WasserstoffWasser reduziert Entzündungsreaktionen und verhindert die Apoptose peripherer Blutzellen bei gesunden Erwachsenen: eine randomisierte, doppelblinde, kontrollierte Studie

Abstrakt

Der Nachweis für die vorteilhaften Wirkungen des Trinkens von Wasserstoffwasser (HW) ist selten. Wir wollten die Auswirkungen des HW-Verbrauchs auf oxidativen Stress und Immunfunktionen bei gesunden Erwachsenen mithilfe systemischer Ansätze der biochemischen, zellulären und molekularen Ernährung untersuchen. In einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie konsumierten gesunde Erwachsene (20–59 Jahre) entweder 1,5 l / d Wasserstoffwasser HW ( n  = 20) oder klares Wasser (PW, n = 18) für 4 Wochen. Die Veränderungen des biologischen Antioxidationspotentials (BAP) im Serum, der Derivate des reaktiven Sauerstoffs und des 8-Oxo-2′-desoxyguanosins vom Ausgangswert bis zur 4. Woche unterschieden sich nicht zwischen den Gruppen. Bei Personen ab 30 Jahren stieg der BAP in der Wasserstoffwasser HW-Gruppe jedoch stärker an als in der PW-Gruppe. Die Apoptose von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) war in der Wasserstoffwasser HW-Gruppe signifikant geringer. Durchflusszytometrieanalyse von CD4 + – , CD8 + – , CD20 + – , CD14 + – und CD11b + -Zellen zeigte, dass die Häufigkeit von CD14 +Zellen nahmen in der Wasserstoffwasser HW-Gruppe ab. Die RNA-Sequenzierungsanalyse von PBMCs zeigte, dass die Transkriptome der Wasserstoffwasser HW-Gruppe klar von denen der PW-Gruppe unterschieden wurden. Insbesondere wurden Transkriptionsnetzwerke von Entzündungsreaktionen und NF-κB-Signalen in der Wasserstoffwasser HW-Gruppe signifikant herunterreguliert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Wasserstoffwasser HW die antioxidative Kapazität erhöht und dadurch die Entzündungsreaktionen bei gesunden Erwachsenen verringert.

Einführung

Oxidativer Stress weist auf einen Zustand hin, in dem übermäßige reaktive Sauerstoffspezies (ROS) die biologische Antioxidationskapazität überwältigen, was zu einer Störung der ROS-Homöostase und zu Zellschäden führt 1 . Es ist wichtig, dass die Zellen moderate ROS-Werte aufrechterhalten, um normale physiologische Funktionen zu erfüllen 2 . Ein übermäßiger ROS-Spiegel ist für die oxidative Schädigung von DNA und Lipiden verantwortlich, die zum Zelltod führen kann 3 . Auch oxidativer Stress kann Entzündungsreaktionen hervorrufen 3 , 4das kann den oxidativen Stress weiter verstärken. Infolgedessen kann oxidativer Stress chronische Entzündungen auslösen, wobei pathologische Zustände verschiedene Störungen auslösen, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, metabolisches Syndrom, neurodegenerative Störungen und Krebs 5 , 6 , 7 , 8 .

Es besteht kein Zweifel, dass oxidativer Stress eine zentrale Rolle bei der Pathogenese verschiedener chronischer Krankheiten spielt. Infolgedessen war es von zunehmendem Interesse, die adjuvanten Wirkungen von Antioxidationsmitteln in Lebensmitteln auf die Prävention und Linderung dieser Krankheiten zu bewerten. Kürzlich hat die US-amerikanische Food and Drug Administration Wasserstoff (H 2 ) als Lebensmittelzusatzstoffe bei der Verwendung in Trinkwasser oder Getränken anerkannt und für allgemein als sicher eingestuft. H 2 kann ein neues Antioxidans sein, da es starke Oxidationsmittel wie das Hydroxylradikal 9 selektiv abfangen kann . In Modellen für Ischämie / Reperfusionsverletzung verhinderte H 2 Gewebeschäden und reduzierte die Infarktgröße 10 , 11 , 12. In Rattenmodellen neurodegenerativer Erkrankungen, einschließlich Parkinson- und Alzheimer-Krankheit, verbesserte die Verabreichung von H 2 dieb Gedächtnisfunktion von Ratten und verzögerte das Fortschreiten der Krankheit 13 , 14 . Einige klinische Studien haben auch die Wirkung von H 2 auf verschiedene Krankheiten wie das metabolische Syndrom, rheumatoide Arthritis,metabolische Syndromund die Parkinson-Krankheit 15 , 16 , 17 , 18 bestimmt .

Trotz der zunehmenden Belege für die vorteilhaften Wirkungen von H 2 wurden unseres Wissens nur wenige Studien an einer gesunden Bevölkerung durchgeführt. Darüber hinaus wurde der systemische Effekt der H 2 -Verabreichung nicht aufgeklärt, da sich die meisten vorhergehenden Studien nur auf die Messung begrenzter Marker konzentrierten. Hier wollten wir die Auswirkungen des H 2 -reichen Wasserverbrauchs (HW) bei gesunden Erwachsenen durch umfassende Analysen der Antioxidationskapazität, der Untergruppen der mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMC) und ihres Transkriptomprofils untersuchen und die Auswirkungen des HW-Verbrauchs mit vergleichen die des Verbrauchs von klarem Wasser (PW).

Ergebnisse

Teilnehmer und Grundcharakteristika

Das Flussdiagramm der Teilnehmer während der Studie ist in Abb.  1 dargestellt . Insgesamt 158 ​​Teilnehmer wurden anhand der Einschluss- und Ausschlusskriterien auf ihre Eignung geprüft. 41 Teilnehmer wurden als förderfähig befunden und in die Studie aufgenommen. Sie wurden zufällig entweder der PW-Gruppe ( n  = 19) oder der HW-Gruppe ( n  = 22) zugeordnet. Von 3 Teilnehmern, die sich aus der Studie zurückzogen, schieden 1 Teilnehmer der PW-Gruppe vor Beginn der Intervention aus, und 2 Teilnehmer der HW-Gruppe schieden am 4. und 10. Tag aus. Infolgedessen haben insgesamt 38 Teilnehmer die 4-wöchige Intervention erfolgreich abgeschlossen und wurden in die endgültige Analyse einbezogen ( n  = 18 in der PW-Gruppe; n = 20 in der HW-Gruppe) (Fig.  1 ).

Abbildung 1
Abbildung 1

Flussdiagramm der Teilnehmer während der Studie.

Wie in Tabelle 1 gezeigt , gab es zu Studienbeginn keine statistischen Unterschiede in Bezug auf Alter, Größe, Gewicht, BMI und tägliche Wasseraufnahme zwischen der PW- und der HW-Gruppe (alle P  > 0,05).

Tabelle 1 Allgemeine Merkmale der Teilnehmer zu Studienbeginn.

Antioxidationskapazität und oxidative Schäden

Der vierwöchige Verbrauch von sowohl klarem Wasser als auch wasserstoffreichem Wasser erhöhte das biologische Antioxidationspotential (BAP) im Serum (Δ = 194,4 ± 315,4 μmol / l, P  <0,05 in PW; Δ = 297,8 ± 274,2 μmol / l, P  <0,001 in HW) (Tabelle 2 ). Obwohl es keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zwischen PW und HW zwischen den Gruppen in der Gesamtbevölkerung gab ( P  = 0,267) (Tabelle 2 ), zeigten Teilnehmer, die älter als 30 Jahre waren, einen signifikanten Anstieg des BAP durch das Trinken von wasserstoffreichem Wasser kein klares Wasser, und der Unterschied in den Änderungen war signifikant ( P  = 0,028) (Fig.  2)). Im Gegensatz dazu wurde in der jüngeren Gruppe (<30 Jahre) keine signifikante Wirkung von wasserstoffreichem Wasser auf BAP gefunden ( P  = 0,534) (Abb.  2 ).

