Antioksidanti: vloga vodika v njih

Antioksidanti so snovi, ki imajo sposobnost nevtralizirati proste radikale in s tem zmanjšati ali preprečiti oksidativni stres.

Kemiki delijo vse snovi na oksidante in reducente. Reducenti imajo sposobnost oddajanja elektronov, oksidanti pa njihovega sprejemanja. Ko se neka snov reducira (pridobi elektron), se sočasno druga snov, ki elektron odda, oksidira. Zato te procese imenujemo tudi oksidacijsko-redukcijske (oz. redoks) procese. Sposobnost neke raztopine, da oksidira oz. reducira drugo snov, merimo v milivoltih (mV).  Kazalec imenujemo ORP – oksidativno reduktivni potencial (ali redoks potencial). Če je ORP negativen, pomeni, da v raztopini prevladujejo reducenti, če je pozitiven pa oksidanti. Vrednosti ORP segajo od nekako -1.000 mV do +1.200 mV.

Elektron je lastnost atoma. V oksidativno redukcijskih procesih zatorej ne prehaja z ene snovi na drugo sam, pač pa potuje skupaj z atomom, ki mu pripada. »V živih organizmih poteka sprejemanje in oddajanje elektronov na poseben način: elektron praviloma preide na drugo molekulo skupaj z vodikom, ki ga nosi« (Ostan et. al., 2001:223). V mladem organizmu je vodika veliko, s staranjem pavodika zmanjkuje in postajamo vse bolj oksidirani. Življenje je v bistvu izgorevanje vodika v živem organizmu.

Snovi, ki v življenjskih redoks procesih oddajajo vodik, so reducenti. A vsi reducenti niso že tudi antioksidanti. 

Antioksidanti, prosti radikali, in oksidativni stres

Prosti radikali so posebna vrsta oksidantov; so molekule ali atomi, ki jim manjka en elektron, včasih celo dva ali več, ali pa imajo kak elektron preveč (Halliwell, Gutteridge, 2005: 23). Ker so energetsko neuravnovešeni, so reaktivni in kratkega obstoja. Iščejo manjkajoče elektrone ali poskušajo oddati odvečne elektrone in s tem silijo okolje k spreminjanju, k »aktivnosti«. To ni vedno slabo. Življenje je proces večne aktivnosti in nenehnega spreminjanja. Prosti radikali imajo v njem pomembno pozitivno vlogo, saj spodbujajo mnoge življenjske procese. Naj navedem le nekatere: Prosti radikali imajo pomembno vlogo pri rasti mišic (Zgonik, 2018), pri delitvi celice, telo jih uporablja kot signalizatorje v raznih celičnih procesih (Poljšak, Milisav 2012), s proizvodnjo prostih radikalov naš imunski sistem pošilja signale in nas brani pred patogenimi mikrobi (Closa, Folch-Puy, 2004).

 Ker pa so »neukrotljivi«, potrebujemo živa bitja posebno zaščito pred njimi. Prosti radikali namreč neizbežno povzročajo škodo, imenovano oksidativni stres, saj se noben organizem ne uspe popolnoma zaščititi pred njimi. Staranje je posledica njihovega delovanja.

Antioksidanti so snovi, ki imajo sposobnost nevtralizirati proste radikale in s tem zmanjšati ali preprečiti oksidativni stres.

Poglejmo natančneje, kako poteka staranje in nastanek nekaterih bolezni zaradi delovanja prostih radikalov in oksidativnega stresa.

Kako se staramo zaradi oksidativnega stresa

Ena od teorij o staranju pripisuje nastanek staranja delovanju prostih radikalov (FRTA –Free radicals theory of aging). V petdesetih letih preteklega stoletja jo je zasnoval Denham Harman (1956). Ugotovil je, da na proces staranja vplivajo predvsem prosti radikali, ki nastajajo v celicah pri presnovi hranil v energijo. Proces poteka v celičnih organih, imenovanih mitohondriji (Harman, 1972).

Znano je, da prosti radikali vdirajo v naše telo od zunaj. V gramu cigaretnega katrana je, na primer, 100.000 milijard prostih radikalov (Halliwell, Gutteridge, 2005: 585). Mnogo več pa jih nastaja v celicah, čeprav ne počnemo ničesar narobe. Nastajajo namreč v mitohondrijih v normalnem procesu celične presnove, v katerem se proizvaja energija. 

