INTRODUCCION

El hidrógeno (H) es el elemento más ligero y abundante del universo; en su forma molecular H₂ es un gas incoloro, no-metálico, inodoro, insípido y no tóxico. El hidrógeno fue utilizado por primera vez como gas médicinal en 1888 por Pilcher que infundió el gas en los rectos de los pacientes para identificar perforaciones colorrectales y de esta manera evitar cirugías innecesarias. Hasta hace poco se pensó que el hidrógeno era fisiológicamente inerte, pero en 2007 se informó que el hidrógeno podría mejorar la lesión cerebral producida por la reperfusión de la isquemia y reducir selectivamente los radicales citotóxicos del oxígeno, incluyendo el radical del oxhidrilo (. OH) y peroxinitrito (ONOO^-). Cuando estas especies reactivas se encuentran en exceso sobre los antioxidantes endógenos, pueden causar un daño oxidativo y acumulativo a las macromoléculas y orgánulos celulares, lo que resulta eventualmente en una disfunción celular e incluso en la muerte celular.

Las mitocondrias son orgánulos celulares que actúan como centrales energéticas de la célula fabricando ATP a expensas de la glucosa y de los ácidos grasos. Las mitocondrias parecen estar estrechamente involucradas en el estrés oxidativo y el proceso de envejecimiento. Ellas son la principal fuente intracelular del radical libre anión superóxido, así como la diana inicial del daño oxidativo. Bajo condiciones fisiológicas, las concentraciones bajas de las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (ROS/RNS) generadas indirectamente por la cadena de transporte de los electrones en la membrana mitocondrial interior, son normalmente neutralizados por los antioxidantes celulares. Sin embargo, el exceso de Ros/RNS generado en condiciones patológicas causa un daño oxidativo progresivo a las membranas mitocondriales, a las proteínas, el ADN mitocondrial y eventualmente a otros componentes celulares.

En condiciones fisiológicas normales, las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno existen en concentraciones bajas que no causan excesivo daño celular. Los niveles de estos radicales libres potencialmente peligrosos se mantienen controlados por el sistema antioxidante endógeno que incluyen la superóxido dismutasa, la catalasa, el glutatión, la peroxidasa y varias vitaminas. Sin embargo, cuando las concentraciones de ROS/RNS exceden la capacidad endógena para neutralizarlas, pueden ocurrir el estrés oxidativo y el daño celular. El exceso de producción de ROS/RNS puede ocurrir debido a una variedad de factores desde la irradiación a la exposición química o al estrés físico.

Historia

El agua hidrogenada es un agua enriquecida en hidrógeno, también conocida como agua reducida, descubierta en Japón en la década de los 60 y aprobada para el uso humano en 1966 al demostrar su eficacia para tratar la diarrea crónica, la indigestión y la fermentación gastrointestinal anormal. En este mismo año, se autorizó la fabricación de un dispositivo productor de agua alcalina para uso doméstico. En 1994 se creó la Functional Water Foundation con el objetivo de promover el uso del agua electrolizada por la sociedad, autorizándose la fabricación y venta de dispositivos domésticos para el hogar.

El agua hidrogenada se obtiene por electrolisis del agua en unos dispositivos que contienen dos recámaras separadas por una membrana en las que en una hay un electrodo positivo y en la otra uno negativo de forma que cuando el agua entra en el aparato los minerales alcalinos -calcio, magnesio, sodio y potasio- son atraídos por el electrodo negativo al tener carga positiva y los minerales ácidos por el positivo al tener carga negativa. Es decir, el aparato concentra en una cámara agua que solo contiene minerales alcalinos y en la otra agua con minerales ácidos, permitiendo extraer mediante sendos grifos una u otra. La primera es pues agua alcalina electroquímicamente reducida y es idónea para beber y cocinar mientras la segunda, muy ácida, permite desinfectar y esterilizar al contener el ácido hipocloroso -gas de cloro y ozono- que aparece en el proceso de electrolisis al incidir en los iones de cloruro. El agua reducida, agua alcalina iónica, agua electrolizada alcalina, agua catódica alcalina o agua ionizada alcalina -que de todas esas maneras es llamada- con un pH de entre 7.5 y 8 - tiene una elevada capacidad para eliminar del organismo las especies reactivas de oxígeno (ROS) patógenas. Hay abundantes pruebas de que las aguas reducidas son beneficiosas para la salud y ayudan en las enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo -como la diabetes, el cáncer, la arteriosclerosis o las enfermedades neurodegenerativas- así como para paliar los efectos secundarios de la hemodiálisis.