Tabelle 2 Antioxidationskapazität und oxidative Schadensmarker.
Figur 2
Figur 2

Veränderungen des Serum-BAP gegenüber dem Ausgangswert nach Alter (<30 Jahre und ≥ 30 Jahre). Die Daten sind als Mittelwerte ± SEMs dargestellt. Signifikante Unterschiede zwischen dem Ausgangswert und Woche 4 innerhalb jeder Gruppe wurden unter Verwendung eines gepaarten t- Tests bestimmt. P- Werte wurden unter Verwendung einer einfachen Analyse der Haupteffekte erhalten und P  <0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen. ( A ) Bei den Teilnehmern im Alter von <30 Jahren gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen der PW-Gruppe ( n  = 10) und der HW-Gruppe ( n  = 10) für die Änderung des BAP ( P  = 0,534). ( B ) Die HW-Gruppe im Alter von ≥ 30 Jahren ( n  = 10) zeigte einen größeren Anstieg des BAP im Vergleich zur PW-Gruppe im Alter von ≥ 30 Jahren (n  = 8) ( P  = 0,028). PW, klares Wasser; HW, H 2 -reiches Wasser; BAP, biologisches Antioxidationspotential.

Der oxidative Stress im Serum, der anhand des Gehalts an Derivaten von reaktivem Sauerstoff (d-ROMs) bewertet wurde, wurde durch die 4-wöchige Intervention nicht beeinflusst (alle P  > 0,05) (Tabelle 2 ). Die Spiegel von 8-Oxo-2′-desoxyguanosin (8-OHdG), einem Marker für DNA-Schäden, nahmen in beiden Gruppen signifikant ab (Δ = – 0,94 ± 1,44 ng / ml, P  <0,05 in PW; Δ = – 1,32 ± 1,05 ng / ml, P  <0,001 in HW), jedoch ohne statistischen Unterschied zwischen der PW- und der HW-Gruppe (alle P  > 0,05) (Tabelle 2 ).

Apoptose von PBMCs und Blutimmunzellpopulationsprofilen

Zu Studienbeginn gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen zwei Gruppen in der Häufigkeit apoptotischer Zellen im Blut ( P  = 0,606) (Abb.  3 ). Nach der 4-wöchigen Studie zeigte die HW-Gruppe jedoch einen signifikant geringeren Prozentsatz an PBMC-Apoptose im Vergleich zur PW-Gruppe ( P  = 0,036) (  3 ).

Figur 3
Figur 3

Repräsentative durchflusszytometrische Daten ( A ) und Häufigkeiten apoptotischer Zellen (Annexin V + DAPI + ) zu Studienbeginn und in Woche 4 ( B ). Die Daten sind als Mittelwerte ± SEMs dargestellt. Signifikante Unterschiede zwischen der PW-Gruppe ( n  = 14) und der HW-Gruppe ( n  = 15) zu Studienbeginn wurden unter Verwendung eines ungepaarten t- Tests oder eines Mann-Whitney- U- Tests und diejenigen in Woche 4 mit einem allgemeinen linearen Modell bestimmt Anpassung des Werts an der Basislinie als Kovariate. PW, klares Wasser; HW, H 2 -reiches Wasser.

Untergruppen von PBMCs wurden mit den Antikörpern profiliert, die für Zelloberflächenmarker spezifisch sind, einschließlich CD4, CD8, CD20, CD14 und CD11b. PW- und HW-Gruppen zeigten ähnliche Änderungsmuster in CD4 + (Δ = – 3,5 ± 4,8%, P  <0,01 in PW; Δ = – 2,4 ± 3,6%, P  <0,01 in HW), CD8 + (Δ = – 4,8 ±) 2,1%, P  <0,001 in PW; Δ = – 4,5 ± 2,6%, P  <0,001 in HW) und CD11b + -Zellen (beide P  > 0,05) (Tabelle 3 ). Obwohl die Häufigkeit von CD20 + -Zellen in der HW-Gruppe im Vergleich zu den Grundlinienwerten zunahm (Δ = 1,5 ± 2,5% und P. <0,05) gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen der HW- und der PW-Gruppe ( P  = 0,900) (Tabelle 3 ). Es ist bemerkenswert, dass sich die Änderung der Häufigkeit von CD14 + -Zellen in der HW-Gruppe signifikant von der Änderung in der PW-Gruppe unterschied ( P  = 0,039) (Tabelle 3 ) .

Tabelle 3 Prozentsätze der Untergruppen von Immunzellen im peripheren Blut.

Transkriptomprofile von PBMCs

Um die molekularen Mechanismen aufzuklären, durch die der wasserstoffreiche Wasserverbrauch die Apoptose und die Immunzellprofile von PBMC beeinflusst, wurde eine genomweite RNA-Sequenzierungsanalyse unter Verwendung von Gesamtsätzen von RNAs von 6 Individuen durchgeführt, die drei zufällig ausgewählte Proben umfassten pro Gruppe. Insgesamt 605 differentiell exprimierte Gene (DEGs) zwischen der HW- und der PW-Gruppe wurden wie unter „ Methoden “ beschrieben identifiziert . Die hierarchische Clusteranalyse zeigte, dass die Transkriptome von HW leicht von denen von PW zu unterscheiden waren (  4)EIN). Um Einblicke in die funktionellen Auswirkungen der durch Wasserstoffwasser verursachten veränderten Genexpressionsprofile zu erhalten, wurden die DEGs nach physiologischen Funktionen kategorisiert und die Bedeutung der Anreicherung jeder Kategorie durch den genauen Fisher-Test getestet. Interessanterweise waren die fünf wichtigsten Kategorien Entzündungsreaktion, Handel mit Immunzellen, Entwicklung und Funktion des hämatologischen Systems sowie Infektionskrankheiten und immunologische Erkrankungen (Abb.  4)B). Innerhalb der obersten signifikanten Kategorie, der Entzündungsreaktion, war es von Interesse, dass Gene, die an der TLR-NF-κB-Signalübertragung beteiligt sind, in ihrer Expression stark reduziert waren. Sie umfassten eine Reihe von tollartigen Rezeptoren und Schlüsselmediatormolekülen wie TLR1, TLR2, TLR4, TLR6, TLR7, TLR8, TLR9 und MYD88. Darüber hinaus wird die Transkription von intrazellulären Proteinen in NF & kgr; B beteiligt Signalisierung einschließlich NFKB1, NLRP12 und MAP3K1 und daher stromabwärts Gene wie fos und RELB signifikant in der HW – Gruppe reduziert (Fig.  4 C). Wir untersuchten auch die Expressionsniveaus von Genen, die auf die Aktivierung von NF-κB ansprechen, und von Genen, die für entzündungsfördernde Zytokine und deren Rezeptoren kodieren. Folglich beobachteten wir, dass die HW-Gruppe in IL1B, IL8, IL6R und TNFRSF10B signifikant niedrigere Expressionsniveaus aufwies als die PW-Gruppe (Fig. 4 D).

Figur 4
Figur 4

Transkriptomprofile von mononukleären Zellen des peripheren Blutes in Woche 4. ( A ) Hierarchische Clusteranalyse von DEGs ( B ) Die Top 5 der biologischen Funktionskategorien wurden innerhalb von DEGs von IPA entdeckt. Die statistische Signifikanz wurde durch den genauen Fisher-Test berechnet und als log ( P- Wert) notiert . ( C ) Wärmekarten der Expressionsniveaus von Schlüsselgenen, die mit der Toll-like-Rezeptor- und NF-κB-Signalisierung ( D ) der HW-Gruppe ( n  = 3) zusammenhängen, zeigten die niedrigeren Expressionsniveaus in auf IL6R und NF-κB ansprechenden Genen, einschließlich IL1B, IL8 und TNFRSF10B im Vergleich zur PW-Gruppe ( n = 3). Die Daten sind als Mittelwerte ± SEMs dargestellt. Signifikante Unterschiede zwischen PW- und HW-Gruppen wurden unter Verwendung eines ungepaarten t- Tests festgestellt. PW, klares Wasser; HW, H 2 -reiches Wasser; DEG, differentiell exprimierte Gene; IPA, Ingenuity Pathway Analysis; RPKM, liest pro Kilobase Million.

