Hydrogenterapi
Udgivet af: Frontiers in Oncology • www.frontiersin.org • augst 2019 • Volume 17 • Front. Oncol. 9:696. doi: 10.3389/fonc.2019.00696
Denne artikel blev indsendt til Cancer Molecular Targets and Therapeutics, a section of the journal Frontiers in Oncology.
Modtaget: 2. maj 2019 • Accepteret: 15. juli 2019 • Udgivet: 6. august 2019
Forfattere: Sai Li 1†, Rongrong Liao 2†, Xiaoyan Sheng 2†, Xiaojun Luo 3, Xin Zhang 1, Xiaomin Wen 3, Jin Zhou 2* and Kang Peng 1,3*
Artiklen er oversat af e-translate.dk på bestilling fra iWater.dk
iWater arbejder på udbredelse a viden om hydrogen som et sundhedsfremmende element i Danskernes hverdag
1 Department of Pharmacy, Integrated Hospital of Traditional Chinese Medicine, Southern Medical University, Guangzhou, China
2 Nursing Department, Integrated Hospital of Traditional Chinese Medicine, Southern Medical University, Guangzhou, China,
3 The Centre of Preventive Treatment of Disease, Integrated Hospital of Traditional Chinese Medicine, Southern Medical University, Guangzhou, China
Gasformige signalmolekyler (GSM’er), der består af oxygen, kulmonoxid, nitrogenoxid, hydrogensulfid osv., spiller en vigtig rolle i forhold til regulering af signaltransduktion og cellulær homeostase. Interessant nok udviser disse molekyler også potentiale til kræftbehandling via forskellige administrationsformer.
Det viste sig for nylig, at hydrogengas (formel: H2) er endnu et GSM med flere bioaktiviteter, herunder antiinflammatorisk, antireaktive oxygenarter og kræfthæmmende. Stadig mere evidens har vist, at hydrogengas enten kan dæmpe bivirkningerne ved traditionelle kemoterapeutiske midler eller undertrykke kræftcellers og xenografttumorers vækst, hvilket indikerer, at gassen har en bred, potent anvendelse indenfor klinisk behandling.
I den aktuelle gennemgang opsummerer vi disse studier og diskuterer de underliggende mekanismer. Anvendelsen af hydrogengas til kræftbehandling er stadig i sin vorden, og der er behov for yderligere mekanistiske studier og udvikling af bærbare instrumenter.
Gasformige signalmolekyler (GSM’er) henviser til en gruppe gasformige molekyler, f.eks. oxygen (1), nitrogenoxid (2), kulmonoxid (3), hydrogensulfid (4), svovldioxid (5, 6), ætylen (7, 8) osv. Disse gasformige molekyler har flere essentielle funktioner i forhold til regulering af cellebiologi in vivo via signaltransduktion (9). Endnu vigtigere er det, at visse GSM’er potentielt kan fungere som behandlingsmiddel til primær kræft samt til multifarmakoresistent kræftbehandling, når de anvendes direkte eller i visse farmaceutiske formuleringer (9–13). Hertil kommer, at nogle af disse GSM’er kan genereres i kroppen via forskellige bakterier eller enzymer, f.eks. nitrogenoxid eller hydrogensulfid, hvilket indikerer, at de er mere kompatible molekyler, som måske har færre bivirkninger end traditionelle kemoterapeutiske behandlinger (9, 14, 15). Hydrogengas er for nylig blevet anerkendt som et andet vigtigt GSM inden for biologi, og gassen har et indbydende potentiale på sundhedsområdet for dens evne til at forhindre celleskader, der skyldes forskellige angreb (16–19).
