Вступ

Такі захворювання очей, як глаукома, діабетична ретинопатія та вікова макулярна дегенерація, мають спільну причину: окислювальний стрес від шкідливих активних форм кисню (АФК). Надлишок АФК може пошкодити ДНК, ліпіди та білки в сітківці та зоровому нерві, що призводить до втрати зору (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Молекулярний водень (H₂) став унікальною антиоксидантною терапією. H₂ – це крихітний газ без смаку, який легко проникає через клітинні мембрани та очні бар'єри (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Він вибірково нейтралізує лише найбільш токсичні АФК (такі як гідроксильні радикали •OH та пероксинітрит ONOO⁻), залишаючи при цьому нормальні сигнальні АФК неушкодженими (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Таким чином, H₂ відновлює клітинний редокс-баланс, не блокуючи корисні біохімічні сигнали. Крім того, H₂ може запускати захисні механізми – наприклад, він посилює експресію антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутази, каталази, глутатіонових систем) через сигналізацію Nrf2 та пригнічує прозапальні фактори (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці властивості свідчать, що H₂ може захищати нейрони сітківки (та зоровий нерв) шляхом модуляції редокс-сигналізації в офтальмологічних тканинах.

Механізми дії H₂ в очних тканинах

Терапевтична привабливість H₂ полягає в його фізичних властивостях. Будучи найменшою молекулою, він швидко дифундує через тканини та біобар'єри (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Наприклад, вдихання H₂ або насиченої воднем води (НВВ) швидко підвищує рівень H₂ у крові та очах. Потрапивши всередину клітин, H₂ «поглинає» високореактивні радикали. На відміну від загальних антиоксидантів, H₂ не захоплює всі АФК без розбору – він переважно реагує з найсильнішими окислювачами (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Це означає, що нормальна сигналізація АФК (необхідна для функціонування клітин) зберігається, тоді як шкідливі радикали детоксикуються. На практиці дослідження показують, що H₂ знижує рівень окислювальних біомаркерів (таких як 4-гідроксиноненал та малоновий діальдегід) та запальних медіаторів в очних клітинах і тканинах.

Важливо, що H₂ також модулює сигнальні шляхи. Доведено, що він активує головний антиоксидантний регулятор Nrf2 (посилюючи клітинний захист) та пригнічує запальні каскади (наприклад, пригнічуючи NF-κB та прозапальні цитокіни) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). В очах це призводить до зниження активації мікроглії та загибелі клітин після ушкодження (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Коротко кажучи, H₂ діє як м'який, «настроюваний» антиоксидант, який змінює редокс-середовище та експресію генів у захисному напрямку.

Експериментальна очна нейропротекція

Зростаюча кількість досліджень на тваринах підтверджує нейропротективну роль H₂ в оці. У моделях глаукоми на гризунах (наприклад, гострі піки внутрішньоочного тиску) лікування H₂ послідовно зберігало нейрони сітківки. Наприклад, одне дослідження давало щурам безперервні очні краплі, збагачені H₂, під час ішемії, спричиненої тиском, і виявило швидке зростання рівня H₂ у скловидному тілі. Це втручання пригнічувало окислювальний стрес, спричинений І/Р, і різко зменшувало апоптоз гангліозних клітин сітківки (ГКС) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Аналогічно, внутрішньочеревна ін'єкція фізіологічного розчину, збагаченого воднем (HRS), у щурів обмежувала окислення ДНК сітківки та пригнічувала надмірну активацію PARP-1 (ферменту репарації ДНК, який може викликати загибель клітин). В результаті менше ГКС гинуло після травми (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). В іншому експерименті вдихання газоподібного H₂ протягом однієї години щодня (7 днів) значно зменшило втрату ГКС у моделі ішемії-реперфузії сітківки щурів (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Зокрема, виміряні запальні медіатори (IL-1β, TNF-α) та окислювальні побічні продукти (4-HNE) були значно нижчими в очах, що отримували H₂ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці результати підкреслюють, що H₂ може пом'якшувати окислювальні та запальні каскади, що лежать в основі глаукоматозної нейродегенерації.