Diskussion

Die Auswirkungen von H 2 -reichem Wasser auf das Antioxidationssystem wurden größtenteils in In-vitro- oder Tiermodellen getestet, wobei begrenzte Humandaten aus wenigen Patientenstudien eine Begründung der vorteilhaften Rolle des Wassers 19 , 20 , 21 ermöglichen . Nach unserem besten Wissen ist dies die erste randomisierte klinische Studie, in der die antioxidativen Aktivitäten von H 2 -Wasser bei Heidepatienten untersucht werden, insbesondere durch eine umfassende Analyse von oxidativen Stressmarkern, Blutimmunzellprofilen und der Genexpression im Genommaßstab. Vierwöchiger Verbrauch von H 2-Wasser induzierte eine wesentliche Zunahme der Antioxidationskapazität und eine Abnahme des oxidativen Stresses von DNAs, obwohl beim Vergleich einer Interventionsgruppe (H 2 -Wasser) mit der Placebo-Gruppe ( Normalwasser) keine Signifikanz gefunden wurde . Diese Beobachtungen, dass H 2 -Wasser ein gewisses Potenzial für eine antioxidative Aktivität aufweist, veranlassten uns, die Wirkung auf die Apoptose peripherer Blutzellen bei jedem Probanden weiter zu untersuchen, da bereits kleine Änderungen des oxidativen Stresses ausreichen könnten, um den apoptotischen Prozess auszulösen. Wir fanden heraus, dass die Frequenzen apoptotischer Zellen durch H 2 -Wasser signifikant reduziert wurden . Zusätzlich zeigte eine Durchflusszytometrieanalyse von peripherem Blut, dass H 2-Wasser reduzierte die Frequenzen von zirkulierenden CD14 + -Zellen signifikant . Interessanterweise identifizierten RNA-Sequenzierungsanalysen ein Transkriptionsnetzwerk der Entzündungsreaktion als die bedeutendste biologische Funktion, die durch H 2 -Wasser moduliert wird . Es unterdrückte die Expression von Genen, die an der TLR-NF-κB-Signalübertragung beteiligt sind, stark, was zur Folge hatte, dass die Transkriptionsspiegel von proinflammatorischen Zytokinen signifikant verringert waren.

Es gibt umfangreiche experimentelle Beweise dafür, dass oxidativer Stress die Zellfunktion durch Verformung der Nukleinsäuren 22 stören kann ; Der oxidative DNA-Schaden kann zytotoxisch oder mutagen sein und steht im Zusammenhang mit der Pathogenese von Krankheiten 23 . Eine der vorherrschenden Formen der endogenen DNA-Läsion ist 8-OHdG, das durch Addition eines Hydroxylradikals an das Desoxyguanosin 24 gebildet wird . Daher wurde 8-OHdG häufig als Kennzeichen für oxidativen Stress verwendet, und erhöhte 8-OHdG-Spiegel könnten ein Risikofaktor für Krebs, Atherosklerose und Diabetiker sein 25. Es ist bemerkenswert, dass die Konzentration von 8-OHdG auf 35% der Grundlinienwerte in der HW-Gruppe abnahm, obwohl aufgrund der 52% igen Verringerung auch in der PW-Gruppe keine Signifikanz gefunden wurde. Ishibashi et al . beobachteten auch, dass Patienten mit rheumatoider Arthritis nach 4-wöchiger Einnahme von 530 ml / d H 2 -Wasser 17 eine signifikante Verringerung der 8-OHdG-Spiegel im Urin zeigten 17 . In Tiermodellstudien wurde gezeigt, dass Wasserstoffwasser die DNA-Oxidation reduziert. Die H 2 -reiche Wasserbehandlung von Ratten hemmte einen altersabhängigen Anstieg der 8-OHdG-Serumspiegel 26 . Die Schutzwirkung von H 2gegen DNA-oxidative Schädigung wurde auch in einem Kaninchenmodell der Steroid-induzierten Osteonekrose verstärkt, wie durch Quantifizierung von 8-OHdG-positiven hämatopoetischen Zellen 27 gezeigt wurde . In ähnlicher Weise war eine intraperitoneale Injektion von H 2 -reicher Kochsalzlösung an Ratten wirksam bei der Verringerung der Anzahl von 8-OHdG-positiven Myokardzellen nach Induktion einer Herz-I / R-Verletzung 28 . Eine mögliche mechanistische Erklärung für die unterdrückende Wirkung von HW auf die Produktion von 8-OHdG ist, dass inerter Wasserstoff mit dem Hydroxylradikal 9 reagiert . Es sind jedoch weitere mechanistische Studien erforderlich, um festzustellen, ob eine direkte Wechselwirkung zwischen dem Hydroxylradikal und Wasserstoff besteht, wenn molekularer Wasserstoff über die orale Aufnahme von H 2 verabreicht wird-reiches Wasser. Im Gegensatz zu 8-OHdG sind viele verschiedene Moleküle an der Lipidperoxidation beteiligt, einschließlich Peroxy, Alkoxy, Alkylradikale, Ozon und Schwefeldioxid sowie das Hydroxylradikal 23 . Es ist bekannt, dass H 2 die Hydroxylradikale selektiv entfernt, ohne andere ROS 29 zu beeinflussen ; Daher ist es nicht überraschend, dass während des Eingriffs keine Änderungen in den d-ROMs beobachtet wurden.

Das Altern ist im Allgemeinen durch einen Zustand gekennzeichnet, in dem der systemische oxidative Stress erhöht und / oder das antioxidative Abwehrsystem verändert ist, was auf eine Fehlregulation des Redoxgleichgewichts und die Anhäufung oxidativer Schäden hinweist 30 . Wir gingen daher davon aus, dass die Auswirkungen von H 2 -Wasser mit dem Alter der Teilnehmer variieren können. Obwohl es keinen Unterschied im Serum-biologischen Antioxidationspotential zwischen der Interventions- und der Placebo-Gruppe in der Gesamtbevölkerung gab, zeigte die Altersschichtung einen signifikanten Anstieg der Antioxidationskapazität in der älteren Gruppe im Alter von ≥ 30 Jahren. Die jüngere Altersgruppe (<30 Jahre) zeigte keinen Unterschied zwischen H 2 -Wasser- und Placebo-Gruppen. Dieser Befund impliziert, dass H 2-Wasser könnte bei älteren Erwachsenen mehr Vorteile bei der Förderung der antioxidativen Kapazität ausüben als bei jungen.