Med sin formel, H2, er hydrogengas det letteste molekyle i naturen, og det står således kun for ca. 0,5 dele pr. million (ppm) af alt gas. Fra naturens side er hydrogengas en farveløs, lugtfri, smagløs, ugiftig og yderst letantændelig gas, der kan danne eksplosive forbindelser med luft i koncentrationer på 4-74 %, som kan udløses af en gnist, varme eller sollys. Hydrogengas kan genereres i små mængde via hydrogenase af visse dele af det menneskelige tarmsystems mikrobiota ud fra ikke-optagede kulhydrater i tarmen via nedbrydning og metabolisme (20, 21), som derefter delvist diffunderes til blodet og frigøres og detekteres i udåndingsluft (20), hvilket indikerer gassens potentiale for at fungere som en biomarkør.
Som det letteste molekyle i naturen har hydrogengas en tiltalende penetrationsevne, da gassen hurtigt kan trænge gennem cellemembraner (22, 23). Et studie med en dyremodel har vist, at efter oral administration af superhydrogenberiget vand (HSRW) og intraperitoneal administration af superhydrogenberiget saltvand (HSRS) peakede hydrogenkoncentrationen efter 5 min., mens det tog 1 min. via intravenøs administration af HSRS (23). Et andet in vivo-studie undersøgte distributionen af hydrogen i hjerne, lever, nyre, mesenterisk fedt og lårmuskel hos rotter efter inhalation af hydrogengas 3 % (24). Rækkefølgen for hydrogengaskoncentration efter opnåelse af mættet status var lever, hjerne, mesenterisk, muskel og nyre, hvilket indikerer forskellig distribution i rotters organer. Bortset fra, at lårmusklen var længere om at blive mættet, tog det de andre organer 5-10 min. at nå Cmax (maksimal hydrogenkoncentration). Leveren havde imidlertid den højeste Cmax (24). Oplysningerne kan anvise den fremtidige kliniske anvendelse af hydrogengas.
Selvom hydrogengas blev undersøgt som en behandling i en musemodel med pladecellekarcinom tilbage i 1975 (25), er dens kliniske behandlingspotentiale ikke blevet omfattende undersøgt indtil 2007, hvor Oshawa et al. rapporterede, at hydrogen potentielt kan forbedre reperfusionsskader efter cerebral iskæmi ved selektivt at reducere cytotoksiske reaktive oxygenarter (ROS), herunder hydroxylradikaler (•OH) og peroxynitrit (ONOO-) (26), som derefter fangede verdens opmærksomhed. Efter forskellige administrative formuleringer er hydrogengas blevet fremmet som et behandlingsmiddel til et udvalg af sygdomme, herunder Parkinsons (27, 28), reumatoid artrit (29), hjerneskade (30), iskæmisk reperfusionsskade (31, 32), diabetes (33, 34), mv.
Endnu vigtigere er det, at det er påvist, at hydrogen forbedrer kliniske end-points og surrogatmarkører, fra metaboliske sygdomme til kroniske inflammatoriske sygdomme til kræft (17). En klinisk studie viste i 2016, at inhalation af hydrogengas var sikkert for patienter med følger efter hjertestop (35). Gassens yderligere anvendelse til andre sygdomme blev endnu mere indbydende.
I den aktuelle gennemgang fokuserer vi på gassens anvendelse til kræftbehandling. Hydrogengas udøver typisk sine biofunktioner via regulering af ROS, inflammation og apoptose.
Mange studier har i høj grad indikeret, at hydrogengas ikke går efter specifikke proteiner, men regulerer adskillige nøgleelementer ved kræft, herunder ROS, og visse antioxiderende enzymer (36).
