Роль водорода в жизни человека

Этой публикацией мы открываем серию текстов о месте и роли водорода в современном мире и в России. Это комплексный взгляд на важнейшие аспекты отрасли — особенности методов получения и использования, их основные характеристики, преимущества и недостатки — в контексте современных научно-промышленных разработок российских коллег и разработок нашего Центра.

Современное состояние в мире и в России

IEA Global Hydrogen Review, 2022А. Мастепанов и др., Водородная стратегия Японии, Энергетическая политика, 2020Basic Hydrogen Strategy / Ministerial Council on Renewable Energy. Hydrogen and Related Issues. – 2017. – 37 сThe Strategic Road Map for Hydrogen and Fuel Cells / Hydrogen and Fuel Cell Strategy Council. –2019. – 59 сБазовый план развития энергетики / Министерство экономики, торговли и промышленности Японии. – 2021. – 128 сВ. Сидорович, Китай опубликовал план развития водородной энергетики на 2021-2035 гг.National Development and Reform Commission, Среднесрочное и долгосрочное планирование развития водородной энергетики (2021-2035 гг.)National Green Hydrogen Strategy / Ministry of Energy, Government of Chile. – 2020. – 30 сВ. Сидорович, Региональная водородная стратегия: Австралийская северная территорияHere’s what you need to know about the hydrogen section of the $1trn US infrastructure bill passed by the House and SenateA Major Policy Enabler by Government for production of Green Hydrogen/ Green Ammonia using Renewable sources of energyA Hydrogen Strategy for a climate neutral Europe, 2020UK Hydrogen strategyЭнергетическая стратегия РФ на период до 2035 годаИнститут проблем естественных монополий, Водород: формирование рынка и перспективы России? Аналитический докладНациональное рейтинговое агентство, аналитический обзор «Водородная лихорадка»

Окисление и восстановление — связанные химические процессы, играющие ключевую роль в обмене веществ аэробных организмов. Смещение баланса в сторону окислительных реакций сопровождается образованием избытка оксидантов и известно как «окислительный стресс».

Во время окислительного стресса избыточный уровень активных форм кислорода превышает способность клетки обеспечить эффективный антиоксидантный ответ. Окислительный стресс может стать причиной накопления окислительных повреждений в макромолекулах (липидах, ДНК и белках) и в конечном итоге привести к функциональным нарушениям возрастно-ассоциированного характера. Геномная нестабильность является общим знаменателем старения. Согласно исследованиям in vitro, активные формы кислорода могут повредить ДНК путем окисления нуклеотидных оснований и нарушения репликации и вызвать разрывы нитей митохондриальной ДНК.

Одним из терапевтических агентов, способных противостоять окислительному стрессу, служит молекулярный водород (H₂). Он рассматривается как новый тип природного антиоксиданта с низкой способностью вступать в реакции с большинством биомолекул, что имеет весомое преимущество.

В 2007 г. японские ученые обнаружили, что вдыхание низкой концентрации H₂ может значительно замедлить ишемически-реперфузионное повреждение головного мозга при инсульте у крыс за счет буферизации окислительного стресса. В связи с этим биомедицинские эффекты H₂, в основном антиоксидантные, противовоспалительные и антиапоптотические, были изучены в многочисленных лабораторных и клинических исследованиях. За последние 20 лет были опубликованы 2000 научных статей, посвященных изучению влияния H₂ на все системы организма человека и охватывающих патогенез более 170 заболеваний системного характера.

Следует отметить, что в 2016 г. министр здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии принял решение о признании водорода медицинским газом. В седьмом издании Китайского клинического руководства по диагностике и лечению пневмонии COVID-19 (2020), выпущенном Национальной комиссией здравоохранения Китая, рекомендуется респираторная терапия с использованием газовой смеси кислорода и водорода. В рекомендации признается эффективность водорода при лечении респираторных заболеваний.