Apoptose ist eine der Folgen einer übermäßigen ROS-Erzeugung 31 . Da die mitochondriale Atmungskette die Hauptquelle für endogenes ROS ist, sind mitochondriale DNA, Proteine ​​und Lipide anfällig für ROS-Angriffe, und diese biomolekularen Schäden, die über die Reparaturkapazität hinausgehen, können zum programmierten Zelltod führen 32 . Übermäßige Zerstörung normaler Zellen ist eine Hauptursache für Alterung 33 , Diabetes 34 und neurodegenerative Erkrankungen 35. Überraschenderweise zeigte die HW-Gruppe in Woche 4 einen geringeren Prozentsatz an apoptotischem PBMC als die PW-Gruppe. Dies deutete darauf hin, dass der HW-Verbrauch schwere Zellschäden wirksam verhinderte. Da Wasserstoffmoleküle klein genug und niedermolekular sind, um über die Zellmembran zu diffundieren und in intrazelluläre Kompartimente einzudringen, hat H 2 diese schweren Schäden möglicherweise direkt unterdrückt 36 . Die anti-apoptotische Funktion von H 2 wurde von anderen in Tiermodellstudien wie Ischämie / Reperfusions-induzierten Ratten 37 und Hypoxie-Ischämie-Ratten 38 beschrieben. Darüber hinaus zeigte eine Humanstudie einer unkontrollierten klinischen Studie bei Patienten mit potenziellem metabolischem Syndrom eine antiapoptotische Wirkung des HW-Verbrauchs in Endothelzellen 16 . Die Abnahme der Apoptose in der vorliegenden Studie könnte mit der Abnahme der Häufigkeit von CD14-positiven PBMCs zusammenhängen. CD14 wird hauptsächlich auf der Oberfläche von zirkulierenden menschlichen Monozyten 39 exprimiert . Oxidativ gestresste Zellen induzieren, dass CD14 + -Monozyten für die apoptotische Zellclearance 40 um sie herum wandern , und rekrutierte Monozyten phagozytieren erfolgreich die sterbenden Zellen 41 . Die Linderung von oxidativem Stress führte somit zu einer Abnahme der Zellschädigung, was wiederum die Häufigkeit von zirkulierenden Monozyten verringerte.

Oxidativer Stress und Entzündung sind eng miteinander verbunden. Immunzellen werden durch die ROS-geschädigten Biomoleküle stimuliert, um eine Entzündungsreaktion zu fördern 3 , 4 . Einige ROS aktivieren direkt redoxempfindliche Proteine ​​und Transkriptionsfaktoren, einschließlich Mitogen-aktivierter Proteinkinase (MAPK) und NF-κB. Sie lösen auch die Produktion entzündungsfördernder Zytokine aus, einschließlich IL-1 und IL-6 42 , 43 . Entzündungszellen erzeugen ROS, wodurch diese Reaktionen weiter verstärkt werden. Hydroxylradikale wirken als starker Botenstoff für die Aktivierung von NF-κB, die für Entzündungen von entscheidender Bedeutung ist. Folglich trägt das Radikalfangen zu entzündungshemmenden Wirkungen bei 44 . Wie in der vorliegenden Studie gezeigt, ist H 2– Der Wasserverbrauch hat den NF-κB-Signalweg bemerkenswert herunterreguliert. H 2 unterdrückte auch NF-κB-regulierte Gene in der gesunden Mausleber 45 . In Tierstudien mit Entzündungsmodellen verringerte die H 2 -Verabreichung wirksam die Spiegel entzündungsfördernder Zytokine wie IL-1, IL-6 und TNF-α 46 , 47 , 48 , 49 . Darüber hinaus wurde berichtet , dass H 2 modifiziertes Phospholipid erzeugt, einen Antagonisten oxidierter Phospholipide, was zu einer Abnahme der Ca 2+ -Signalisierung und des Ca 2+ führt-abhängiger Kernfaktor des Weges aktivierter T-Zellen (NFAT), der die Produktion entzündungsfördernder Zytokine induziert 50 .

In der vorliegenden Studie wurden von allen Teilnehmern täglich 1,5 l Wasser konsumiert, unabhängig davon, ob sie sich in der Interventions- oder der Placebo-Gruppe befanden. Basierend auf den Selbstaufzeichnungen einer Person über die gewohnheitsmäßige Wasseraufnahme, die vor der Teilnahme analysiert wurden, veranlasste diese Interventionsstudie die Teilnehmer, durchschnittlich 300 ml mehr Wasser zu trinken als üblich. Daher könnte diese Zunahme der Wasseraufnahme vorteilhafte Auswirkungen auf die Physiologie des Immunsystems haben, was auf die Beobachtung zurückzuführen sein könnte, dass die biologische Antioxidationskapazität erhöht und die oxidative DNA-Schädigung sogar durch normales Wasser verringert wurde. Einige Einschränkungen der Studie umfassen eine relativ kurzfristige Intervention, und daher können die Ergebnisse die Langzeitwirkung von H 2 nicht berücksichtigen-Wasser. Darüber hinaus wurden die Studienteilnehmer hauptsächlich von der Seoul National University und Anwohnern rekrutiert und sind daher möglicherweise nicht repräsentativ für die allgemeine Bevölkerung gesunder Erwachsener. Schließlich war die Anzahl der Studienpopulationen möglicherweise nicht groß genug, um einen signifikanten Unterschied bei den Markern für oxidativen Stress im Blut zu erzielen.

Zusammenfassend präsentiert diese Arbeit unseres Wissens die erste placebokontrollierte Doppelblind- Gesamtstudie, in der die Auswirkungen von H 2 -Wasser bei gesunden Erwachsenen untersucht werden. 1,5 l H 2 -Wasseraufnahme über 4 Wochen reduzierten den Zelltod und die Entzündungsreaktionen durch Modulation der Transkriptionsnetzwerke der TLR-NFκB-Signalübertragung. Darüber hinaus kann es die biologische Antioxidationskapazität für Erwachsene> 30 Jahre stärker fördern als für jüngere Personen.

Methoden

Teilnehmer

158 Personen wurden für die Studie rekrutiert, die auf der Website des Schulportals und in den Bulletin Boards beworben wurde. Sie wurden anhand der folgenden Einschlusskriterien auf ihre Eignung geprüft: Männer und Frauen im Alter von 20 bis 59 Jahren; keine Krankengeschichte von akuten oder chronischen Krankheiten; und durchschnittlicher täglicher Wasserverbrauch im Bereich von 500 bis 2.500 ml. Ausschlusskriterien waren wie folgt: Konsum von Getränken einschließlich Kaffee, Tee, alkoholfreien Getränken und Alkohol> 500 ml pro Tag; Konsum von alkoholhaltigen Getränken> 2 Tage pro Woche; regelmäßige Verwendung von Antioxidantien einschließlich Vitaminen und Mineralstoffen innerhalb der letzten 3 Monate; und Gewohnheiten des Rauchens oder anstrengende Bewegung. Insgesamt 117 Freiwillige wurden aus folgenden Gründen ausgeschlossen: 36 Personen entsprachen nicht unserem Verbrauchsstandard für reines Wasser (500–2.500 ml / Tag);35 Personen konsumierten zusätzliche Getränke (nicht reines Wasser) über 500 ml / Tag; 29 Personen hatten in den letzten 3 Monaten in der Vergangenheit regelmäßig Antioxidantien eingenommen. 7 Personen hatten eine Rauchgewohnheit; und 17 Personen hatten gemäß dem Internationalen Fragebogen zur körperlichen Aktivität ein hohes Maß an körperlicher Aktivität.

Studiendesign

Diese Studie war eine 4-wöchige, parallel konzipierte, randomisierte, doppelblinde und placebokontrollierte Studie. Die teilnahmeberechtigten Teilnehmer wurden nach dem Zufallsprinzip entweder einer Normalwassergruppe (PW-Gruppe) oder einer H 2 -Gruppe zugeordnet-reiche Wassergruppe (HW-Gruppe), und die zufällige Zuordnung wurde nach Geschlecht und Alter (<30 Jahre und ≥ 30 Jahre) unter Verwendung eines Online-Randomisierungsdienstes (Sealed Envelope, London, UK) geschichtet. Zu Studienbeginn und nach dem Versuch wurden Blutproben entnommen, wenn sich die Teilnehmer in Ruhe befanden. Den Teilnehmern sowohl am PW- als auch am HW-Arm wurde geraten, ihre gewohnte Ernährung und körperliche Aktivität beizubehalten und die Einnahme von Antioxidantien während des gesamten Versuchszeitraums zu vermeiden. Alle Ermittler und Mitarbeiter, die an der zufälligen Zuordnung, Messung und Bewertung der Ergebnisse beteiligt waren, waren für die Zuordnung blind. Diese Studie wurde zwischen August und Oktober 2016 am Department of Food and Nutrition der Seoul National University durchgeführt und vom Institutional Review Board der Seoul National University (IRB Nr. 1606 / 001-012) genehmigt.Alle Methoden wurden gemäß den einschlägigen Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Diese Studie wurde am 12. April 2019 beim Clinical Research Information Service (CRIS) registriert (Registriernummer KCT0003763). Vor der Aufnahme in die Studie wurde von allen Teilnehmern eine schriftliche Einverständniserklärung abgegeben.