El agua hidrogenada contiene elevadas concentraciones de hidrógeno molecular (H₂) y de hidrógeno activo (H. ) que se originan cuanto los iones hidrógeno (H⁺) pierden su carga positiva en el cátodo. Resulta un agua ligeramente alcalina con un pH de entre 7 y 7,5 -muy similar pues al de la sangre que es de 7,35- y con un elevado potencial antioxidante, que se mide en milivoltios, y que puede alcanzar los - 600 mV.

En 2007 Ohsawa y col. publicaron un trabajo demostrando que el hidrógeno es un potente antioxidante reduciendo de forma selectiva los radicales oxígeno citotóxicos. En efecto, el estrés oxidativo agudo inducido por isquemia-reperfusión o inflamación causa graves daños en los tejidos. Ya en la década de los 90, numerosos estudios farmacológicos y clínicos demostraron que la reperfusión después de una isquemia originaba un "estallido" de radicales libres que dañaban los tejidos más que la propia isquemia y se acuñó el término de "lazaroide" para los fármacos potencialmente activos como captadores de estos radicales lbres.

Por otra parte, está ampliamente aceptado que el estrés oxidativo persistente es una de las causas de muchas de las enfermedades comunes, cáncer incluido. El estrés oxidativo agudo inducido en células cultivadas es reducido por el hidrógeno que actúa selectivamente sobre el radical hidroxilo -el más citotóxico de las especies reactivas de oxígeno (ROS)- no reaccionando sin embargo con otros radicales libres. El H₂ se puede pues utilizar como terapia antioxidante eficaz ya que merced a su capacidad para difundirse rápidamente a través de las membranas puede alcanzar y reaccionar con los ROS citotóxicos protegiendo así del daño oxidativo que los mismos causan.

Hoy día, existe hoy un consenso casi unánime sobre el hecho de que el exceso de radicales libres de oxígeno -que se generan con una mala alimentación, exposiciones a químicos tóxicos y radiaciones electromagnéticas, o el estrés, entre otras cosas- daña de forma progresiva el ADN de las proteínas y mitocondrias así como sus membranas y otros constituyentes celulares, y es la causa principal o adyuvante de casi todas las enfermedades crónicas.

La justificación del uso clinico creciente del hidrógeno queda justificado por las siguientes propiedades:

• 1.- El desequilibrio oxidación-reducción y el exceso de producción de ROS y RNS (aumento del estrés oxidativo) han sido implicado en muchos, si no en todos, los mecanismos patofisiológicos que conducen a una gran variedad de condiciones médicas y enfermedades. El hidrógeno es útil debido a su potente efecto sobre los radicales libres que reducen significativamente los oxidantes celulares fuertes, pero no afecta a las vías de señalización importantes que dependen de los oxidantes suaves
• 2.- El hidrógeno es eficaz en la reducción de signos y síntomas y en la mejora de la calidad de vida en una amplia variedad de condiciones clínicas. Debido a que la mayoría de sus efectos son a menudo indirectos, como reducir el exceso de estrés oxidativo, el hidrógeno es útil para muchas condiciones clínicas aparentemente no relacionadas pero que están ligadas a los desequilibrios redox. A menudo estas condiciones no tienen tratamientos definitivos que eliminen la enfermedad. En tales casos, el hidrógeno puede ser utilizado en conjunción con terapias menos que eficaces para mejorar los resultados clínicos.
• 3.- Tal vez su propiedad más útil es que el hidrógeno no interfiere con los mecanismos subyacentes de la mayoría de los tratamientos clínicos. Por lo tanto, su valor real puede ser de terapia adyuvante, junto con tratamientos estándar muchas condiciones clínicas.
• 4. - Un factor importante es la seguridad del hidrógeno y a que no se han descrito ningun efecto nocivo. Esto también es muy relevante, ya que muchos fármacos están limitados debido a su toxicidad, las reacciones adversas, y una relación dosis-respuesta desfavorable.

Distribución

A los 30 segundos de la ingestión de agua hidrogenada, el hidrógeno desciende hasta el estómago y es absorbido por los capilares de la pared del intestino grueso. El hidrógeno entra en el torrente sanguíneo a través de la pared capilar. A los pocos minutos las moleculas de hidrógeno se propagan rápidamente por todo el cuerpo junto con el agua y eliminan las especies reactivas NOS/RNS

Un minuto después de beber agua hidrogenada, el hidrógeno llega al cerebro. El cerebro desempeña un papel clave como unidad central de control de todo el cuerpo y necesita aproximadamente el 20% de la energia consumida por el cuerpo, necesitando para ello gran cantidad de oxígeno. El hecho de que el cerebro consuma una gran cantidad de oxígeno indica que también se genera una alta proporción de radicales libres, que son eliminados por el hidrógeno.