ROS henviser til en række ustabile molekyler, der indeholder oxygen, herunder oxygen med enkelt spektrallinje (O2•), hydrogenperoxid (H2O2), hydroxylradikaler (•OH), superoxid (), nitrogenoxid (NO•), peroxynitrit (ONOO−), osv. (37, 38). Efter generering in vivo gør den høje reaktivitet, at ROS kan angribe proteiner, DNA/RNA og lipider i celler, hvilket fremkalder udtalt skade, der kan føre til apoptose. Forekomst af ROS kan stresse og beskadige celler, som kan føre til celledød, via en mekanisme kend som oxidativt stress (39, 40) Normal opretholder celler, herunder kræftceller, under fysiske forhold en balance mellem generering og eliminering af ROS, hvilket er essentielt for deres overlevelse (41, 42). Det overproducerede ROS, der skyldes ubalance i det regulatoriske system eller ydre kemiske angreb (herunder kemoterapi / strålebehandling), kan initiere en indre apoptosekaskade, som forårsager svære toksiske effekter (43–45).
Hydrogengas kan fungere som en ROS-modulator. For det første kan hydrogengas, som påvist i Ohsawa et al.s studie, potentielt selektivt rense det mest cytotoksiske ROS, •OH, sådan som det blev undersøgt i en akut rottemodel af cerebral iskæmi og reperfusion (26). Et andet studie bekræftede også, at hydrogengas potentielt kan reducere den oxygentoksicitet, der skyldes hyperbar oxygen, via effektiv reducering af •OH (46).
For det andet kan hydrogen inducere ekspression af visse antioxiderende enzymer, der kan udrydde ROS, og det spiller en vigtig rolle i forhold til regulering af kræftcellers redoxhomeostase (42, 47). Studier har indikeret, at efter behandling med hydrogengas øges ekspressionen af superoxiddismutase (SOD) (48), hemeoxyganase-1 (HO-1) (49) samt nuklear faktor erythroid 2-relateret faktor 2 (Nrf2) (50) væsentligt, hvilket styrker gassens potentiale for udryddelse af ROS.
Via regulering af ROS kan hydrogengas fungere som et adjuverende regime til reducering af kræftbehandlings bivirkninger, samtidig med at det ikke modvirker andre behandlingers cytotoksicitet, f.eks. strålebehandling og kemoterapi (48, 51). Interessant nok betyder det overproducerede ROS i kræftceller (38), at administration af hydrogengas kan sænke ROS-niveauet i starten, men det fremprovokerer meget mere ROS-produktion som følge af en kompenserende effekt, der resulterer i kræftcellers død (52).
Apoptose, også kaldet programmeret celledød, kan udløses af ekstrinsiske eller intrinsiske signaler, og udføres af forskellige molekylære signalveje, hvilket fungerer som en effektiv strategi til kræftbehandling (67, 68). Generelt kan apoptose induceres ved (1) at provokere celleoverfladens dødsreceptorer (f.eks. Fas, TNF-receptorer eller TNF-relateret apoptoseinducerende ligand), (2) at undertrykke overlevelsessignaleringen (f.eks. EGF-receptor, mitogenaktiveret proteinkinase eller fosfoinositid-3-kinaser) og (3) at aktivere de proapoptiske proteiner i B-cellelymfom-2 (BCL-2)-familien eller nedregulere antiapoptiske proteiner (f.eks. X-linket hæmmer af apoptoseprotein, overlevende og apoptosehæmmeren) (69, 70).
Hydrogengas kan regulere intracellulær apoptose ved at påvirke ekspressionen af apoptoserelaterede enzymer. I en vis koncentration kan den enten fungere som et apoptosehæmmende middel via hæmning af det proapoptotiske B-cellelymfom-2-associerede X-protein (Bax), caspase-3, 8, 12 og forbedring af det antiapoptotiske B-cellelymfom-2 (Bcl-2) (71) eller som et apoptoseinducerende middel via kontrastmekanismerne (72), hvilket antyder gassens potentiale for at beskytte normale celler mod kræfthæmmende lægemidler eller for at undertrykke kræftceller.
Hydrogengas lindrer bivirkninger i forbindelse med kemoterapi/strålebehandling.