Wasserintervention

Es wurden handelsübliches H 2 -reiches Wasser (Koreahydrogenwater Corp., Seoul, Korea) und klares Wasser (Coway Co., Ltd., Seoul, Korea) verwendet. Die Wasserstoffkonzentration des H 2 -reichen Wassers betrug 0,753 ± 0,012 mg / l, gemessen unter Verwendung des gelösten H 2 -Analysators (tragbarer Orbisphere 3,654-Analysator; Hach, Schweiz, Genf). An jedem Behälter war ein Etikett angebracht, auf dem nur Informationen wie der Code des Teilnehmers und das Herstellungsdatum angegeben waren. Jeder Teilnehmer erhielt täglich 3 Flaschen mit 500 ml Wasser, entweder PW oder HW. Alle Teilnehmer wurden angewiesen, die 500 ml Wasserflasche innerhalb einer Stunde nach dem Öffnen der Flasche fertigzustellen, um einen Verlust an gelöstem H 2 zu minimieren. Sie durften kein anderes zusätzliches Wasser trinken, mit Ausnahme von Kaffee, Tee, alkoholfreien Getränken und alkoholischen Getränken, aber der Gesamtverbrauch solcher zusätzlichen Getränke wurde auf ≤ 500 ml pro Tag eingestellt, um die Variation des Gesamtgetränkeverbrauchs zu minimieren. Die Teilnehmer wurden aufgefordert, eine tägliche Geschichte des Wasserverbrauchs und etwaiger zusätzlicher Getränke, falls diese jemals konsumiert wurden, aufzuzeichnen. Die Aufzeichnungen wurden zweimal pro Woche überprüft, um die Einhaltung der Studie zu verbessern. Die durchschnittlichen Übereinstimmungen (%) für die HW-Gruppe und die PW-Gruppe betrugen 99,2 ± 1,7 bzw. 99,3 ± 1,1, ohne statistischen Unterschied zwischen den beiden Gruppen ( P  = 0,762), wie von Mann-Whitney U bestimmtPrüfung. Die Analyse des zusätzlichen Getränkekonsums zeigte keinen statistischen Unterschied zwischen den beiden Gruppen (HW-Gruppe: 159,0 ± 82,0 ml / Tag; PW-Gruppe: 143,0 ± 60,1 ml / Tag; P  = 0,090, durch einen ungepaarten t- Test).

Blutprobe

Der erste Besuch fand am Tag vor Beginn der Intervention statt, der zweite am Tag nach dem letzten Tag der Intervention. Bei jedem Besuch füllten die Teilnehmer einen Fragebogen aus, der die Fragen zur täglichen Nahrungsaufnahme und zu körperlichen Aktivitäten enthielt. Nüchterne venöse Blutproben aus der Fossa antecubitalis wurden in 8-ml-Serumtrennröhrchen (BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ, USA), 8-ml-EDTA-haltigen Röhrchen (BD Biosciences) und mononukleären BD-Vacutainer-Zellpräparationsröhrchen mit Natriumcitrat gesammelt (BD Biosciences). Nach der Entnahme wurden Plasma- und Serumproben in 1,5-ml-Ep-Röhrchen (Eppendorf, Hamburg, Deutschland) aliquotiert und für eine spätere Analyse bei –80 ° C eingefroren.