A los 10 minutos después de beber agua hidrogenada, el hidrogeno llega a las células de la piel. Puesto que la piel se expone constantemente al aire exterior es importante beber agua con frecuencia para suministrar suficiente hidratación. Las moléculas de hidrógeno de agua favorecen la penetración, así como la hidratación. El hidrógeno también sirve para retrasar el desarrollo de manchas y arrugas, reduciendo los daños que el colágeno recibe por la radiación ultravioleta del sol. Gracias a la investigación del profesor Miwa Nobuhiko de la Universidad de Hiroshima (Japón), se ha encontrado que la aplicación de agua de hidrógeno protege la piel de los daños en el colágeno, aunque reciba radiación ultravioleta.

Veinte minutos después de beber agua hidrogenada el hidrógeno es absorbido por el corazón, el hígado y los riñones, órganos en los que el agua constituye un 70% de su peso. La sangre es responsable de transportar el oxígeno y los nutrientes a las células de estos órganos a través de los capilares. Al mismo tiempo, recoge los productos de desecho acumulados, después de lo cual los riñones filtran el agua para producir la orina, que se expulsa al exterior. Un fluido que tenga una alta proporción de hidrógeno cumple una función de desintoxicación, acelerando la filtración de productos tóxicos del cuerpo a través de la orina.

Toxicidad

La seguridad del hidrógeno en los seres humanos se ha documentado exhaustivamenre en en mezclas del gas. Por ejemplo, Hydreliox, una mezcla de gas utilizado para el buceo profundo, contiene 49% de hidrógeno, 50% de helio y 1% de oxígeno. Esta mezcla ha demostrado ser esencial en la prevención de la narcosis nitrogenada y para prevenir las secuelas de la descompresión en las inmersiones de trabajo a grandes profundidades. En otros estudios realizados en buceadores, el hidrógeno a 20 atmósferas de presión fue utilizado para reducir la bradicardia y otros y síntomas psicosensoriomotores y nerviosos (síndrome nervioso de las altas presiones) sin problemas a largo plazo. Aunque se detectó un efecto narcótico en las mezclas de hidrógeno-helio-oxígeno en la alta presión, este fue invertido al volver los buceadore a la presión normal.

Tampoco se ha observado toxicidad del hidrógeno cuando se administra por vía oral. Por ejemplo, en un estudio en el que se mantuvieron ratas con agua hidrogenada (0.19 mM) o agua desgasificada ad libitum durante un año, y no se observaron cambios en la morbilidad o mortalidad entre el grupo tratado con agua hidrogenada y el grupo de control. Tan solo se observó una reducción del daño periodontal el grupo tratado con agua hidrogenada. Hasta la fecha, tampoco se ha detectado ningún efecto secundario en los estudios clínicos realizados con el agua hidrogenada.

Estudios en animales y en el hombre

Usualmente, antes de administrar un producto a un ser humano, se utilizan los animales para estudiar sus efectos fisiologicos y toxicos. Estos animales son criados especialmente para llevar a cabo estos estudios y, desde hace un par de décadas, muchas razas animales han sido modificadas genéticamente para simular las enfermedades humanas y poder estudiar en ellos como actúan dichos productos. Se han realizado numerosas investigaciones en modelos animales de todo tipo de enfermedades administrando el hidrógeno como tal por inhalación o disuelto agua (agua electrolizada).

Las primeras pruebas de que el hidrógeno poseía propiedades curativas fueron realizadas en 2001 por Garhib y col. en un modelo de inflamación crónica del hígado producida en el ratón por esquistosomiasis. Los ratones fueron colocados en una cámara con hidrógeno al 70% durante dos semanas, después de las cuales los animales mostraron una reducción de la fibrosis, una mejora de hemodinámica hepática y un aumento de NO-sintasa. Otros muchos estudios han mostrado los efectos beneficiosos en todo tipo de patologias.

Sin embargo, la administración de hidrógeno gaseoso no es muy práctica y, por este motivo, se han utilizado disoluciones de hidrógeno en suero salino y agua hidrogenada. La más reciente literatura examinada hasta el 2016 revela que se han publicado 63 estudios en modelos animales, de los cuales 27 se han llevado a cabo con suero salino hidrogenado y 21 con agua hidrogenada. Otras publicaciones han utilizado soluciones oculares que contienen H₂ , baños de agua hidrogenada, o instilación directa de soluciones hidrogenadas en el estómago u otros órganos.