Kemoterapi og strålebehandling forbliver de primære metoder til behandling af kræft (73, 74). Kræftpatienter, der får disse behandlinger, oplever dog ofte fatigue og nedsat livskvalitet (75–77). Den kraftigt forhøjede generering af ROS under behandlingen menes at bidrage til bivirkninger, hvilket medfører markant oxidativt stress, og inflammation (41, 42, 78). Hydrogengas kan derfor, som følge af sine gunstige antioxiderende og antiinflammatoriske samt cellebeskyttende egenskaber, tilpasses som et adjuverende behandlingsregime til undertrykkelse af sådanne bivirkninger.
Under behandling med EGF-receptorhæmmeren gefitinib får patienter med småcellet lungekræft ofte svær, akut interstitiel lungebetændelse (79). I en musemodel, der blev behandlet med oral administration af gefitinib og intraperitoneal injektion af naftalen, som inducerede svære lungeskader pga. oxidativt stress, reducerede behandling med hydrogenberiget vand i væsentligt omfang de inflammatoriske cytokiner, f.eks. IL-6 og TNFα, i den bronkoalveolære lavagevæske. hvilket resulterede i opklaring af lungeinflammation. Endnu mere vigtigt er det, at hydrogenberiget vand ikke svækkede den overordnede tumorhæmmende effekt af gefitinib både in vitro og in vivo, men derimod modvirkede det vægttab, der induceres af gefitinib og nafthalen, og øgede den overordnede overlevelsesrate. Det indikerer, at hydrogengas er et lovende adjuverende middel, som har potentiale for at blive anvendt i klinisk praksis til at øge kræftpatienters livskvalitet (80).
Antracyklinmidlet doxorubicin er et effektivt kræfthæmmende middel til behandling af forskellige former for kræft, men dets anvendelse er begrænset til fatalt dilateret kardiomyopati og hepatotoksicitet (81, 82). Et in vivo-studie viste, at intraperitoneal injektion af hydrogenberiget saltvand forbedrede mortaliteten samt kardiel dysfunktion forårsaget af doxorubicin. Denne behandling begrænsede endvidere histopatologiske ændringer i rotteserum, f.eks. niveauet af BNP (hjerne natriuretisk peptid) i serum, aspartat transaminase (AST), alanin transaminase (ALT), albumin og malondialdehyd (MDA). Mekanistisk set sænkede hydrogenberiget saltvand ROS-niveauet i væsentlig grad samt de inflammatoriske cytokiner TNF-α, IL-1β og IL-6 i hjerte- og levervæv. Hydrogenberiget saltvand inducerede endvidere mindre ekspression af apoptotisk Bax, spaltet caspase-3 og højere antiapoptotisk Bcl-2, hvilket resulterede i mindre apoptose i begge væv (71). Dette studie pegede på, at behandling med hydrogenberiget saltvand udøvede sin beskyttende virkning via hæmning af den inflammatoriske TNF-α/IL-6-signalvej, øgning af forholdet mellem spaltet C8-expression og Bcl-2/Bax samt dæmpning af celleapoptose i både hjerte- og levervæv (71).
Hydrogenberiget vand udviste også en nyrebeskyttende virkning mod cisplatininduceret nefrotoksicitet hos rotter. I studierne viste MRI-billeder optaget med blodiltniveauafhængig (BOLD) kontrast af forskellige behandlingsgrupper, at niveauet af kreatinin og urinkvælstof (BUN) – to parametre vedrørende nefrotoksicitet – var væsentligt højere i gruppen, der var behandlet med cisplatin, end i kontrolgruppen. Behandling med hydrogenberiget vand kunne i væsentligt omfang reversere de toksiske effekter, og det viste en meget højere tværgående afslapningsrate ved at udrydde iltradikaler (83, 84).
