Prelomni članek, minuli teden v reviji Redox Biology, razkriva prvo jasno definirano molekularno tarčo molekularnega vodika (H₂) in spreminja znanstveno razumevanje terapevtskih učinkov vodika. Študija, katere soavtor je dr. Tyler W. LeBaron z Inštituta za molekularni vodik (MHI), opredeljuje Rieskejev železov-žveplov protein (RISP), ključno komponento mitohondrijskega kompleksa III, kot primarno tarčo H₂.
To odkritje pomeni enega najpomembnejših prebojev v raziskavah molekularnega vodika od objave v reviji Nature Medicine leta 2007, ki je spodbudila zanimanje za H₂.
Ključne ugotovitve
Raziskava dokazuje, da:
- Molekularni vodik specifično cilja na železovo-žveplov protein (RISP) na način, ki spodbuja njegovo razgradnjo, ki jo, znotraj mitohondrijske verige prenosa elektronov, posreduje LONP1.
- Ta interakcija začasno zavira aktivnost kompleksa III in celici sporoča, da je prisoten dejavnik stresa.
- Celica se odzove z aktivacijo odziva mitohondrijskega nerazvitega proteina (UPRmt) – zaščitne hormonske poti, ki poveča celično odpornost.
- V nekaj urah celica obnovi in poveča regulacijo RISP, s čimer obnovi in izboljša delovanje mitohondrijev.
Študija ponuja enotno razlago za številna prej “paradoksalna” opažanja v raziskavah molekularnega vodika, kot so zmanjšanje in povečanje oksidativnih markerjev, spremembe mitohondrijskega potenciala in trajni zaščitni učinki tudi po tem, ko se ravni H₂ vrnejo na izhodiščno raven.
Premik paradigme
»Te ugotovitve kažejo, da vodik ni biološko inerten stranski produkt zdravega mikrobioma, kot se je dolgo verjelo,« je dejal dr. LeBaron. »Deluje kot mitohondrijska signalna molekula, podobno dušikovemu oksidu ali vodikovemu sulfidu, vendar s svojim edinstvenim evolucijskim in biokemičnim profilom.«
Raziskovalci menijo, da ima železo-žveplov grozd v RISP morda starodavne evolucijske korenine, ki povezujejo učinke molekularnega vodika s prvobitnimi mitohondrijskimi sistemi, ki so bili nekoč odvisni od hidrogenaz.
Posledice za medicino in raziskave
To odkritje:
- Premika terapijo z molekularnim vodikom onkraj »hipoteze o antioksidantih«.
- Vzpostavlja natančen, preverljiv mehanizem za prihodnja klinična testiranja.
- Pojasnjuje pleiotropne učinke molekularnega vodika na stotinah modelov bolezni ( Pleiotropija je genetski pojav, pri katerem en sam gen vpliva na več na videz nepovezanih fenotipskih lastnosti ali značilnosti, kar vodi do različnih učinkov ene same mutacije, kot na primer pri cistični fibrozi, kjer en gen vpliva na pljuča, trebušno slinavko, znojnice in reproduktivne organe. To se zgodi, ker genski produkt (beljakovina) deluje v različnih tkivih ali poteh, kar ustvarja različne rezultate).
- Odpira nove možnosti za medicino mitohondrijev, fiziologijo in redoks biologijo.
»Identifikacija primarne molekularne tarče omogoča raziskovalcem, da zgradijo natančnejše študije, izboljšajo strategije doziranja in poglobijo klinični pomen,« je dejala May Anderson, direktorica raziskav MHI. »To je JASNA POJASNITEV MEHANIZMA, na katerega je področje raziskav molekularnega vodika čakalo.«
Povedano po domače …
Do danes je veljajo prepričanje, da je modelukarni vodik inerten – biološko nedejaven in da je njegova glavna funkcija kot antioksidant ter posledično protivnetno delovanje. Nova raziskava je dokazala, da to ne drži.
Molekularni vodik je biološko aktiven kot signalna molekula – deluje na nivoju mitohondrijev in primarno vpliva na RISP – spodbuja njegovo razgradnjo, kar posledično vpliva na obnovo in izboljšanje delovanja mitohondrijev.
V študiji so ugotovili, da molekularni vodik:
- modulira raven mitohondrijskega superoksida in potencial mitohondrijske membrane,
- inducira UPRmt,
- zmanjša proizvodnjo ATP in zavira encimsko aktivnost ETC kompleksa III,
- modulira pretok elektronov v kompleksu III v poti FeS-c1,
- cilja in znižuje raven Rieskejevega železovega žveplovega proteina (RISP),
- Mitohondrijska Lon peptidaza 1, LONP1, posreduje pri razgradnji RISP, ki jo povzroča H2.
Dogajanje v mitohondrijih vpliva na delovanje celotnega organizma – reakcija, ki jo v mitohondrijih povzroči molekularni vodik je pleiotropna – vpliva na številne procese in signalne poti v organizmu in morda bo sedaj lažje pojasniti, zakaj so učinki molekularnega vodika tako pozitivni pri tako širokem spektru bolezni.
Zavedati se moramo, da je znanost molekularnega vodika zelo mlada – nove študije prihajajo dnevno. Ta, o kateri pišem, pa je resnično prebojna. Morda pa le ni tako napačno, če organizmu dnevno zagotovimo kozarec vode obogatene z molekularnih vodikom.