Obstaja namreč tudi negativna stran ustvarjanja energije v mitohondrijih – ustvarjanje prostih radikalov kot stranskega produkta proizvodnje ATP. Elektronska transportna veriga v mitohondrijih ima več členov, ki jih označujemo z imeni kompleks I, II, III, IV in V. Njeni šibki točki sta kompleks I in kompleks III. Ob medsebojnem podajanju sproščenih elektronov jih nekaj redno ubeži; poberejo jih molekule kisika, ki so zelo močan oksidant, »jemalec« elektronov. Tako se molekula kisika (O2), obogatena z dodatnim elektronom, spremeni v prosti radikal, imenovan superoksidni anion ali superoksidni radikal (O2˙ ־ ) (Speakman, 2004). Imenujemo ga lahko izvirni prosti radikal, saj se iz njega običajno razvije množica drugih, še mnogo nevarnejših prostih radikalov. 

Nevarnost prostih radikalov merimo z njihovo življenjsko dobo. Čim krajša je, tem bolj so reaktivni in škodljivi. Življenjska doba superoksidnega radikala traja nekaj tisočink sekunde. To ni veliko, a nekateri prosti radikali so še mnogo manj obstojni in zato še nevarnejši. Celica v normalnih pogojih nevtralizira superoksidne radikale s pomočjo specializiranega antioksidanta SOD (superoksid dismutaza) in jih spremeni v vodikov peroksid (H2O2). Tudi to snov uvrščamo med reaktivne kisikove zvrsti (RKZ);  celici lahko povzroči škodo, čeprav ni prosti radikal. Njegova življenjska doba traja nekaj minut, kar daje organizmu precej časa, da ga nevtralizira in spremeni v še manj nevarno snov. Zato neposredno ni tako nevaren kot druge reaktivne kisikove zvrsti. Tudi za vodikov peroksid obstajajo v telesu specializirani antioksidanti – glutation peroksidaza in katalaza.

Čeprav bi vodikov peroksid lahko uvrstili med naše »pohlevnejše« sovražnike, pa je dejansko prav on »trojanski konj« za škodo, ki jo povzročajo prosti radikali. Ker je dokaj obstojen, ima namreč dovolj časa, da preide iz mitohondrija v notranjost celice (citosol) in v njene druge organe (organele) celo v celično jedro. Tudi tam ga celica lahko brez težav nevtralizira in pretvori v manj nevarno snov.

Velikokrat pa se zgodi, da vodikov peroksid na tej poti sreča snovi, ki razvnamejo njegovo razdiralno moč. Razne rakotvorne snovi, nitrati v pitni vodi, nikotin, alkohol, najpogosteje pa železo, baker in druge kovine, ki jih sicer telo potrebuje za normalno delovanje, spremenijo vodikov peroksid v izjemno razdiralne hidroksilne radikale. Železo ali baker, ki smo ju zaužili v preveliki količini ali pa ju naše telo zaradi oslabelosti ni obvladalo z običajnimi encimskimi reakcijami, spodbudita pretvorbo vodikovega peroksida v hidroksilni radikal (OH˙; Fentonova reakcija). Njegova življenjska doba je le nekaj milijonink sekunde; v tako kratkem obdobju celica ne zmore poslati antioksidantske pomoči. Če je v neposredni bližini nastalega hidroksila ustrezen antioksidant, ga uspe nevtralizirati. Če pa je celica antioksidantsko revna, nastane neravnovesje med prostimi radikali in antioksidanti – oksidativni stres. Prosti radikali se »zažrejo« v molekule v svoji neposredni bližini in škoda je tu.

Zaradi posledic oksidativnega stresa se telo stara in pojavljajo se mnoge bolezni, ki so povezane s starostjo. Veliko raziskav je potrdilo, da so tipične sodobne degenerativne bolezni povezane z delovanjem prostih radikalov. To so: rak, bolezni srca in ožilja, sladkorna bolezen, multipla skleroza, Parkinsonova bolezen in mnoge druge (Stephanson et al., 2002).

Kritike teorije staranja zaradi delovanja prostih radikalov

Teorija staranja zaradi prostih radikalov, ki jo je Harman v sedemdesetih letih preteklega stoletja razširil na teorijo staranja zaradi reaktivnih kisikovih zvrsti (RKZ),  je doživela v preteklem stoletju široko popularizacijo. V prvi polovici 20. stoletja so odkrili vseh 14 vitaminov, med njimi tudi tri antioksidantske, in sicer vitamin A (v obliki beta karotena in  v drugih oblikah),  vitamin C in vitamin E.