Et andet studie viste, at både inhalation af hydrogengas og oral administration af hydrogenberiget vand kan reversere mortaliteten og tabet af kropsvægt forårsaget af cisplatin via sine antioxiderende egenskaber. Begge behandlinger øgede den metamorfose, i selskab med fald i nyreapoptose, og nefrotoksicitet som vurderet via niveau af kreatinin og BUN i serum. Endnu vigtigere svækkede hydrogen ikke cisplatins tumorhæmmende aktivitet mod kræftcellelinjer in vitro og hos tumorbærende mus (85). Der blev endvidere observeret lignende resultater i Meng et al.s studie, da de påviste, at hydrogenberiget saltvand kan dæmpe frigivelsen af follikelstimulerende hormon, øge niveauet af østrogen, forbedre udviklingen af follikler og reducere skaden på cortex ovarii, som induceres af cisplatin. I dette studie inducerede behandling med cisplatin et højere niveau af oxidationsprodukter, undertrykte den antioxiderende enzym-aktivitet. Administration af hydrogenberiget saltvand reverserede disse toksiske effekter ved at reducere MDA og gendanne aktiviteten af superoxiddismutase (SOD) og katalase (CAT), to vigtige antioxiderende enzymer. Hertil kommer, at hydrogenberiget saltvand stimulerede Nrf2-signalvejen hos rotter med ovarieskader (86). mFOLFOX6-regimet, som består af folininsyre, 5fluorouracil og oxaliplatin, anvendes som førstelinjebehandling til metastatisk kolorektalkræft, men det tilfører også toksiske effekter i leveren, så patienten får en dårlig livskvalitet (87, 88). Der blev udført et klinisk studie i Kina, hvor man undersøgte hydrogenberiget vands beskyttende effekt i forhold til leverfunktionen hos patienter med kolorektalkræft (der blev indskrevet 144 patienter, hvoraf 136 indgik i den endelige analyse), som blev behandlet med kemoterapi med mFOLFOX6. Resultatet viste, at placebogruppen fik skadelige effekter af kemoterapien med mFOLFOX6 som påvist via måling af forhøjede niveauer af ALT, AST og indirekte bilirubin (IBIL), mens der i kombinations-behandlingsgruppen, som fik hydrogenberiget vand, ikke var forskelle i leverfunktion under behand-lingen – sandsynligvis pga. vandets antioxiderende aktivitet. Det indikerer, at det er et lovende beskyttende middel til dæmpning af mFOLFOX6-relaterede leverskader (51).
De fleste ioniserende strålingsinducerede uønskede effekter på normale celler induceres af hydroxylradikaler. Kombinationen af strålebehandling og hydrogengas kan være gavnlig i forhold til at dæmpe disse skadelige effekter (89). Faktisk har flere studier konkluderet, at hydrogen kan beskytte celler og mus mod stråling (48, 90).
Som undersøgt via en rottemodel af hudskader, der blev etableret ved hjælp af en elektronisk stråle på 44 Gy, havde gruppen, der blev behandlet med hydrogenberiget vand, et højere niveau af SOD-aktivitet og lavere MDA og IL-6 i det beskadigede væv end kontrolgruppen og gruppen, der fik destilleret vand. Hertil kommer, at hydrogenberiget vand forkortede ophelingstiden og øgede ophelingstiden for hudskader (48).
Gastrointestinal toksicitet er en almindelig bivirkning af strålebehandling, som forringer kræftpatienters livskvalitet (91). Som påvist i Xiao et al.s studie med en musemodel øgede administration af hydrogenvand via oral sonde overlevelsesraten og kropsvægten hos mus, som blev eksponeret for total abdominal bestråling, i selskab med en forbedring af mave-tarm-kanalens funktion og tyndtarmens epitelialintegritet. Yderligere mikroarray-analyse viste, at behandling med hydrogenvand opregulerede miR-1968-5p, som derefter opregulerede sin målekspression af gen 88 for myeloiddifferentieringsrespons (MyD88, en mediator indenfor immunopahologi og tarmmikrobiotadynamik for visse tarmsygdomme, der involverer receptorer i tyndtarmen efter total abdominal bestråling (92).