Утверждают, что представлять будущее – значит воплощать его в жизнь. Давайте представим себе, что сейчас январь 2040 года. «А еще жизнь прекрасна потому, что можно путешествовать», – читаю я знаменитую цитату Пржевальского на одном из экранов вокзала. Я только что вышла из скоростного поезда, работающего на водороде, в Санкт-Петербурге, крупнейшей водородной бирже северо-запада России.

Я приехала из Калининграда, другого водородного хаба, где в 2024 году был запущен первый проект по производству «зеленого» водорода. Сегодня же я выступлю здесь с докладом о том, как развивалась водородная экономика в России за последние два десятилетия.

Одновременно вспоминаю свою недавнюю поездку по водородным хабам нашей страны, расположенным в восьми временных зонах. Круиз из Мурманска во Владивосток занял в общей сложности 23 дня и позволил увидеть Ямал, Норильск, Камчатку и Сахалин. Мои мысли перескакивают на историю становления Петербурга в качестве водородного хаба.

Именно в Санкт-Петербурге был открыт первый завод по производству «бирюзового» водорода, основанного на запатентованной российской технологии пиролиза метана в расплавленных металлах и плазменного пиролиза. Эти технологии лицензированы производителями по всему миру для получения низкоуглеродного водорода из природного газа, или биометана. Свыше 500 студентов со всего мира ежегодно оканчивают здесь Водородный университет, получая специальности в области водородной экономики.

Вспоминаю, как недавно отсюда же отправилась на водородном круизном лайнере в Мурманск – первый порт Северного морского пути. Из-за изменения климата продолжительность навигационного сезона на Севморпути значительно увеличилась, и он стал кратчайшим и самым быстрым низкоуглеродным транспортным маршрутом для перевозки грузов между Азией и Европой, а также настоящим локомотивом для торгового сегмента российской экономики.

Мурманский водородный хаб

В Мурманске два крупных производственных кластера – Кольский водородный завод на базе атомной энергии, управляемый Росатомом, и совместное предприятие ENEL и Роснано, объединяющее ветрогенерацию и производство экологически чистого водорода. Проект «Кольск» позволяет экспортировать морским путем излишки электроэнергии, вырабатываемой атомной станцией.

Следующая остановка – огромная гавань на полуострове Ямал.

Ямальский водородный хаб

На Ямале сейчас находится водородный кластер НОВАТЭКа, который начал экспериментировать с водородом для сокращения углеродного следа своих предприятий еще в 2021 году.

Стратегия НОВАТЭКа заключалась в том, чтобы стать глобальным поставщиком СПГ с наименьшим углеродным следом, и ямальский водородный кластер был частью этого плана. Сначала использовался «голубой» водород – полученный путем паровой конверсии метана с использованием технологий улавливания и хранения водорода (CCS). Позже были построены береговые ветрогенерации и электролизеры для дальнейшего сокращения выбросов углекислого газа.

С Ямала экскурсия по северному маршруту идет в близлежащую небольшую гавань – Норильск.

Норильский водородный хаб

«Норильский никель» (крупнейший по величине в мире производитель никеля и палладия и третий – платины) одним из первых в России инвестировал в разработки в области водорода: их первый этап был согласован с Российской академией наук в 2003 году. Компания развивает одно из крупнейших в мире производств водородных топливных элементов для тяжелого транспорта и железных дорог, а также разработку решений для хранения водорода.

Из Норильска круизный лайнер прибывает в Пенжинскую бухту, миновав Берингов пролив.

Камчатский водородный узел – Пенжинский залив

«Чистая энергия Н2» и «РусГидро» реализовали здесь проект Пенжинской приливной электростанции, который первоначально был разработан в СССР в 1980 году.

Высота приливов в Пенжинском заливе составляет 9 м, а в случае весенних приливов достигает 12,9 м – это максимум для Тихого океана. Площадь бассейна залива составляет 20 530 кв. км, что соответствует суточному сбросу 360–530 куб. км воды. Это в 20–30 раз выше, чем у крупнейшей реки мира – Амазонки.

