Hydro có triển vọng ứng dụng trong y tế

Tác giả: Shin-ichi Hirano, Yusuke Ichikawa, Bunpei Sato, Fumitake Satoh, Yoshiyasu Takefuji
Tạp chí: Clean Technologies (MDPI), 2020, Tập 2, Số 4, trang 529–541

Xem link gốc trên MDPI: https://www.mdpi.com/2571-8797/2/4/33

Tóm tắt

Hydro (H₂) không chỉ là một nguồn năng lượng sạch cho tương lai mà còn là một công nghệ y học đầy tiềm năng. Đặc biệt khi được sản xuất thông qua quá trình điện phân nước, H₂ có thể được pha loãng an toàn và đưa vào cơ thể thông qua đường hít thở. Dù là một phân tử trơ, H₂ lại có khả năng trung hòa các gốc oxy hóa mạnh như hydroxyl (·OH) và peroxynitrit (ONOO⁻), biến chúng thành nước. H₂ không độc, không gây tác dụng phụ, và hoạt động theo cơ chế khác với thuốc thông thường, vì nó can thiệp trực tiếp vào những cơ chế gốc rễ của nhiều bệnh lý. Với hiệu quả rõ rệt và độ an toàn cao, H₂ đang được coi là một ứng viên liệu pháp thế hệ mới trong y học.

1. Giới thiệu

Các nguồn năng lượng truyền thống như nhiệt điện, thủy điện và năng lượng mặt trời hiện nay đang dần chuyển trọng tâm sang hydro (H₂), do H₂ không phát thải CO₂ khi được sử dụng trong pin nhiên liệu để phát điện.

Trong lĩnh vực y học, H₂ cũng cho thấy triển vọng trở thành một công nghệ sạch và kinh tế. Tuy H₂ có nguy cơ cháy nổ ở nồng độ cao, nhưng các phương pháp pha loãng và thiết bị cung cấp qua hít thở đã được phát triển nhằm bảo đảm an toàn.

Điểm đặc biệt, H₂ có thể loại bỏ chọn lọc các gốc oxy hóa độc hại như hydroxyl và peroxynitrit, làm giảm tổn thương oxy hóa. Các nghiên cứu lâm sàng cũng đã chứng minh tính an toàn khi sử dụng hydro trong cơ thể.

2. Bắt đầu và phát triển ứng dụng y học của hydro

• 1975: Dole và cộng sự lần đầu tiên báo cáo hiệu ứng chống khối u ở chuột da trong điều kiện hydro cao áp (hyperbaric hydrogen). Tuy nhiên, nghiên cứu này không thu hút được nhiều sự chú ý sau đó.

• 2005: Yanagihara và cộng sự phát hiện rằng việc uống nước giàu hydro giúp giảm stress oxy hóa do hóa chất gây ra ở chuột, mở ra cánh cửa cho nghiên cứu y học về H₂.

• 2007: Ohsawa và cộng sự chứng minh hydro có khả năng loại bỏ chọn lọc các loại ROS (Reactive Oxygen Species – gốc oxy hóa phản ứng), đánh dấu bước đột phá trong lĩnh vực y học hydro.

Kể từ đó, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hydro có phổ tác dụng rất rộng, bao gồm: chống apoptosis (tế bào chết theo chương trình), chống oxy hóa, kháng viêm và chống dị ứng. Các thử nghiệm cũng cho thấy hydro có tác dụng tích cực trong nhiều bệnh lý: ung thư, nhiễm trùng huyết (sepsis), bệnh tim mạch, rối loạn thần kinh, tiểu đường và hội chứng chuyển hóa.

3. Hydro – phân tử với phổ tác động rộng

Hydro tác động trực tiếp vào hai yếu tố gốc rễ gây ra nhiều bệnh lý: stress oxy hóa và phản ứng viêm. Nhờ vậy, hydro được xem là một “phân tử phổ rộng” (wide spectrum molecule), có tiềm năng ứng dụng đa dạng trong y học.

4. Bằng chứng lâm sàng và tiền lâm sàng

Nhiều nghiên cứu trên động vật và thử nghiệm lâm sàng đã được thực hiện. Các bệnh lý được nghiên cứu bao gồm:

• Nhiễm trùng huyết (sepsis) và viêm toàn thân

• Bệnh tim mạch: nhồi máu cơ tim, tổn thương thiếu máu – tái tưới máu

• Bệnh thần kinh: Parkinson, Alzheimer, chấn thương tủy sống

• Hội chứng chuyển hóa: tiểu đường, béo phì

• Ung thư: hỗ trợ điều trị bằng xạ trị và hóa trị

Các đường đưa hydro vào cơ thể:

• Hít khí hydro

• Uống nước giàu hydro

• Truyền dịch y tế hòa tan hydro

5. Cơ chế tác động

• Hydro không phản ứng với tất cả các gốc oxy hóa mà chỉ nhắm tới những loại có độc tính cao nhất (·OH và ONOO⁻).

• Hydro điều hòa biểu hiện gen và các đường dẫn tín hiệu trong tế bào, bao gồm Nrf2, NF-κB, và MAPK.

• Các cơ chế chính: chống viêm, chống apoptosis, điều hòa miễn dịch.

6. Tính an toàn

• Hydro an toàn khi sử dụng ở nồng độ ≤ 4,6% trong không khí, dưới ngưỡng cháy nổ.

• Các thử nghiệm lâm sàng cho thấy không có tác dụng phụ đáng kể.

• Có thể sử dụng lâu dài mà không gây độc tính.

7. Triển vọng tương lai

• Mở rộng các nghiên cứu lâm sàng quy mô lớn để khẳng định hiệu quả.

• Phát triển các thiết bị hít hydro an toàn và hiệu quả.

• Kết hợp hydro với các phương pháp điều trị y học truyền thống.

• Nhờ chi phí thấp và tính bền vững, hydro có khả năng được áp dụng rộng rãi trong lâm sàng.

8. Kết luận

Hydro là một liệu pháp y học thế hệ mới: hiệu quả, an toàn, thân thiện với môi trường và kinh tế. Khác với thuốc thông thường, hydro tác động vào các cơ chế gốc rễ của bệnh, từ đó mở ra ứng dụng rộng lớn trong điều trị nhiều nhóm bệnh khác nhau.