Messungen

  • Antioxidationskapazität und oxidative SchädenDie Antioxidationskapazität wurde durch Messen des BAP im Serum unter Verwendung eines BAP-Tests (BAP Kit; Diacron Srl., Grosseto, Italien) bestimmt. Der oxidative Stress im Serum wurde anhand des Gehalts an von ROS abgeleiteten Hydroperoxiden bewertet, der unter Verwendung eines Kits mit reaktiven Sauerstoffmetaboliten von Diacron (Diacron Srl.) Gemessen wurde. 8-OHdG, ein Indikator für DNA-Schäden durch oxidativen Stress, wurde im Serum unter Verwendung eines enzymgebundenen Immunosorbens-Assays (8-OHdG-Check-ELISA; Jaica, Fukuroi, Japan) gemäß den Anweisungen des Herstellers gemessen.
  • Apoptose von PBMCsDie Annexin V-Färbung wurde unter Verwendung eines PE-konjugierten Anti-Annexin V-Antikörpers (eBioscience) in Annexin V-Bindungspuffer (10 mM HEPES [pH 7,4], 140 mM NaCl, 2,5 mM CaCl 2 ) bei RT 15 Minuten lang durchgeführt. Die Färbung mit DAPI (4 ‚, 6-Diamidino-2-phenylindol; Sigma-Aldrich) wurde zum Ausschluss toter Zellen und zur apoptotischen Analyse verwendet. Die Häufigkeiten apoptotischer Zellen wurden unter Verwendung von BD LSRFortessa (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) analysiert.
  • Profile der ImmunzellpopulationPBMCs wurden aus dem Vollblut durch Dichtegradientenzentrifugation unter Verwendung von Ficoll-Paque PLUS-Dichtegradientenmedien (GE Healthcare, Songdo, Korea) isoliert. PBMCs wurden mit Alexa Fluor 488-konjugiertem Anti-Human-CD4 (OKT4; eBioscience, San Diego, CA, USA), PE-konjugiertem Anti-Human-CD8 (3B5; eBioscience), APC-Cy7-konjugiertem Anti-Human-CD20 (B) gefärbt -Ly-1; eBioscience), APC-Cy7-konjugiertes Anti-Human-CD11b (ICRF44; BD Biosciences, San Jose, CA, USA), APC-konjugierte Anti-Human-CD14 (61D3; eBioscience) -Antikörper in FACS-Puffer (0,1%) Rinderkälberserum und 0,05% Natriumazid in 1 × PBS [phosphatgepufferte Salzlösung]) bei 4 ° C für 30 Minuten. Die Profile jeder Population wurden durch Durchflusszytometrie mit der FlowJo-Software (TreeStar, Ashland, OR, USA) analysiert.
  • Transkriptomprofile der Sequenzierung von PBMCs – RNA der nächsten GenerationPBMCs wurden unmittelbar nach der Blutentnahme unter Verwendung von mononukleären BD-Vacutainer-Zellpräparationsröhrchen mit Natriumcitrat (BD Biosciences) isoliert, und dann wurde Gesamt-RNA aus PBMCs extrahiert (RNAqueous-4PCR Kit; Ambion, TX, USA). Qualität und Konzentration der extrahierten Gesamt-RNA wurden unter Verwendung von Agilent 2.100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, CA, USA) bewertet. Aus den Proben mit einer RNA-Integritätszahl (RIN) von mehr als 8 wurden insgesamt 6 Proben (3 Proben pro Gruppe) zufällig ausgewählt, um sequenziert zu werden. Anschließend wurde intakte mRNA aus der Gesamt-RNA unter Verwendung des Dynabeads mRNA DIRECT Micro Kit (Ambion) eingefangen. Die gesamten mRNA-Proben wurden unter Verwendung des RiboMinus Eukaryote System v2 (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) von bis zu 99,9% an ribosomalen 5S-, 5,8S-, 18S- und 28S-Untereinheiten abgereichert.Das Fehlen von ribosomalen Peaks wurde unter Verwendung von Bioanalyzer und RNA 6.000 Pico Kit (Agilent Technologies) bestätigt. Barcodierte cDNA-Bibliotheken wurden aus den ribo-abgereicherten mRNA-Proben hergestellt und unter Verwendung von Reagenzien im Ion Total-RNA Seq Kit v2 (Life Technologies) konstruiert. Zunächst wurde die mRNA 3 Minuten bei 37 ° C mit RNase III fragmentiert. Die fragmentierte RNA wurde auf Nukleinsäure-bindenden Kügelchen gereinigt und mit Ion Adapter Mix v2 hybridisiert. Anschließend wurde die Ligation 1 h bei 30 ° C durchgeführt. Die adapterligierten Bibliotheken wurden mit einem reversen Transkriptionsprimer 10 Minuten bei 70 ° C vorinkubiert und dann durch 30-minütige reverse Transkription bei 42 ° C in cDNA umgewandelt. Die cDNA-Bibliotheken wurden auf Nukleinsäure-bindenden Kügelchen gereinigt und dann durch PCR unter Verwendung von Barcode-Primern (Ion Xpress RNA-Seq Barcode 01–16 Kit; Life Technologies) amplifiziert.Nach der Perlenreinigung wurde die Molarität der endgültigen Bibliothek unter Verwendung von Bioanalyzer und High Sensitivity DNA Kit (Agilent Technologies) bestimmt. Ganze Transkriptombibliotheken wurden unter Verwendung von Bioanalyzer auf 100 pM verdünnt und durch Emulsions-PCR unter Verwendung des Ion One Touch 2-Systems (Life Technologies) und des Ion PI Hi-Q OT2 200-Kits (Life Technologies) auf Ion Sphere Particles (ISPs) amplifiziert. Die Anreicherung von templatpositiven ISPs wurde unter Verwendung des Ion OneTouch Enrichment System (ES) (Life Technologies) durchgeführt, wobei biotinylierte Adaptersequenzen durch Bindung an Streptavidinperlen ausgewählt wurden. Anschließend wurden die templatpositiven ISPs unter Verwendung des Ion PI Hi-Q Sequencing 200 Kits (Life Technologies) sequenziert. Sequenzierungsprimer wurden an die an ISPs gebundenen Matrizenfragmente angelagert,und die templatpositiven ISP-Proben wurden auf einen Chip des Ion PI Chip Kit v3 (Life Technologies) geladen und mit Polymerase inkubiert. Schließlich wurde der Chip zur Sequenzierung auf das Ionenprotonensystem (Life Technologies) gelegt, wobei nach dem Prinzip gearbeitet wurde, dass die Freisetzung von Wasserstoffionen nachgewiesen wurde, wenn neue Nukleotide in die wachsende DNA-Matrize eingebaut wurden51 . Alle Verfahren wurden gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt.
  • Bioinformatik-Analyse von RNA-SequenzenVom Sequenzer erzeugte Rohdaten wurden zugeschnitten und gefiltert. Das Trimmen wurde durchgeführt, um die Adaptersequenz und 3′-Enden geringerer Qualität mit niedrigen Qualitätswerten zu entfernen. Eine Lesefilterung wurde durchgeführt, um Adapterdimere, Lesevorgänge ohne Sequenzierungsschlüssel und polyklonale Lesevorgänge zu entfernen. Hochwertige Lesevorgänge wurden abgebildet und mit der Rechenpipeline von Bowtie 2 und TopHat 52 abgeglichen . Nach dem Mapping und Alignment wurden die resultierenden BAM-Dateien in Partek Genomics Suite v6.6 (Partek Inc., Saint Louis, MI, USA) importiert und als Reads pro Kilobase Exon pro Million gemappter Reads (RPKM) mit in Gentranskriptniveaus umgewandelt die Verwendung eines Ansatzes mit gemischten Modellen. DEGs wurden mit einer Fold-Change-Schwelle (größer als 2 oder kleiner als -2) und einem P- Wert ( P ) identifiziert <0,01). Gene, die unsere statistischen Kriterien erfüllten, wurden mit der Bioinformatik-Software Ingenuity Pathway Analysis (IPA; www.ingenuity.com ) analysiert . Hierarchische Clusteranalyse und biologische Klassifizierungsanalyse wurden durchgeführt. Der exakte Fisher-Test wurde verwendet, um eine Signifikanz für die Anreicherung spezifischer biologischer Prozesse im Satz von DEGs zu testen.

statistische Analyse

Die statistische Analyse wurde unter Verwendung von SPSS Version 23 für Macintosh (IBM Corp., Chicago, IL, USA) durchgeführt. Eine Stichprobengröße wurde basierend auf einer früheren Studie 17 mit einem α = 0,05 und einer Potenz von 80% berechnet . Alle Daten wurden auf Normalität getestet, bevor die geeignete statistische Methode ausgewählt wurde. Allgemeine Merkmale zu Studienbeginn wurden auf der Grundlage eines ungepaarten t- Tests oder eines Mann-Whitney- U- Tests analysiert, um festzustellen, ob statistische Unterschiede zwischen den Gruppen bestanden. Ein gepaartes tTest oder ein Wilcoxon-Signed-Rank-Test wurde für gruppeninterne Vergleiche zwischen Basislinie und Woche 4 verwendet. Die Änderungen von Basislinie zu Woche 4 wurden zwischen PW- und HW-Gruppen auf der Basis eines allgemeinen linearen Modells mit einer Anpassung für den Wert bei verglichen Grundlinie als Kovariate. Wir führten eine Zwei-Wege-ANOVA mit einer Anpassung des Werts zu Studienbeginn als Kovariate durch, um die Wechselwirkung zwischen den Auswirkungen der Behandlung (PW oder HW) und dem Alter (<30 Jahre oder ≥ 30 Jahre) hinsichtlich der Änderungen von Studienbeginn zu Woche zu bestimmen 4 in BAP, d-ROMs, 8-OHdG, PBMC-Apoptose und Teilmengen. Wenn eine signifikante Wechselwirkung entdeckt wurde, wurde eine einfache Analyse der Haupteffekte durchgeführt. P  <0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Datenverfügbarkeit

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie stützen, sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

wir empfehlen AlkaViva H2 Wasserionisierer

SEHEN SIE ALLE WASSERIONISATOREN – MOLEKULARE WASSERSTOFFGENERATOREN

Verweise

  1. 1.

    Sies, H. Oxidativer Stress: ein Konzept in der Redoxbiologie und -medizin. Redox Biol. 4 , 180–183 (2015).

    CAS Artikel Google Scholar

  2. 2.

    Schieber, M. & Chandel, NS ROS wirken bei Redoxsignalen und oxidativem Stress. Curr. Biol. 24 , R453-462. https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.03.034 (2014).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  3. 3.

    Reuter, S., Gupta, SC, Chaturvedi, MM und Aggarwal, BB Oxidativer Stress, Entzündungen und Krebs: Wie hängen sie zusammen? Freie Radikale. Biol. Med. 49 , 1603–1616 (2010).

    CAS Artikel Google Scholar

  4. 4.

    Hussain, T. et al. Oxidativer Stress und Entzündungen: Was können Polyphenole für uns tun? Oxid. Med. Cell Longev. 2016 , 7432797. https://doi.org/10.1155/2016/7432797 (2016).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  5. 5.

    Vaziri, ND & Rodríguez-Iturbe, B. Krankheitsmechanismen: oxidativer Stress und Entzündung bei der Pathogenese von Bluthochdruck. Nat. Clin. Prakt. Nephrol. 2 , 582–593 (2006).

    CAS Artikel Google Scholar

  6. 6.

    Furukawa, S. et al. Erhöhter oxidativer Stress bei Fettleibigkeit und seine Auswirkungen auf das metabolische Syndrom. J. Clin. Investig. 114 , 1752–1761 (2017).