В советское время в регионе не было спроса на крупномасштабную выработку электроэнергии, и ее передача на большие расстояния на экспортные рынки также была невозможна. В результате проект заморозили более чем на 40 лет, до 2020-х годов, пока Минэнерго не приняло экспортно ориентированную водородную стратегию.

Рост спроса на «зеленый» водород в Южной Корее, Японии и Китае положил начало производству водорода на основе электролиза на Камчатке. К 2040 году был запущен меньший проект – «Северная площадка электролиза» мощностью 21 ГВт, а сейчас строятся более крупные электролизеры мощностью 87 ГВт.

Сахалинский водородный хаб

Конечным пунктом путешествия стал Сахалин. В 2020 году это был первый российский регион, провозгласивший цель углеродной нейтральности (достигнута в 2025 году) и запустивший амбициозную программу производства водорода, ориентированную на экспорт. Консорциумами российских и международных игроков было реализовано несколько проектов по производству водорода, преобразование биогаза в водород из городских отходов, развитие лесного хозяйства и водорослей. Это также был первый регион, построивший новый «водородный город» – Экополис, где и транспорт, и коммунальные услуги работают на водороде.

Я улыбнулась. Жизнь хороша благодаря возможности путешествовать, но она еще лучше, когда эти путешествия объединяет и подпитывает водород (Пржевальский об этом еще не знал). Я просматриваю свои заметки о развитии водородной экономики в России и понимаю, что не хватает каких-то заключительных аккордов.

Водород был основной движущей силой экономического роста в нескольких регионах, помогая справедливому энергопереходу всей экономики и поддерживая экономическое развитие.

Развитие водородного кластера на Сахалине произошло раньше, чем в других регионах, благодаря близости к ключевым развивающимся мировым рынкам водорода, которые придерживались «технологически агностического» подхода к развитию водорода (Япония, Корея, Китай), хотя позже все больше и больше ориентировались на возможности использования низкоуглеродного водорода.

Роль России в водородной экономике заключается не только в поставках низкоуглеродного топлива, но и в развитии технологий производства чистого водорода и компонентов для водородного оборудования (например, электролизеров и топливных элементов) наравне с другими ведущими водородными экономиками мира.

(И путешествие будет продолжено)

Что такое водород

Водород — самый легкий химический элемент, занимающий в периодической таблице Менделеева начальное место.

Его атомный номер — единица. На одноатомную форму водорода приходится около 75% барионной массы, она считается самым распространенным веществом во всей Вселенной. Водородная плазма — основное вещество звезд, за исключением компактных.

У водорода три изотопа:

К общим характеристикам относятся следующие свойства: не имеет цвета запаха, вкуса. Двухатомная форма

нетоксична, однако в соединении с воздухом (или

) пожароопасна и склонна к взрывам. Взрывоопасность также проявляется в присутствии прочих газов-окислителей, например, фтора, хлора.

На Земле водород присутствует в составе молекулярных соединений, например, вода. Его роль в кислотно-основных реакциях трудно переоценить.

Нахождение в природе, изучение его свойств

Звездная температура позволяет существовать водороду в виде плазмы. Это примерно 6000оС. Однако пространство между звездами заполнено отдельными молекулами, атомами и ионами, которые зачастую образовывают молекулярные скопления различных размеров и форм — облака. Плотность вещества при этом не является постоянной величиной, как и его температура.

В коре Земли водород считается десятым по распространенности элементом. Его массовая доля равна 1%. В то же время по числу атомов он достигает 17%. Это второе место после кислорода, доля которого равна 52%. Отсюда и значительная роль водорода в природе, особенно в химических превращениях.

Водород, в отличие от кислорода, не может существовать в свободном состоянии, только в связанном. Исключение составляет атмосфера, в сухом остатке которой 0,00005% простого вещества — водорода.

Все органические вещества включают в свой состав водород. Велика его доля в живых клетках (по количеству атомов его удельный вес достигает 63%).

