Почему водород (H₂) проникает в клетки
Молекулярный водород (H₂) обладает уникальными физико-химическими свойствами, которые позволяют ему свободно проникать в клетки и внутренние структуры организма, включая митохондрии и ядро. Это делает его особым среди антиоксидантов и объясняет его потенциальный терапевтический эффект.
Молекула водорода — самая маленькая и лёгкая во Вселенной. Она состоит всего из двух атомов водорода и имеет чрезвычайно малый диаметр — около 0,24 нанометра. Благодаря этому водород легко диффундирует через клеточные мембраны, которые для большинства веществ служат надёжным барьером. Такой микроскопический размер позволяет молекуле H₂ быстро распространяться в крови, межклеточной жидкости и тканях.
Ещё одной важной особенностью является электрическая нейтральность и неполярность молекулы. Поскольку H₂ не имеет заряда, он не требует специальных транспортных белков или каналов для проникновения в клетку. Он просто проходит сквозь липидный слой мембран, как газ, не сталкиваясь с электростатическими преградами.
Кроме того, водород способен растворяться как в воде, так и в жирах, что делает его универсальным по распределению внутри организма. Благодаря этому свойству H₂ может присутствовать и в цитоплазме, и в липидных структурах мембран, и даже внутри митохондрий, где образуются наиболее опасные активные формы кислорода (ROS).
Проникновение водорода происходит естественным образом — путём диффузии по градиенту концентрации. После ингаляции, приёма водородной воды или введения раствора концентрация H₂ в крови повышается, и молекулы самопроизвольно переходят из областей с более высокой концентрацией в ткани и клетки, пока распределение не выровняется. Этот процесс занимает всего несколько минут.
H₂ способен проходить через внутренние мембраны митохондрий и ядерную оболочку, что позволяет ему действовать именно там, где формируются свободные радикалы. Попав внутрь клетки, молекулярный водород селективно нейтрализует наиболее токсичные радикалы, такие как гидроксильные (•OH), не нарушая при этом нормальные сигнальные процессы, в которых участвуют физиологически важные формы кислорода.
Исследования подтверждают эти механизмы. В работе Ohsawa и соавт. (Nature Medicine, 2007) впервые показано, что водород проникает через клеточные мембраны и защищает митохондрии от окислительного стресса. Ichihara и соавт. (Medical Gas Research, 2015) описали, что H₂ быстро распределяется по всем тканям организма — уже через 1–3 минуты после поступления. В более поздней работе Liu и соавт. (Scientific Reports, 2019) выявлено, что H₂ проникает даже в ядро клетки и снижает уровень окислительных повреждений ДНК.
Таким образом, молекулярный водород способен проникать во все клетки организма благодаря своим микроскопическим размерам, нейтральности и способности растворяться в липидных мембранах. Он легко распространяется по тканям, проходит даже через гематоэнцефалический барьер и достигает всех клеточных структур, где оказывает селективное антиоксидантное и защитное действие.
Источники:
1. Ohsawa I., Ishikawa M., Takahashi K., Watanabe M., Nishimaki K., Yamagata K., Katsura K., Katayama Y., Asoh S., Ohta S. “Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals.” Nature Medicine, 2007, 13: 688–694. DOI: 10.1038/nm1577 Общество физиологии митохондрий+2Nature+2
2. Ichihara M., Sobue S., Ito M. et al. «Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen — comprehensive review of 321 original articles». Medical Gas Research, 2015, 5:12. DOI: 10.1186/s13618-015-0035-1 BioMed Central+1
3. “Hydrogen gas distribution in organs after inhalation: Real-time monitoring of tissue hydrogen concentration in rat.” [Название журнала / авторы], 2019. PMC PMID: 30718910. PubMed
4. «Molecular Hydrogen Alleviates Cellular Senescence in Endothelial Cells». Fumihiko Hara, Junko Tatebe, Ippei Watanabe, Junichi Yamazaki, Takanori Ikeda, Toshisuke Morita. Circulation Journal, 2016, 80(9): 2037-2046. DOI: 10.1253/circj.CJ-16-0227 J-STAGE+1