciju. Piemēram, klīniskas kvalitātes HRW tiek ražots, ievadot tīru H₂ zem augsta spiediena attīrītā ūdenī un iepakojot to īpašos 420 ml alumīnija maisiņos. Šie preparāti saglabā H₂ izšķīdušu līdz lietošanai. Inhalācijas terapija piegādā H₂ gāzi (piemēram, 1–4% gaisā vai skābeklī) caur masku vai deguna kanulu – tas ātri paaugstina H₂ līmeni asinīs/acīs. Jaunās metodes ietver elektrolītiskās H₂ vannas vai H₂ ražojošas molekulas (piemēram, tabletes, kas rada H₂ kuņģī vai zarnās). Konkrēti oftalmoloģijā eksperimentālās pieejas ir ietvērušas arī lokālus ar H₂ bagātinātus pilienus vai skalošanas šķīdumus, kas tieši mazgā radzeni un acs priekšējo daļu ar H₂.

Svarīgi, ka H₂ terapijai ir lielisks drošības profils. Terapeitiski lietotajās devās H₂ nav toksisks. Tas ir ievadīts nirējiem, lai novērstu dekompresijas slimību (ieelpojot H₂ gāzu maisījumu) bez nevēlamām blakusparādībām (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pat augstas koncentrācijas (zem uzliesmojamības robežām) tiek labi panestas, jo H₂ organismā ir inerts (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Klīniskajos pētījumos par H₂ lietošanu nav ziņots par nopietnām blakusparādībām. Viena piesardzība ir fiziska: pārmērīga ātra dzeršana (1–1,5 L 15 minūšu laikā) var paaugstināt IOP tikai tilpuma efekta dēļ (www.prolekare.cz) (www.prolekare.cz), tāpēc glaukomas pacientiem vajadzētu dzert lēnām. Kā gāze H₂ ir uzliesmojošs virs ~4% gaisā, tāpēc gāzes piegādei ir nepieciešami drošības protokoli (bet medicīnas sistēmas izmanto ļoti zemas, neuzliesmojošas koncentrācijas).

Kvalitātes kontrole ir būtiska H₂ produktiem. Tā kā H₂ ir gaistošs, ražotāji izmanto specializētus iepakojumus (alumīnija vai pārklātus konteinerus), kas ir necaurlaidīgi gāzei. Koncentrācijas jāizmēra ar gāzu hromatogrāfiju vai izšķīšanas sensoriem. Pašlaik nav universālu standartu, tāpēc produktu H₂ saturā ir mainīgums. Klīnicistiem un pacientiem jānodrošina, ka H₂ avotam (ūdenim, inhalatoram, tabletei) ir pārbaudīta koncentrācija un ūdens tīrība. Pētniecībai progresējot, ir nepieciešama standartizācija un skaidras devu vadlīnijas.

Secinājums

Molekulārais ūdeņradis ir jauna stratēģija acu neiroprotekcijai, izmantojot redoks-signalizācijas ceļus. Tā mazais izmērs un selektīvā ķīmija ļauj H₂ slāpēt viskaitīgākās reaktīvās skābekļa sugas acu audos, samazinot iekaisumu un šūnu nāvi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Glaukomas, tīklenes traumas un deģenerācijas dzīvnieku modeļi konsekventi ir parādījuši, ka H₂ terapija saglabā neironus un samazina oksidatīvos marķierus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Agrīnie cilvēku gadījumu sērijas un pētījumi, lai gan ierobežoti apjomā, ziņo par nelieliem redzes uzlabojumiem (piemēram, retinīta pigmentosas gadījumā) un uzlabotiem acu virsmas rādītājiem, bez drošības problēmām (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tikmēr plaši pētījumi vielmaiņas un novecošanās kontekstā liecina, ka H₂ var labvēlīgi mainīt sistēmiskos oksidatīvos un iekaisuma marķierus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kopumā šie atklājumi liecina, ka ūdeņradis varētu kļūt par papildu ārstēšanu, lai atbalstītu tīklenes veselību glaukomas un citu ar vecumu saistītu acu slimību gadījumā. Ir nepieciešami stingri klīniskie pētījumi, lai apstiprinātu redzes ieguvumus un optimālo devu. Ņemot vērā tā drošības profilu (bez toksicitātes pētījumos) un vairākas ievadīšanas iespējas, H₂ terapija ir intriģējošs kandidāts nākotnes oftalmoloģiskām lietojumiem.