В составе воды водород имеет большое значение в протекании геохимических процессов. Так, вулканические газы вызывают истечение определенных количестве водорода  вдоль разломов (причина — рифтогенез). По этой же причине часто обнаруживают водород в районе угольных месторождений.

Натуральные минералы могут содержать

Причина появления молекул

в атмосфере — разложение формальдегида — участника окисления метана и прочих органических соединений. Кроме того, причина его образования — неполное сгорание топлива и биомассы, фиксация азота некоторыми микроорганизмами, содержащимися в воздухе.

Молекулы водорода легкие, поэтому имеют высокую тепловую скорость. При попадании в верхние слои атмосферы такие молекулы часто улетают в космос, при этом их потери могут достигать 3 кг каждую секунду.

Химические и физические свойства

Начиная говорить о химических свойствах водорода, нужно отметить чрезвычайную прочность его двухатомной молекулы. Для того, чтобы она распалась и атомы могли провзаимодействовать с другими участниками химической реакции, необходима энергия:

Обычные температурные условия обеспечивают протекание реакций только с металлами высокой активности, к примеру, с кальцием:

Исключение составляет реакция с фтором, продуктом которой является фтороводород:

Если имеется возможность повышения температуры (либо при другом воздействии, к примеру, освещении), водород может вступать в реакцию с большинством металлов и неметаллов:

В реакциях с галогенами образуются галогеноводороды:

В реакции с оксидами водород проявляет восстановительные свойства:

Высокая температура делает возможной реакцию с сажей:

Когда активные металлы соединяются с водородом, образуются гидриды, например гидрид натрия (NaH), гидрид кальция (

), гидрид магния

Оксиды металлов, реагируя с водородом, восстанавливаются с выделением воды:

Благодаря свойствам водорода, он нашел применение для восстановления органических веществ. Протекают реакции с участием катализатора, а также при высоких параметрах давления и температуры. К примеру, насыщенные алканы образуются в результате гидрирования ненасыщенных алкенов и алкинов.

Физические свойства водорода:

Хорошо растворяется в металлах, поэтому способен диффундировать в них. В серебре не растворим.

Получение водорода, как добыть вытеснением из воды

Потребление в мире водорода составляет порядка 75 млн т. Основная масса приходится на нефтепереработку и производство аммиака. Получение водорода для таких промышленных нужд происходит в основном из природного газа (его расход составляет 205 млрд м3). Оставшуюся часть берут из угля. Примерно 100 тыс т вырабатывают с помощью реакции электролиза.

Получение водорода сопровождается поступлением в атмосферу 830 млн т углекислого газа. Стоимость получения водорода из газа составляет от полутора до трех долларов за каждый кг.

Получение водорода методом электролиза в химии выглядит так:

Метод конверсии метана при температуре 1000оС с водяными парами:

Следующий способ получения — пропускание водяных паров над горящим коксом (температура не менее 1000оС):

Свободный водород выделяется в результате реакции катализа окислением кислородом:

В промышленности H2 часто получают путем электролиза водных растворов активных металлов:

а также путем крекинга и риформинга углеводородов при переработке нефти.

Существуют способы получения Н2 лабораторными способами:

В промышленности используется очистка водорода из сырья, которое содержит углерод (в частности — водородсодержащий газ ВСГ). Методы следующие:

Получение и собирание водорода в домашних условиях, техника безопасности

Реальным способом получения водорода в домашних условиях является реакция щелочи с алюминием. Газ получается гораздо чище, чем в реакции с кислотой. Схема следующая. В качестве алюминия используют фольгу, щелочного раствора — средство «Крот».

Берем стеклянную емкость, засыпаем в нее немного средства против засора «Крот» и наливаем 100 г воды обычной температуры. Перемешиваем до полного растворения и помещаем сюда же фольгу, скатанную в небольшие шарики. Выделение тепла свидетельствует о начале реакции, после чего ее скорость активируется. Через 20-60 секунд можно добавить новую порцию фольги.