Et andet studie med kliniske patienter med maligne levertumorer viste, at indtagelse af hydrogenberiget vand i 6 uger reducerede niveauet af reaktiv oxygenmetabolit, hydroperoxid, og opretholdt den biologiske antioxiderende aktivitet i blodet. Hvad der er nok så vigtigt, blev scoren for livskvalitet væsentligt forøget under strålebehandling i gruppen, der fik hydrogenberiget vand, i forhold til placebogruppen. Begge grupper udviste ensartet tumorrespons på strålebehandling, hvilket indikerer, at indtagelse af hydrogenberiget vand reducerede strålingsinduceret oxidativt stress, samtidig med at det ikke kompromitterede strålebehandlingens tumorhæmmende effekt (93).
Hydrogengas handler i synergi med varmebehandling
Et studie fandt for nylig, at hydrogen potentielt kan øge effekten af fototermisk behandling. Zhao et al. designede de hydrogenerede Pd-nanokrystaller (navngivet PdH0.2) som en multifunktionel hydrogenbærer for at muliggøre tumorrettet levering (pga. 30 nm kubisk Pd-nanokrystal), og styrede frigivelsen af bioreduktiv hydrogen (pga. det hydrogen, der var indbygget i Pd-gitteret). Som påvist i dette studie kan frigivelse af hydrogen tilpasses via effekten og varigheden af nær-infrarød bestråling (NIR). Behandling med PdH0,2 -nanokrystaller plus NIR-bestråling fører til højere indledende tab af ROS i kræftceller, og den efterfølgende ROS-rebound var også højere end i normale celler, hvilket resulterede i mere apoptose, og kraftig hæmning af mitokondrisk metabolisme i kræftceller, men ikke i normale celler. Kombinationen af PdH0,2 -nanokrystaller og NIR-bestråling øgede i væsentlig grad varmebehandlings kræfthæmmende effekt, og der opnås en synergetisk kræfthæmmende effekt. Sikkerhedsevaluering in vivo viste, at en injektionsdosis på 10 mg kg−1 PdH0,2 -nanokrystaller resulterede i ingen dødsfald, ingen ændring af flere blodindikatorer og ingen påvirkning af lever- og nyrefunktion. I en murin 4T1-tumormodel med brystkræft og en tumormodel med B16-F10-melanom udviste den kombinerede behandling med PdH0,2 -nanokrystaller og NIR-bestråling en synergetisk kræfthæmmende effekt, som førte til påfaldende tumorhæmning i sammenligning med varmebehandling. Samtidig udviste kombinationsgruppen ingen synlige skader på hjerte, lever, milt, lunger og nyre, hvilket indikerer egnet vævssikkerhed og kompatibilitet (52).
Hydrogengas undertrykker tumordannelse
Li et al. rapporterede, at indtagelse af hydrogenberiget vand dæmper nyreskader forårsaget af ferrinitrilotriacetat (Fe-NTA) hos rotter, hvilket bevises af reducerede mængder af kreatinin og BUN i serum. Hydrogenberiget vand undertrykte FeNTA-induceret oxidativt stress ved at sænke lipidperoxidation, ONOO−, hæmme aktiviteten af NADPH-oxidase og xantinoxidase samt opregulere antioxiderende katalase og gendanne nyrernes mitokondriske funktion. Det betyder, at Fe-NTA-inducerede inflammatoriske cytokiner, f.eks. NF-κB, IL6 og monocyt kemotaktisk protein-1, blev dæmpet i væsentligt omfang ved hydrogenbehandling. Men endnu vigtigere hæmmede indtagelse af hydrogenberiget vand flere kræftrelaterede proteiners ekspression, herunder vaskulær endotelial vækstfaktor (VEGF), signaltransducer og aktivator af transskription 3 (STAT3)-fosforylering, og PCNA (proliferating cell nuclear antigen) hos rotter, hvilket resulterede i lavere incidens af renalcellekarcinom og undertrykkelse af tumorvækst. Dette arbejde antydede, at hydrogenberiget vand var et lovende regime til dæmpning af FeNTA-induceret nyreskade og undertrykkelse af tidlige tumorhændelser (66).