Окрім пошкоджень, пов'язаних з тиском, H₂ продемонстрував користь в інших моделях очей. У гризунів з діабетоподібними станами пероральне вживання води з H₂ покращило аномальний кровотік у сітківці та зменшило гліоз та маркери окислювального стресу. H₂ також захищав фоторецептори в моделях дегенерації сітківки (наприклад, пошкодження синім світлом або токсичне ураження) шляхом зменшення перекисного окислення ліпідів та сигналів апоптозу. В сукупності, ці дослідження на тваринах припускають, що H₂ може зберігати нейронні структури при глаукомі та пов'язаних очних захворюваннях шляхом блокування окислювального пошкодження та запалення (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Клінічні спостереження та невеликі дослідження

Дані про терапію H₂ для очей у людей тільки починають з'являтися. Великих випробувань щодо глаукоми поки немає, але ранні повідомлення ілюструють як перспективу, так і обережність. Одне рандомізоване перехресне дослідження на здорових дорослих порівняло гостре споживання 1,26 літра НВВ з простою водою. Обидва напої викликали невелике, але значне підвищення внутрішньоочного тиску (ВОТ), що, ймовірно, відображає споживання рідини та парасимпатичні ефекти (www.prolekare.cz). Важливо, що підвищення ВОТ було схожим між водою з H₂ та звичайною водою – хоча вода з H₂ спричинила більше випадків клінічно значущих стрибків ВОТ (www.prolekare.cz). Автори попередили, що, парадоксально, ковтання великих об'ємів НВВ може тимчасово підвищити ВОТ так само, як і звичайна вода (www.prolekare.cz). Це вимагає обережності: пацієнти з глаукомою або очною гіпертензією повинні контролювати ВОТ при використанні води з H₂ (особливо у великих дозах), доки не буде отримано більше даних.

З позитивного боку, ранні невеликі дослідження натякають на покращення зору при дегенеративних захворюваннях очей. У пілотному дослідженні 2023 року за участю пацієнтів з пігментним ретинітом (ПР) учасники пили НВВ (400–500 мл двічі на день) протягом чотирьох тижнів. Дослідники спостерігали скромне, але статистично значуще покращення найкращої скоригованої гостроти зору після терапії H₂ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Детальне дослідження сітківки (електроретинограми) показало вищі амплітудні відповіді за різних умов після лікування, що свідчить про посилення функції фоторецепторів та внутрішньої сітківки (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). На відміну від цього, зміни ВОТ або товщини сітківки не спостерігалися, що свідчить про функціональний характер ефекту. Хоча це дослідження було неконтрольованим та короткостроковим, воно припускає, що H₂ може незначно покращити функцію сітківки при хронічній дегенерації (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Інше дослідницьке випробування було спрямоване на синдром сухого ока, стан із поверхневим запаленням. У невеликому перехресному дослідженні здорові дорослі отримували дієтичну добавку, що виробляє H₂ (або контроль), і оцінювалися протягом кількох годин. Лікування H₂ значно стабілізувало слізну плівку (довший час розриву) та зменшило симптоми сухого ока порівняно з контрольною групою (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). H₂ також швидко посилював секрецію сльози у нормальних мишей та запобігав втраті сльози в мишачій моделі сухого ока (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці результати свідчать, що протизапальна дія H₂ може покращити зволоження очної поверхні (пов'язана форма нейропротекції для рогівкових нервів та залоз).

Отже, попередні дані досліджень на людях є обнадійливими, але обмеженими. Крім необхідного застереження щодо стрибків ВОТ при великому споживанні води (www.prolekare.cz) (www.prolekare.cz), невеликі дослідження повідомили про незначне покращення зорової функції при ПР (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) та кращі показники сльози при сухому оці (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). У цих короткострокових дослідженнях не було виявлено серйозних побічних ефектів. Для підтвердження ефективності все ще потрібні масштабніші контрольовані дослідження (для глаукоми або оптичних нейропатій).

Системні антиейджингові та метаболічні докази

Потенціал H₂ для очей віддзеркалюється в ширших дослідженнях антиейджингу та метаболізму. Окислювальний стрес та хронічне запалення є ознаками старіння та метаболічного синдрому, і H₂ було протестовано в цих контекстах. Наприклад, 24-тижневе рандомізоване дослідження у пацієнтів з метаболічним синдромом (ожиріння, дисліпідемія, гіпертонія) включало прийом високих доз НВВ (>5,5 ммоль/день). Порівняно з плацебо, група H₂ показала зниження тригліцеридів та холестерину ЛПНЩ, зменшене співвідношення загального холестерину до холестерину ЛПВЩ та зниження маркерів запалення та перекисного окислення ліпідів (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Примітно, що у пацієнтів, які отримували лікування, також спостерігалося невелике зниження індексу маси тіла та окружності талії, а також падіння рівня глюкози натще на 12% (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці системні переваги перегукуються з тим, що може бути необхідним для захисту судинних і нервових тканин з часом.

У дослідженнях старіння деякі докази свідчать навіть про ефекти на молекулярному рівні. У рандомізованому пілотному дослідженні на здорових літніх дорослих регулярне споживання НВВ помірно подовжило теломери лейкоцитів (приблизно на ~4%) та сприятливо змінило патерни метилювання ДНК (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Оскільки теломери руйнуються під впливом окислювального стресу та старіння, ці зміни натякають, що H₂ може послаблювати системне окислювальне пошкодження та клітинне старіння (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Такі висновки посилюють ідею про те, що терапія H₂ може широко протидіяти метаболічним/запальним процесам, які також впливають на око при вікових захворюваннях.