Чтобы образовавшийся водород собрать, можно закрыть банку крышкой, сделав в ней отверстие, в которое вставить трубку. Второй конец трубки закрепить в воздушном шарике.

Поскольку водород является взрывоопасным веществом, делать это нужно крайне осторожно, начиная от момента возможного вытеснения крышки до конца процесса. Попадание водорода в воду приведет к образованию вещества, способного вызвать обморожение.

Особенности применения водорода

Водород используется во многих производственных сферах, что отражено в таблице:

В химической промышленности активный водород идет на производство аммиака (50%), метанола (8%). В нефтеперерабатывающей — для гидрокрекинга и гидроочистки. На эти цели расходуется около 37% всего водорода, что производится.

Пищевая и косметическая промышленность «пользуется» водородом для производства пищевых добавок, а также саломаса, маргарина, мыла, косметических продуктов.

Для химических лабораторий водород — газ-носитель для газовой хроматографии, а для метеорологии — наполнитель оболочек метеозондов.

Водород — ценное ракетное топливо, однако, ввиду незначительного диапазона температур, используется смесь жидкой и твердой фаз.

В электроэнергетике водород применяют для охлаждения электрогенераторов. Его высокая теплопроводность позволяет использовать газ для заполнения сфер гирокомпасов и колб LED-лампочек.

Способы применения водорода в клинической практике

Разработаны различные способы введения H₂ в организм человека:

Существуют несколько факторов, которые могут ограничить клиническое применение H₂. Например, H₂ считается небезопасным при концентрации 4%, которая является взрывоопасной и может оказывать цитотоксическое действие. При ингаляции Н₂ концентрация увеличивается медленнее по сравнению с другими способами введения.

Использование воды, насыщенной водородом, является самым простым, недорогим и безопасным методом. Водородная вода — это обычная питьевая H₂O, которая имеет в своем составе растворенный газообразный водород (H₂).

Водородные таблетки — эффективный источник получения обогащенной водородом воды

Водород имеет низкий показатель растворимости (1,6 мг/л) и является нейтральным (рН 7,0) и неполярным веществом. Традиционный электрохимический способ насыщения воды водородом не позволяет получать концентрацию H₂ в воде выше 1,6 мг/л, следовательно, не будет достигнут максимально возможный антиоксидантный и противовоспалительный эффект водородной терапии.

Компания ООО Кит Мед представляет технологию приготовления воды, обогащенной H₂, Drink HRW, основанную на химической реакции взаимодействия воды и магния с образованием H₂:

В результате растворения таблетки в питьевой воде образуется максимальное количество молекул водорода, концентрация которого достигает 8,0 мг/л. При этом молекулы H₂ не присоединяются к молекулам Н₂О, а временно растворяются и полностью улетучиваются в течение одного часа.

Помимо водорода, в воде образуется биологически усваиваемый магний, который необходим для организма человека. Водородные таблетки Drink HRW можно использовать как в домашних условиях, так и стационарах для снижения окислительных и воспалительных процессов, а также для профилактики заболеваний.

Разрешения FDA, WADA и Роспотребнадзора доказывают безопасность продукции.

Экспериментальные и клинические исследования выявили лечебно-профилактические эффекты водородной терапии в рамках лечения инфекционных и возраст-ассоциированных заболеваний.

По результатам сравнительного плацебо-контролируемого исследования прием внутрь препарата Rejuvenation Drink HRW привел к улучшению 18 из 20 маркеров метаболического статуса у 60 взрослых с метаболическим синдромом. В другом рандомизированном контролируемом исследовании водородная терапия при помощи таблеток Drink HRW позволила достичь ослабления симптомов жировой дистрофии печени, повышения на 11% чувствительности к инсулину и снижения на 10% уровня аспартатаминотрансферазы у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени. В рандомизированном контролируемом исследовании после курсового приема Rejuvenation Drink HRW зафиксировано улучшение деятельности кардио-респираторной системы (повышение максимального потребления кислорода), выносливости и общего количества выполненной работы у женщин. Доказано, что при назначении водородной терапии после агрессивных процедур период восстановления организма сократился до 30 %.