Nonalkoholisk steatohepatitis (NASH), der skyldes oxidativt stress, som induceres af forskellige stimuli, er en af årsagerne til hepatokarcinogenese (94, 95). I en musemodel sænkede administration af hydrogenberiget vand hepatisk kolesterol, PPARα-ekspression (peroxisome proliferator-activated receptor-α), og øgede den oxidativhæmmende effekt i leveren i forhold til kontrolgruppen og behandlingsgruppen med pioglitazon (96). Hydrogenberiget vand udviste et kraftigt hæmmende effekt i forhold til de inflammatoriske cytokiner TNF-α og IL-6, oxidativt stress og biomarkør for apoptose. Som påvist i en NASH-relateret hepatokarcinogenesemodel var tumorincidensen lavere i gruppen, der blev behandlet med hydrogenberiget vand, og tumorvolumen var mindre end i kontrolgruppen og behandlingsgruppen med pioglitazon. Ovennævnte resultater indikerede, at hydrogenberiget vand havdepotentiale til at beskytte leveren og til behandling af leverkræft (96).
Hydrogengas undertrykker tumorvækst
Hydrogengas virker ikke kun som en adjuvantbehandling, men kan også undertrykke vækst af tumor og tumorceller.
Som påvist i Wang et al.s studie hæmmede hydrogengas i lungekræftcellelinjer A549- og H1975-celler celleformering, -migration og -invasion og inducerede påfaldende apoptose som undersøgt via CCK-8, såropheling, transwell-assays.
Som følge af gassens fysiokemiske egenskaber har brug af hydrogengas være stringent begrænset til hospitaler, medicinske institutioner og laboratorier. Li et al. konstruerede en hydrogenblokerende silica (H2-silica) i fast form, som var i stand til stabilt at frigive molekylær hydrogen til cellekulturmediet. H2-silica kunne på en koncentrationsafhængig måde hæmme cellelevedygtigheden af humane celler i et pladeepitelkarcinom i øsofagus (KYSE-70), mens der er brug for en højere dosis til at undertrykke normale humane epitelceller i øsofagus (HEEpiC’er), hvilket indikerer den selektive profil. Denne effekt blev yderligere bekræftet af apoptose og cellemigrationsassay i de to cellelinjer. Et mekanistisk studie har vist, at H2-silica udøvede sin kræfthæmning via inducering af H2O2-akkumulering, cellecyklusstop og apoptoseinduktion medieret af mitokondriske apoptotisk signalveje (72).
Det blev for nylig påvist, at hydrogengas kan hæmme kræftstamceller (CSC’er). Hydrogengas reducerede koloni- og sfæreformation af human ovariekræftcellelinje Hs38.T og PA-1-celler via hæmning af proliferationsmarkør Ki67, stamcellemarkører CD34 og angiogenese. Hydrogengasbehandling hæmmede i væsentlig grad proliferation, invasion og migration af både Hs38.T og PA-1-celler. Vigtigere er det, at inhalation af hydrogengas i væsentlig grad hæmmede tumorvolumen som påvist i den Hs38.T-xenotransplanterede BALB/c nøgen mus-model (99).
Et andet nyt studie bekræftede også effekten af hydrogengas i forhold til undertrykkelse af glioblastom (GBM), som er den mest almindelige form for tumor i hjernen. Et in vitro-studie indikerede, at hydrogengas hæmmede flere markører, der indgår i stamcelleevne, hvilket resulterer i undertrykkelse af, cellemigration, invasion og koloniformation af gliomceller.