En 2007 Ohsawa y col. reportaron un efecto prominente del hidrógeno molecular en un modelo de rata de infarto cerebral. Las ratas fueron sometidas a una oclusión de la arteria cerebral izquierda media. Las ratas colocadas en una cámara de gas de hidrógeno al 4% mostraron unos volúmenes de infarto significativamente más pequeños en comparación con los controles. Atribuyeron el efecto del hidrógeno a su actividad específica sobre el radical hidroxilo (. OH). También observaron que el hidrógeno limpiaba el peroxinitrito (ONOO -) pero en menor medida.

La tabla siguiente muestra los estudios realizados en modelos animales y en el hombre;

La gran mayoría de estos estudios fue realizada en Japón, primer pais en el que se autorizó el agua hidrogenada para uso humano y así como los dispositivos para obtenerla.

Lo más importante de todos estos estudios es que en ningún caso, tanto en humanos, animales o cultivos se ha detectado efectos adversos ocasionados por la administración de hidrógeno o de agua hidrogenada.

Agua hidrogenada y diabetes tipo 2

El primer estudio clínico en pacientes con diabetes de tipo 2 fue realizado en 2008 por Kajiyama y col., siendo un estudio cruzado doble ciego, controlado con placebo, en 30 pacientes con diabetes mellitus tipo II y 6 pacientes con tolerancia deteriorada de la glucosa. Los pacientes consumieron ya sea 900 de agua rica en hidrógeno o de agua con placebo durante 8 semanas, con un período de lavado de 12 semanas. Para estimar los metabolismos de lípidos y glucosa en línea de base y a las 8 semanas después del tratamiento con hidrógeno, Kajiyama y col. mideron 13 biomarcadores. Todos los biomarcadores cambiaron favorablemente con el agua hidrógenada, pero los cambios estadisticamente significativos solo se observaron en la reducción de las LDLs y de los 8-isoprostanos urinarios. En cuatro de seis pacientes con tolerancia deteriorada a la glucosa, el hidrógeno normalizó la prueba de tolerancia a la glucosa oral. Los autores atribuyen la ausencia de significancia estadística al pequeño número de pacientes y el período corto de la observación.

Agua hidrogenada y síndrome metabólico

Nakao y col (2010) han llevado a cabo un estudio piloto, abierto en 20 pacientes de ambos sexos, con síndrome metabólico estabilizado durante al menos 3 meses. Los criterios de inclusión fueron: índice de masa corporal entre 25.0 y 34.9 kg/m 2 , circunferencia de la cintura de =100 cm para los hombre y =88 cm para las mujeres, pre-hipertensión (presión sanguínea diastólica de 80-89 mm Hg y sistólica de = 139 mmHg), pre-diabetes (glucosa en ayunas de 5.2 to 6.9 mmol/L), cholesterol total >5.18 mmol/L y LDLs >2.59 mmol/L.

Para producir el agua hidrogenada se utilizó un dispositivo de plástico conteniendo magnesio metálico y piedras naturales. Dispositivos producen una concentración de hidrógeno 0.55 and 0.65 mM y un pH entre 7.9 y 8.1 que se mantienen durante períodos de 12 a 36 h. Las concentraciones de magnesio y calcio se mantuvieron <1.0 mg/L y <1.0 mg/L, respectivamente

Se facilitó a los sujetos botellas de agua potable de 500 ml y se les ordenó colocar dos palitos de magnesio en cada una de cinco botellas de agua al final de cada día en preparación para el consumo al día siguiente. Se pidió a los participantes que bebieran 300 - 400 ml de la botella uno, cada mañana, una hora antes del desayuno; 300 - 400 ml de la botella dos, una hora antes del almuerzo; 300 - 400 ml de la botella tres, dos horas después del almuerzo; 300 - 400 ml de la botella cuatro, una hora antes de la cena; y 300 - 400 ml de la botella cinco, una media hora antes de la hora de acostarse. Los sujetos fueron instruidos para reutilizar los palillos de magnesio transfiriendo estos a una nueva botella de agua después de su uso. En resumen, se pidió a los sujetos que consumieran 300 - 400 ml de agua rica en hidrógeno 5 veces/día con un consumo mínimo total de 1500 ml (1,5 l) a un consumo máximo de 2000 ml (2,0 l).

El tratamiento con agua hidrogenada se extendió a 8 semanas, siendo los pacientes evaluados antes y a las 4 y 8 semanas.

El consumo de agua hidrogenada durante 8 semanas ocasionó un aumento del 39% de la enzima antioxidante superóxido dismutasa y un 43% de reducción de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico en la orina. Además, se observó una disminución de 8% de las LDLs y de un 13% del colesterol total.

Los autores concluyen que el agua hidrogenada "representa una nueva estrategia para la prevención y tratamiento del síndrome metabólico".

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Monografía revisada el 16 de Junio de 2017. Equipo de redacción de IQB