Биохимические свойства молекулярного водорода

Благодаря низкой молекулярной массе и отсутствию полярности H₂ может быстро проникать через клеточную мембрану и распространяться в цитоплазме, достигая ядра и других органелл. Более того, H₂ проходит через гематоэнцефалический барьер, хотя для большинства антиоксидантов это невозможно.

Поскольку H₂ привычен для организма, до сих пор не было зарегистрировано цитотоксических явлений. H₂ также не оказывает прямого воздействия на физиологические показатели, такие как температура тела, артериальное давление, водородный показатель (pH) или парциальное давление кислорода (pO₂).

Клинический опыт применения водородной терапии в антивозрастной медицине

Zanini D. и соавт. исследовали влияние 6-месячного приема внутрь обогащенной H₂ воды на ряд молекулярных и фенотипических биомаркеров старения. В выборку были включены 40 участников (20 мужчин и 20 женщин) в возрасте 70 лет и старше. Участники были разделены на две группы:

Биомаркеры оценивались на исходном уровне и через 6 мес. водородной терапии. Были проанализированы следующие показатели:

У участников, принимавших обогащенную H₂ воду, было выявлено значимое удлинение теломер после водородной терапии (с 0,99 ± 0,15 в исходном состоянии до 1,02 ± 0,26 в последующем). В контрольной группе в течение 6 мес. произошло уменьшение средней длины теломер (с 0,92 ± 0,27 до 0,79 ± 0,15). Экспрессия маркера метилирования ДНК* (tet methylcytosine dioxygenase 2; TET2) при 6-месячном наблюдении увеличилась в обеих группах, но степень повышения была значительно выше в экспериментальной группе (с 0,81 ± 0,52 в исходном состоянии до 1,62 ± 0,66 по окончании терапии) по сравнению с контрольной группой (с 1,13 ± 0,82 до 1,76 ± 0,87). Аналогичным образом в экспериментальной группе наблюдалось значимое увеличение степени метилирования (с 120,6 ± 39,8 нг в исходном состоянии до 126,6 ± 33,8 нг по окончании терапии), а в контрольной группе — уменьшение (с 133,6 ± 52,9 нг до 121,2 ± 38,4 нг). (Метилирование ДНК — это модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности, заключающаяся в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции С5 цитозинового кольца. По мнению китайских ученых, метилирование ДНК может способствовать здоровому старению человека за счет регуляции генов, определяющих развитие возраст-ассоциированных заболеваний.

В экспериментальной группе было зафиксировано увеличение уровня холина и N-ацетиласпарагиновой кислоты (NAA) в сером веществе левой лобной области, креатина в белом веществе правой теменной области и NAA в сером веществе правой теменной области. По другим показателям существенных различий между группами обнаружено не было.

Согласно выводам авторов, благодаря плейотропным механизмам действия водород может быть признан антивозрастным терапевтическим агентом, который борется с несколькими признаками старения, включая функциональные нарушения и укорочение длины теломер.

Влияние приема обогащенной H₂ воды на признаки фотостарения кожи исследовали Kato S. и соавт. Первым этапом авторы оценили влияние обогащенной H₂ воды на синтез коллагена типа I в нормальных фибробластах эмбриона человека (OUMS-36) и предотвращение гибели клеток в культуре кератиноцитов кожи человека (HaCaT) на фоне воздействия суточной дозы ультрафиолета. В качестве контроля выступали культуры фибробластов и кератиноцитов, выращенных в среде с добавлением обыкновенной теплой воды. Затем клинически было оценено влияние приема водородных ванн на образование морщин.

Обобщенные результаты применения обогащенной H₂ воды для повышения устойчивости клеток к УФ-воздействию и коррекции признаков фотостарения.