Via inhalation af hydrogengas (67 %) i 1 time 2 gange om dagen blive væksten af GBM hæmmet i væsentlig grad, og overlevelsesraten blev øget i en ortotopisk gliommodel hos rotter, hvilket indikerer, at hydrogen måske er et lovende middel til behandling af GBM (100).
Hydrogengas har været anerkendt som en medicinsk gasart, der har potentiale i forhold til behandling af kardiovaskulær sygdom, inflammatorisk sygdom, neurodegenerative lidelser og kræft (17, 60). Som en hydroxylradikal- og peroxynitritudrenser, og pga. gassens antiinflammatoriske virkning, kan hydrogengas muligvis bidrage til at forebygge/lindre bivirkninger, der skyldes kemoterapi og strålebehandling, uden at kompromittere disses kræfthæmmende potentiale. Hydrogengas kan også virke alene eller synergetisk med andre behandlinger og undertrykke tumorvækst ved at inducere apoteose, hæmme CSCs-relaterede og cellecyklusrelaterede faktorer, osv. – Men endnu vigtigere er det, at hydrogengas i det meste forskning har udvist en sikkerhedsprofil og en bestemt selektivitetsegenskab overfor kræftceller i forhold til normale celler, som er ganske væsentlig for kliniske forsøg. Et kliniske forsøg (NCT03818347) er pt. ved at undersøge hydrogengas i forhold til kræftrehabilitation i Kina.
Adskillige leveringsmetoder har i høj grad vist sig at være tilgængelige og praktiske, herunder inhalation, at drikke hydrogen opløst i vand, injektion af hydrogenmættet saltvand og hydrogenbade (101). Hydrogenberiget vand er ugiftigt, billigt, nemt at administrere og kan nemt diffunderes i væv og celler (102), krydse blod-hjerne-barrieren (103), hvilket antyder dets potentiale til behandling af hjernetumorer. Der vil blive behov for yderligere bærbare enheder af relevant design og tilstrækkelig sikkerhed.
Der er dog færre oplysninger til rådighed vedrørende gassens medicinske egenskaber, f.eks. dosering og administration, eller mulige bivirkninger og brug hos specifikke populationer. Dens mekanisme, mål og indikationer er heller ikke afklaret, så der er behov for yderligere studier.
Dette arbejde er delvist støttet af The Natural Science Foundation of Guangdong Province (2018A030313987), Traditional Chinese Medicine Bureau of Guangdong Province (20164015 og 20183009) samt Science and Technology Planning Project of Guangdong Province (2016ZC0059).
Referencer
Erklæring vedrørende interessekonflikt: Forfatterne erklærer hermed, at forskningsarbejdet blev udført uden nogen form for kommercielle og økonomiske relationer, der potentielt kan opfattes som mulige interessekonflikter.
Copyright © 2019 Li, Liao, Sheng, Luo, Zhang, Wen, Zhou and Peng. Dette er en artikel, som er alment tilgængelig i overensstemmelse med vilkårene i licensen Creative Commons Attribution License (CC BY). Brug, distribution og gengivelse i andre fora er tilladt, såfremt den eller de oprindelige forfattere og ejeren/ejerne af copyright-retten krediteres, og den oprindelige publikation i dette tidsskrift anføres i overensstemmelse med anerkendt akademisk praksis. Brug, distribution og gengivelse er ikke tilladt, såfremt det ikke sker i overensstemmelse med disse vilkår.
Se andre artikler indenfor
Del denne artikel på
Vi brænder for at udbrede kendskaben om hydrogen, da alt for få kender til dens fantastiske virkning.
Kender du nogen som kunne trænge til lidt “inspiration”, så del meget gerne artiklen med dem.
For ordrer over kr. 1000 har du 3 betalingsmuligheder:
Det er nemt og hurtigt at betale med Viabill. Vælg blot Viabill ved kassen.
ViaBill er en anerkendt Dansk betalingsudbyder. Læs mere om Viabill.
Betalingsmulighederne afhænger af din kreditvurdering.
