Las mitocondrias y el agua hidrogenada
Revista ANTIOXIDANTS (Basilea, Suiza)
2.2. Hidrógeno molecular y mitocondrias
Las mitocondrias son orgánulos importantes implicados en varias funciones celulares esenciales, como la producción de energía ATP, la diferenciación celular, la regulación de la homeostasis del calcio y la transducción de señales. También contribuyen significativamente a las respuestas de estrés celular asociadas con la muerte celular. La regulación de la apoptosis y la autofagia, mediada por mitocondrias, es un proceso biológico importante. La disfunción mitocondrial contribuye a diversas enfermedades humanas. Las mitocondrias se conocen como una fuente importante de producción de radicales libres celulares. El proceso de fosforilación oxidativa conduce a la conversión de oxígeno (O2) en agua (H2O) por reducción de cuatro electrones. Sin embargo, un pequeño porcentaje de O2 se convierte en radicales aniónicos superóxido por reducción de un electrón. El superóxido se descompone con la superóxido dismutasa mitocondrial (SOD) y se convierte en O2 y peróxido de hidrógeno (H2O2 ).
Las propiedades físicas del hidrógeno molecular permiten su penetración eficaz a través de compartimentos subcelulares, como las mitocondrias. Las mitocondrias son un objetivo terapéutico importante, por lo que la pequeña molécula de hidrógeno podría ser aplicable para intervenciones en enfermedades relacionadas con las mitocondrias. Los efectos potenciales del hidrógeno molecular se han investigado en varios estudios. En un modelo de mitocondrias aisladas, se encontró que el hidrógeno molecular podría suprimir la generación de superóxido en el complejo I. Los mismos autores demostraron que la presencia de hidrógeno molecular en los medios de cultivo redujo el potencial de membrana en las células pulmonares humanas vivas (A549). Con base en los resultados de estudios in vitro e in vivo, los autores asumieron que los electrones liberados por el hidrógeno molecular podrían donarse al grupo hierro-azufre N2 en el complejo I de la cadena respiratoria. De esta manera, el H2 puede desencadenar un cambio conformacional en este complejo y afectar la transferencia de protones transmembrana y / o el desacoplamiento del potencial de membrana. Por lo tanto, se propuso que el H2 puede funcionar como un rectificador del flujo de electrones mitocondriales en los estados patológicos o desordenados cuando la acumulación de electrones conduce a la producción de radicales libres de oxígeno.
También se han demostrado los efectos positivos del hidrógeno molecular en las mitocondrias a través de la activación de las vías de respuesta de la proteína mitocondrial desplegada (mtUPR), que es un mecanismo de defensa que se activa por el estrés que se produce en la matriz mitocondrial, cuando las proteínas dañadas se acumulan en la matriz mitocondrial y superan la capacidad máxima del aparato de plegamiento de proteínas. Se encontró que el hidrógeno molecular inducía este mecanismo de defensa mitocondrial mediante la inducción de la expresión de proteínas relacionadas con mtUPR y mediante la inducción de la histona 3 (H3) desmetilasa y la modificación de la metilación H3 en la lisina 27 (H3K27). Los efectos positivos del hidrógeno también fueron documentados por Iuchi et al., que encontró que el hidrógeno molecular puede suprimir la muerte celular inducida por hidroperóxido de terc-butilo al reducir la disfunción mitocondrial y la peroxidación de ácidos grasos.
Estos posibles mecanismos implicados en los efectos del hidrógeno molecular pueden explicar los resultados de estudios recientes que muestran efectos protectores de la solución salina rica en hidrógeno contra la neuropatía periférica diabética experimental en ratas, que se asoció con la activación de los canales de potasio mitocondriales sensibles al ATP. Además, la aplicación de 5-hidroxidocanoato, un inhibidor de los canales de potasio sensible al ATP mitocondrial, eliminó los efectos neuroprotectores del tratamiento con solución salina rica en hidrógeno. Los canales de potasio sensibles al ATP se pueden encontrar en la membrana plasmática y la membrana interna de las mitocondrias. Se demostró que estos canales mitocondriales juegan un papel importante en la protección de las células del miocardio contra las lesiones, y que su activación puede inhibir la apoptosis inducida por el peróxido de hidrógeno. Nrf2 es un importante regulador de la señalización redox. Un estudio reciente mostró que la solución salina rica en hidrógeno puede aliviar la disfunción mitocondrial a través de la vía Nrf2. Los autores encontraron que la encefalopatía asociada a sepsis (SAE) conducía a una disfunción mitocondrial. La solución salina rica en hidrógeno mejoró la función de las mitocondrias, como lo demuestra un aumento del potencial de membrana mitocondrial, la relación de control respiratorio y la liberación de ATP. Además, la solución salina rica en hidrógeno alivió los cambios inducidos por SAE y la producción de radicales libres de oxígeno. La relación entre el hidrógeno y la vía Nrf2 fue confirmada por los hallazgos de que los efectos protectores del hidrógeno ocurrieron en ratones de tipo salvaje pero no en ratones con la Nrf2 modificada genéticamente.
Gvozdjakova y col. demostró que el hidrógeno molecular estimula la función mitocondrial del miocardio en ratas. Beber agua rica en hidrógeno molecular resultó en un aumento de los niveles de producción de energía ATP en los Complejos I y II en las mitocondrias cardíacas de rata. De manera similar, los niveles de coenzima Q9 en el plasma de rata, el tejido miocárdico y las mitocondrias aumentaron después de la administración de agua rica en hidrógeno molecular.
(Nota: La inyección de solución salina rica en hidrógeno tiene un efecto equivalente a la administración de agua rica en hidrógeno)
Apartado 2.2 del estudio científico realizado en Europa
Mecanismos moleculares y celulares asociados con los efectos del hidrógeno molecular en los sistemas nervioso central y cardiovascular
Publicado en la revista ANTIOXIDANTS (Basilea, Suiza) en DICIEMBRE de 2020
Artículo original, en inglés:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7765453/