В этом исследовании авторы продемонстрировали, что H2 способствует синтезу коллагена I типа в фибробластах, снижает гибель кератиноцитов HaCaT и образование АФК под воздействием УФ-излучения. Кроме того, клиническое исследование приема ванны с обогащенной H2 водой свидетельствовало о подавление образования морщин на 90-й день по сравнению с исходным состоянием. Таким образом, постоянное применение H2 снижает окислительный стресс в коже и предотвращает образование морщин. Обогащенная H2 вода может быть применена для борьбы со старением кожи.

Водород как регулятор апоптоза

Апоптоз играет незаменимую роль как в физиологических, так и в патологических условиях.

Старение ассоциируется со снижением активности апоптоза и увеличением количества стареющих клеток. Повышение устойчивости к апоптозу в процессе старения может привести к выживанию постмитотических клеток, потерявших способность делиться.

H₂ оказывает модулирующее действие на апоптоз при различных заболеваниях. В большинстве случаев H₂ защищает ткани от повреждения за счет антиапоптотических эффектов, таких как подавление экспрессии проапоптотических факторов Bax, каспазы-3, каспазы-8 и каспазы-12, ингибирование сигнального пути p53 и повышение уровня антиапоптотических факторов (Bcl-2 и Bcl-xl).

Противовоспалительное, антиоксидантное действие H₂ и его способность модулировать процесс апоптоза нашли широкое применение в терапии возраст-ассоциированных заболеваний.

Свойства водорода, делающие его полезным для применения в антивозрастной медицине

Применения H₂ в антивозрастной медицине связано с его антиоксидантными, противовоспалительными свойствами, а также со способностью модулировать процесс апоптоза.

Механизм антиоксидантного действия H₂ включает несколько звеньев.

Противовоспалительное действие H₂ обусловлено рядом эффектов.

Основные механизмы терапевтического действия водорода при воспалительных заболеваниях

Клинический опыт применения водородной терапии в дерматологии

Кожные заболевания являются еще одной точкой приложения антиоксидантных и противовоспалительных эффектов водородной терапии.

Атопический дерматит (АД) — хронический рецидивирующий воспалительный дерматоз, для которого характерны дисфункция эпидермального барьера, выраженный окислительный стресс и иммунные нарушения. Воспалительные клетки, инфильтрирующие кожу, высвобождают биологически активные вещества, такие как цитокины, хемокины и АФК. Под действием воспалительных цитокинов происходят ослабление и нарушение целостности эпидермального барьера. Большинство острых поражений кожи при АД сопряжены с воспалительными цитокинами, продуцируемыми Th2-лимфоцитами, в то время как хроническая фаза характеризуется иммунными реакциями с вовлечением Th1-лимфоцитов. Дисбаланс цитокинов может играть критическую роль в развитии АД. В совокупности окислительный стресс, ассоциированный с повышением уровня АФК и перекисным окислением липидов, проявляется на любой стадии АД. Дисбаланс между уровнем АФК и возможностями антиоксидантной системы организма может привести к усилению окислительного стресса и усугублению симптомов АД. Таким образом, применение водородной терапии при АД имеет прямое патогенетическое обоснование.

Yoon Y.S. и соавт. изучили влияние перорального введения обогащенной H₂ воды на клинику 2,4-динитрохлорбензол-индуцированного АД у мышей. Авторы обнаружили, что введение обогащенной H₂ воды привело к ослаблению симптомов АД, снижению уровня АФК, провоспалительных цитокинов и хемокинов (ФНО-α, ИЛ-5, ИЛ-6), повышению активности глутатионпероксидазы по сравнению с контрольной группой мышей, которым вводилась очищенная вода. Общий уровень иммуноглобулина Е в сыворотке крови также был заметно снижен в группе, получавшей обогащенную H₂ воду. Результаты исследования свидетельствуют о регрессе проявлений АД у мышей при проведении водородной терапии за счет нормализации окислительно-восстановительного баланса и благоприятного иммуномодулирующего действия. Аналогичные результаты были получены Ignacio R.M. и соавт.: при введении обогащенной H₂ воды мышам с индуцированным АД отмечалось снижение уровня провоспалительных цитокинов ИЛ-10, ФНО-α, ИЛ-12p70 и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ). Согласно выводам авторов рассмотренных исследований, водородная терапия является потенциально безопасным и эффективным методом лечения АД.