Загалом, дослідження діабету, ожиріння та старіння показують, що антиоксидантні та протизапальні ефекти H₂ призводять до клінічних біохімічних покращень (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Хоча це не очні випробування, вони надають правдоподібність: ліки, які безпечно знижують системний окислювальний стрес та запалення, можуть мати паралельні нейропротективні ефекти у сітківці та зоровому нерві.

Методи доставки, безпека та міркування щодо якості

Водень можна вводити кількома способами. Найпоширенішими є пероральна вода (H₂ розчинений у питній воді), інгаляція газоподібного H₂ або ін'єкції фізіологічного розчину, збагаченого воднем. У дослідженнях воду часто електролізують або піддають тиску для насичення приблизно 0,6–1,6 мМ H₂, потім герметично закупорюють у газонепроникні пляшки для збереження концентрації. Наприклад, НВВ клінічного класу виготовляється шляхом нагнітання чистого H₂ під високим тиском в очищену воду та пакування її в спеціальні алюмінієві пакети об'ємом 420 мл. Ці препарати зберігають H₂ розчиненим до використання. Інгаляційна терапія доставляє газоподібний H₂ (наприклад, 1–4% у повітрі або кисні) через маску або носову канюлю – це швидко підвищує рівень H₂ у крові/очах. Нові методи включають електролітичні ванни з H₂ або молекули, що продукують H₂ (наприклад, таблетки, які генерують H₂ у шлунку або кишечнику). В офтальмології, зокрема, експериментальні підходи також включали топічні краплі, збагачені H₂, або зрошувальні розчини, які безпосередньо омивають рогівку та передню частину ока H₂.

Важливо, що терапія H₂ має відмінний профіль безпеки. У дозах, що використовуються в терапевтичних цілях, H₂ нетоксичний. Його вводили водолазам для запобігання декомпресійній хворобі (вдихання газової суміші H₂) без побічних ефектів (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Навіть високі концентрації (нижче меж займистості) добре переносяться, оскільки H₂ є інертним у організмі (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). У клінічних дослідженнях застосування H₂ не було зареєстровано серйозних побічних ефектів. Одне застереження є фізичним: надмірне швидке пиття (1–1,5 л за 15 хвилин) може підвищити ВОТ лише за рахунок об'ємного ефекту (www.prolekare.cz) (www.prolekare.cz), тому пацієнти з глаукомою повинні пити поступово. Як газ, H₂ є легкозаймистим при концентрації понад ~4% у повітрі, тому для доставки газу потрібні протоколи безпеки (але медичні системи використовують дуже низькі, незаймисті концентрації).

Контроль якості є ключовим для продуктів H₂. Оскільки H₂ є летючим, виробники використовують спеціалізовану упаковку (алюмінієві або плаковані контейнери), яка є газонепроникною. Концентрації слід вимірювати за допомогою газової хроматографії або датчиків розчинення. Наразі не існує універсальних стандартів, тому вміст H₂ у продуктах може відрізнятися. Клініцисти та пацієнти повинні переконатися, що джерело H₂ (вода, інгалятор, таблетка) має перевірену концентрацію та чистоту води. У міру розвитку досліджень необхідні стандартизація та чіткі рекомендації щодо дозування.

Висновок

Молекулярний водень є новою стратегією очної нейропротекції шляхом використання редокс-сигнальних шляхів. Його невеликий розмір та вибіркова хімічна дія дозволяють H₂ гасити найшкідливіші активні форми кисню в тканинах ока, зменшуючи запалення та загибель клітин (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Тваринні моделі глаукоми, ушкодження та дегенерації сітківки послідовно показали, що терапія H₂ зберігає нейрони та знижує окислювальні маркери (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ранні серії клінічних випадків та дослідження на людях, хоча й обмежені за масштабом, повідомляють про скромні покращення зору (наприклад, при пігментному ретиніті) та покращення показників очної поверхні, без побоювань щодо безпеки (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Тим часом, масштабні дослідження в контексті метаболізму та старіння демонструють, що H₂ може сприятливо змінювати системні окислювальні та запальні маркери (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Разом ці дані свідчать, що водень може стати допоміжним засобом для підтримки здоров'я сітківки при глаукомі та інших вікових захворюваннях очей. Необхідні ретельні клінічні випробування для підтвердження візуальних переваг та оптимального дозування. Враховуючи його профіль безпеки (відсутність токсичності у випробуваннях) та численні варіанти доставки, терапія H₂ є інтригуючим кандидатом для майбутніх офтальмологічних застосувань.