    Artikel Google Scholar

  7. 7.

    Emerit, J., Edeas, M. & Bricaire, F. Neurodegenerative Erkrankungen und oxidativer Stress. Biomed. Pharmacother. 58 , 39–46 (2004).

    CAS Artikel Google Scholar

  8. 8.

    Khansari, N., Shakiba, Y. & Mahmoudi, M. Chronische Entzündung und oxidativer Stress als Hauptursache für altersbedingte Krankheiten und Krebs. Neuere Pat. Inflammation Allergy Drug Disc. 3 , 73–80 (2009).

    CAS Artikel Google Scholar

  9. 9.

    Ohsawa, I. et al. Wasserstoff wirkt als therapeutisches Antioxidans, indem er zytotoxische Sauerstoffradikale selektiv reduziert. Nat. Med. 13 , 688–694. https://doi.org/10.1038/nm1577 (2007).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  10. 10.

    X. Zheng et al. Wasserstoffreiche Kochsalzlösung schützt vor intestinaler Ischämie / Reperfusionsverletzung bei Ratten. Freie Radikale. Res. 43 , 478–484 (2009).

    CAS Artikel Google Scholar

  11. 11.

    Hayashida, K. et al. Das Einatmen von Wasserstoffgas reduziert die Infarktgröße im Rattenmodell einer Myokardischämie-Reperfusionsverletzung. Biochem. Biophys. Res. Kommun. 373 , 30–35 (2008).

    CAS Artikel Google Scholar

  12. 12.

    Fukuda, K.-I. et al. Das Einatmen von Wasserstoffgas unterdrückt eine durch Ischämie / Reperfusion verursachte Leberschädigung durch Verringerung des oxidativen Stresses. Biochem. Biophys. Res. Kommun. 361 , 670–674 (2007).

    CAS Artikel Google Scholar

  13. 13.

    Fu, Y. et al. Molekularer Wasserstoff schützt in einem Rattenmodell der Parkinson-Krankheit vor 6-Hydroxydopamin-induzierter nigrostriataler Degeneration. Neurosci. Lette. 453 , 81–85 (2009).

    CAS Artikel Google Scholar

  14. 14.

    Li, J. et al. Wasserstoffreiche Kochsalzlösung verbessert die Gedächtnisfunktion in einem Rattenmodell der Amyloid-Beta-induzierten Alzheimer-Krankheit durch Reduzierung von oxidativem Stress. Brain Res. 1328 , 152–161 (2010).

    ADS CAS Artikel Google Scholar

  15. 15.

    Song, G. et al. Wasserstoff aktiviert den ATP-bindenden Kassettentransporter A1-abhängigen Ausfluss ex vivo und verbessert die Lipoproteinfunktion hoher Dichte bei Patienten mit Hypercholesterinämie: eine doppelblinde, randomisierte und placebokontrollierte Studie. J. Clin. Endocrinol. Metab. 100 , 2724–2733. https://doi.org/10.1210/jc.2015-1321 (2015).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  16. 16.

    Song, G. et al. Wasserstoffreiches Wasser senkt den LDL-Cholesterinspiegel im Serum und verbessert die HDL-Funktion bei Patienten mit potenziellem metabolischem Syndrom. J. Lipid. Res. 54 , 1884–1893. https://doi.org/10.1194/jlr.M036640 (2013).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  17. 17.

    Ishibashi, T. et al. Der Konsum von Wasser mit einer hohen Konzentration an molekularem Wasserstoff reduziert den oxidativen Stress und die Krankheitsaktivität bei Patienten mit rheumatoider Arthritis: eine offene Pilotstudie. Med. Gas Res. 2 , 27 (2012).

    CAS Artikel Google Scholar

  18. 18.

    Xia, C. et al. Einfluss von wasserstoffreichem Wasser auf oxidativen Stress, Leberfunktion und Viruslast bei Patienten mit chronischer Hepatitis B. Clin. Übersetzen. Sci. 6 , 372–375. https://doi.org/10.1111/cts.12076 (2013).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  19. 19.

    Nishimaki, K. et al. Auswirkungen von molekularem Wasserstoff anhand eines Tiermodells und einer randomisierten klinischen Studie auf leichte kognitive Beeinträchtigungen. Curr. Alzheimer Res. 15 , 482–492. https://doi.org/10.2174/1567205014666171106145017 (2018).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  20. 20.

    Guo, Q. et al. Wasserstoffreiches Wasser verbessert autistische Verhaltensstörungen bei mit Valproinsäure behandelten jugendlichen Mäusen. Front Behav. Neurosci. 12 , 170. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2018.00170 (2018).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  21. 21.

    Iketani, M. et al. Die Verabreichung von wasserstoffreichem Wasser verhindert die Gefäßalterung der Aorta bei Mäusen mit LDL-Rezeptor-Mangel. Sci. Rep. 8 , 16822. https://doi.org/10.1038/s41598-018-35239-0 (2018).

    ADS CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  22. 22.

    Cooke, MS, Evans, MD, Dizdaroglu, M. & Lunec, J. Oxidativer DNA-Schaden: Mechanismen, Mutation und Krankheit. FASEB J. 17 , 1195–1214 (2003).

    CAS Artikel Google Scholar

  23. 23.

    Basu, AK DNA-Schaden, Mutagenese und Krebs. Int. J. Mol. Sci. 19 , 970 (2018).

    Artikel Google Scholar

  24. 24.

    Swenberg, JA et al. Endogene versus exogene DNA-Addukte: ihre Rolle bei der Karzinogenese, Epidemiologie und Risikobewertung. Toxicol. Sci. 120 , S130 – S145 (2010).

    Artikel Google Scholar

  25. 25.

    Wu, LL, Chiou, C.-C., Chang, P.-Y. & Wu, JT Urin-8-OHdG: ein Marker für oxidativen Stress gegenüber DNA und ein Risikofaktor für Krebs, Atherosklerose und Diabetiker. Clin. Chim. Acta 339 , 1–9 (2004).

    CAS Artikel Google Scholar

  26. 26.

    Tomofuji, T. et al. Auswirkungen von wasserstoffreichem Wasser auf das Altern von parodontalem Gewebe bei Ratten. Sci. Rep. 4 , 5534 (2014).

    CAS Artikel Google Scholar

  27. 27.

    Li, J., Ge, Z., Fan, L. & Wang, K. Schutzwirkung von molekularem Wasserstoff auf die Steroid-induzierte Osteonekrose bei Kaninchen durch Reduzierung von oxidativem Stress und Apoptose. BMC Muscul. Unordnung. 18 , 58 (2017).

    Artikel Google Scholar

  28. 28.

    Sun, Q. et al. Wasserstoffreiche Kochsalzlösung schützt das Myokard vor Ischämie / Reperfusionsschäden bei Ratten. Exp. Biol. Med. 234 , 1212–1219 (2009).

    CAS Artikel Google Scholar

  29. 29.

    Ohta, S. Molekularer Wasserstoff als präventives und therapeutisches medizinisches Gas: Initiierung, Entwicklung und Potenzial der Wasserstoffmedizin. Pharmacol. Ther. 144 , 1–11 (2014).

    CAS Artikel Google Scholar

  30. 30.

    Kregel, KC & Zhang, HJ Eine integrierte Sicht auf oxidativen Stress beim Altern: grundlegende Mechanismen, funktionelle Effekte und pathologische Überlegungen. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comput. Physiol. 292 , R18-36. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00327.2006 (2007).

    CAS Artikel Google Scholar

  31. 31.

    Kannan, K. & Jain, SK Oxidativer Stress und Apoptose. Pathophysiology 7 , 153–163 (2000).

    CAS Artikel Google Scholar

  32. 32.

    Ott, M., Gogvadze, V., Orrenius, S. & Zhivotovsky, B. Mitochondrien, oxidativer Stress und Zelltod. Apoptosis 12 , 913–922. https://doi.org/10.1007/s10495-007-0756-2 (2007).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  33. 33.