Ishibashi T. и соавт. оценили эффективность разных форм водородной терапии при псориазе. Псориаз — хроническое воспалительное заболевание кожи, сопряженное с инфильтрацией кожи лимфоцитами и повышением уровня провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α, ИЛ-6 и ИЛ-17. Уровни перечисленных провоспалительных цитокинов были выбраны авторами в качестве целевых показателей, характеризующих влияние водородной терапии на активность воспалительного процесса при псориазе. В исследовании приняли участие 3 пациента с псориатическим артритом. Для введения H₂ использовались три метода: капельное вливание физраствора, содержащего 1 ppm H₂ (пациент № 1), вдыхание 3% газа H₂ (пациент № 2) и употребление внутрь воды с высокой концентрацией (5–7 ppm) H₂ (пациент № 3). Эффективность лечения оценивалась с помощью системы оценки активности заболевания 28 (DAS28), основанной на уровне С-реактивного белка, и индекса оценки площади поражения и тяжести процесса (Psoriasis Area and Severity Index; PASI), определенных на исходном уровне и после курса водородной терапии. Кроме того, были проанализированы уровни ФНО-α, ИЛ-6 и ИЛ-17. К окончанию курса водородной терапии показатели DAS28 и PASI у всех 3 пациентов снизились независимо от метода введения. К концу лечения наблюдалось практически полное исчезновение псориатических высыпаний у всех трех пациентов. Уровень ИЛ-6 снизился в клинических случаях № 1 и № 2. В случае № 1 также наблюдалось снижение уровня ИЛ-17 и ФНО-α. Учитывая выраженное снижение маркеров воспалительной реакции во всех трех случаях, авторы рекомендуют рассматривать водородную терапию в качестве эффективного подхода к лечению псориатических высыпаний и артрита.

Zhu Q. и соавт. удалось достичь выраженных улучшений клинической картины псориаза и парапсориаза посредством ванн с обогащенной H₂ водой. В группу водородной терапии были включены 6 пациентов с парапсориазом и 41 пациент с псориазом. В контрольную группу вошли 34 пациента. Пациенты группы водородной терапии принимали ванны с обогащенной H₂ водой на протяжении 8 нед. К 8-й нед. водородной терапии 24,4% пациентов с псориазом (10/41) достигли по крайней мере 75% улучшения индекса PASI по сравнению с 2,9% пациентов (1/34) контрольной группы. Среди пациентов, получавших ванны, 56,1% (23/41) достигли по крайней мере 50% улучшения согласно PASI по сравнению с 17,7% (6/34) пациентов из контрольной группы. Также водородная терапия способствовала значительному ослаблению зуда. Среди пациентов с парапсориазом на 8-й день полный ответ на водородную терапию наблюдался у 33,3% пациентов (2/6) и частичный ответ — у 66,7% (4/6). Полученные авторами результаты свидетельствуют о том, что лечение водородными ваннами способствует выраженной положительной динамике у пациентов с псориазом и парапсориазом.

Рассмотренные исследования служат доказательством выраженного противовоспалительного и иммуномодулирующего эффекта обогащенной H₂ воды и целесообразности ее применения при хронических дерматозах.

Один из самых доступных способов получение обогащенной H₂ воды — применение водородных таблеток.

Выводы

Результаты лабораторных и клинических исследований позволяют утверждать, что обогащенная водородом вода Drink HRW Rejuvenation может быть рассмотрена в качестве важного нутриента.

Водород интересен не только своими лечебными свойствами, но и профилактическими возможностями: антиоксидантное и противовоспалительное действие водорода может быть использовано в антивозрастной и эстетической медицине для предотвращения преждевременного старения и замедления его процесса. Кроме того, водородная терапия может быть с успехом интегрирована в эстетические программы коррекции проявлений фотостарения.