    Kujoth, G. et al. Mitochondriale DNA-Mutationen, oxidativer Stress und Apoptose beim Altern von Säugetieren. Science 309 , 481–484 (2005).

    ADS CAS Artikel Google Scholar

  34. 34.

    Wali, JA, Masters, SL und Thomas, HE Verknüpfung von Stoffwechselstörungen mit apoptotischen Pfaden in Beta-Zellen bei Typ-2-Diabetes. Cells 2 , 266–283. https://doi.org/10.3390/cells2020266 (2013).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  35. 35.

    Ozawa, T. et al. Fragile mitochondriale DNA: das fehlende Glied beim apoptotischen neuronalen Zelltod bei Parkinson. Biochem. Biophys. Res. Kommun. 235 , 158–161 (1997).

    CAS Artikel Google Scholar

  36. 36.

    Ohta, S. Kapitel 15 – molekularer Wasserstoff als neuartiges Antioxidans: Überblick über die Vorteile von Wasserstoff für medizinische Anwendungen. Methoden Enzymol. 555 , 289–317 (2015).

    CAS Artikel Google Scholar

  37. 37.

    Kawamura, T. et al. Inhalative Wasserstoffgastherapie zur Vorbeugung von Lungentransplantations-induzierter Ischämie / Reperfusionsverletzung bei Ratten. Transplantation 90 , 1344–1351. https://doi.org/10.1097/TP.0b013e3181fe1357 (2010).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  38. 38.

    Cai, J. et al. Die Wasserstofftherapie reduziert die Apoptose im neonatalen Hypoxie-Ischämie-Rattenmodell. Neurosci. Lette. 441 , 167–172. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2008.05.077 (2008).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  39. 39.

    Yang, J., Zhang, L., Yu, C., Yang, X.-F. & Wang, H. Differenzierung von Monozyten und Makrophagen: zirkulationsentzündliche Monozyten als Biomarker für entzündliche Erkrankungen. Biomarker Res. 2 , 1 (2014).

    Artikel Google Scholar

  40. 40.

    Geiger-Maor, A. et al. Zellen, die subletalem oxidativem Stress ausgesetzt sind, ziehen Monozyten / Makrophagen selektiv über Scavenger-Rezeptoren und MyD88-vermittelte Signale an. J. Immunol. 188 , 1234–1244. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1101740 (2012).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  41. 41.

    Mikołajczyk, TP et al. Wechselwirkung menschlicher peripherer Blutmonozyten mit apoptotischen polymorphkernigen Zellen. Immunology 128 , 103–113 (2009).

    Artikel Google Scholar

  42. 42.

    Yoshikawa, T. & Naito, Y. Was ist oxidativer Stress?. Jpn. Med. Assoc. J. 45 , 271–276 (2002).

    Google Scholar

  43. 43.

    Naik, E. & Dixit, VM Mitochondriale reaktive Sauerstoffspezies treiben die proinflammatorische Zytokinproduktion an. J. Exp. Med. 208 , 417–420. https://doi.org/10.1084/jem.20110367 (2011).

    CAS Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  44. 44.

    Shi, X. et al. Die Rolle des Hydroxylradikals als Botenstoff bei der Aktivierung des Kerntranskriptionsfaktors NF-kappaB. Mol. Cell Biochem. 194 , 63–70 (1999).

    CAS Artikel Google Scholar

  45. 45.

    Sobue, S. et al. Die gleichzeitige orale und inhalative Aufnahme von molekularem Wasserstoff unterdrückt additiv die Signalwege bei Nagetieren. Mol. Zelle. Biochem. 403 , 231–241 (2015).

    CAS Artikel Google Scholar

  46. 46.

    Wang, F. et al. Wasserstoffreiche Kochsalzlösung schützt bei Ratten vor Nierenischämie / Reperfusionsschäden. J. Surg. Res. 167 , e339 – e344 (2011).

    CAS Artikel Google Scholar

  47. 47.

    Zhang, Y. et al. Entzündungshemmende Wirkung von wasserstoffreicher Kochsalzlösung in einem Rattenmodell für regionale Myokardischämie und Reperfusion. Int. J. Cardiol. 148 , 91–95. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2010.08.058 (2011).

    Artikel PubMed Google Scholar

  48. 48.

    Zhang, N., Deng, C., Zhang, X., Zhang, J. & Bai, C. Das Einatmen von Wasserstoffgas mildert Atemwegsentzündungen und oxidativen Stress bei allergischen asthmatischen Mäusen. Asthma Res. Prakt. 4 , 3. https://doi.org/10.1186/s40733-018-0040-y (2018).

    Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

  49. 49.

    Kajiya, M., Silva, MJ, Sato, K., Ouhara, K. & Kawai, T. Wasserstoff vermittelt die Unterdrückung der durch Dextran-Natriumsulfat induzierten Entzündung des Dickdarms. Biochem. Biophys. Res. Kommun. 386 , 11–15. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2009.05.117 (2009).

    CAS Artikel PubMed Google Scholar

  50. 50.

    50 Iuchi, K. et al. Molekularer Wasserstoff reguliert die Genexpression, indem er die von der Kettenreaktion der freien Radikale abhängige Erzeugung oxidierter Phospholipidmediatoren modifiziert. Sci. Rep. 6 (2016).

  51. 51.

    Pareek, CS, Smoczynski, R. & Tretyn, A. Sequenzierungstechnologien und Genomsequenzierung. J. Appl. Genet. 52 , 413–435 (2011).

    CAS Artikel Google Scholar

  52. 52.

    C. Trapnell et al. Die Assemblierung und Quantifizierung von Transkripten durch RNA-Seq zeigt nicht annotierte Transkripte und Isoformenwechsel während der Zelldifferenzierung. Nat. Biotechnol. 28 , 511–515 (2010).

    CAS Artikel Google Scholar

Referenzen herunterladen 

Danksagung

Diese Arbeit wurde von Coway Co., Ltd. und der National Research Foundation of Korea (NRF-2018R1D1A1B07048023) unterstützt.

Informationen zum Autor

Zugehörigkeiten

Beiträge

Die Verantwortlichkeiten der Autoren waren wie folgt: D.-MS und EYC: entwarfen die Forschung; MS und C.-SK: führten die Forschung durch; MS, W.-JS und Y.-KL: gesammelte und analysierte Daten; MS: das Manuskript vorbereitet; D.-MS: Überprüfung und Bearbeitung des Manuskripts.

Korrespondierender Autor

Korrespondenz mit Dong-Mi Shin .

Ethik-Erklärungen

Konkurrierende Interessen

Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.

Weitere Informationen

Anmerkung des Herausgebers

Springer Nature bleibt in Bezug auf Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Rechte und Berechtigungen

Open Access Dieser Artikel unterliegt den Bestimmungen einer Creative Commons Attribution 4.0 International License, die die Verwendung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format ermöglicht, sofern Sie dem / den ursprünglichen Autor (en) und der Quelle die entsprechenden Angaben machen. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material von Drittanbietern in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in einer Kreditlinie für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn das Material nicht in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Verwendung nicht durch gesetzliche Bestimmungen zulässig ist oder die zulässige Verwendung überschreitet, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Inhaber des Urheberrechts einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Siehttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ .

Nachdrucke und Berechtigungen

Über diesen Artikel

Überprüfen Sie Währung und Authentizität über CrossMark

Zitieren Sie diesen Artikel

Sim, M., Kim, CS., Shon, WJ. et al. Wasserstoffreiches Wasser reduziert Entzündungsreaktionen und verhindert die Apoptose peripherer Blutzellen bei gesunden Erwachsenen: eine randomisierte, doppelblinde, kontrollierte Studie. Sci Rep 10, 12130 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-68930-2

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.