V petdesetih letih so prišli v prodajo; komercialna aktivnost podjetij, ki so jih prodajala in promovirala pa je prispevala k splošni razširitvi ideje, da je uživanje vitaminov in antioksidantov zdravju koristno. Teorija staranja zaradi prostih radikalov je dandanes še vedno široko sprejeta, a nekateri rezultati raziskav kažejo, da ima uživanje nekaterih antioksidantskih prehranskih dopolnil tudi negativne učinke. Naj se v tej razpravi omejim le na antioksidantske vitamine. Veliko je raziskav, ki potrjujejo, da uživanje dopolnil z vitaminom A (Mayo, 2020), z vitaminom C (NIH, 2021a) ali z vitaminom E (NIH, 2021b ), koristi zdravju. A poglejmo si nekatere negativne učinke uživanja omenjenih prehranskih dopolnil:

• Rak: Več raziskav, ki so preverjale učinek uživanja antioksidantov beta karotena in vitamina E (alfa tokoferola) je pokazalo, da se je pri uživalcih teh vrst prehranskih dopolnil povečalo obolevanje za rakom v primerjavi z ljudmi, ki teh antioksidatskih dopolnil niso uživali (Poljšak, Milisav, 2012, Zgonik, 2018). 
• Bolezni srca in ožilja: V nasprotju s stališčem razširjenim v stroki uživanje vitamina E kot prehranskega dodatka ne zmanjšuje tveganja za nastanek bolezni srca in ožilja (Shekelle et al., 2004). 
• Rast mišic: Več študij je ugotovilo, da uživanje vitaminov C in E negativno učinkuje na rast mišic (Gomez et al. 2012, Ristow et al. 2009).
• Dolgoživost: Raziskave so pokazale, da dolgoročno uživanje vitaminov in drugih šibkih antioksidantskih spojin ne podaljšuje življenja. Trajno uživanje beta karotena, vitamina A ali vitamina E naj bi celo povečalo tveganje smrtnosti (Bjelaković et al., 2007).

Nekateri teoretiki, zagovorniki teorije »antioksidantskega stresa« (Poljšak, Milisav, 2012) domnevajo, da uživanje antioksidantov nevtralizira tudi proste radikale v procesih, ki so bistveni za dobro delovanje organizma. Zato svarijo pred pretiranim uživanjem antioksidantov nasploh.

A poudariti velja, da so omenjene negativne učinke uživanja antioksidantov odkrili le pri uživanju nekaterih antioksidantov. Obstaja pa še izjemno veliko drugih vrst antioksidantov, za katere raziskave niso bile opravljene ali pa so študije pokazale, da nimajo negativnih stranskih učinkov. Zakaj ima uživanje nekaterih antioksidantov negativne stranske učinke, za druge pa to ne velja? Če hočemo odgovoriti na ta vprašanja, si moramo pobliže ogledati oblike antioksidantov z vidika vpetosti antioksidantskega vodika v njih.

Oblike antioksidantov

Nosilec elektronov v redoks procesih v živih bitjih je, kot rečeno, vodik. Antioksidanti nevtralizirajo proste radikale oz. druge kisikove reaktivne zvrsti (ROZ) tako, da oddajo atom vodika skupaj z elektronom. Toda oksidantov je veliko vrst. Po obliki vodika, ki ga vsebujejo, jih lahko ločimo na antioksidante z vezanim vodikom in prosti antioksidantski vodik.

Vezani antioksidantski vodik

Pri antioksidantih z vezanim vodikom je vodik kemijsko vezan na neko molekulo ali atom, s katerim tvori spojino. Čeprav je vodik v njej rahlo vezan in ga antioksidantska spojina zlahka odda, je taka antioksidantska molekula vendarle pred oddajo vodika uravnotežena in zato relativno stabilna. To velja za že omenjene antioksidantske vitamine A, C in E. Ti trije sodijo med beljakovine. Poleg njih pa je še zelo veliko število drugih antioksidantskih spojin. Samo med beljakovinami jih je bilo leta 2017 v posebni računalniški bazi antioksidantskih beljakovin zabeleženih kar 710 (Feng et al, 2017). Po velikosti se zelo razlikujejo: najmanjši beljakovinski antioksidant sestavlja le 8 aminokislin, največji pa 1.463 (Feng et al., 2017).

Gre torej za zelo različne molekule, ki opravljajo v telesu različne funkcije. Vitamin C je, na primer, nujen pri sintezi kolagena, antioksidant koencim Q10 ima pomembno funkcijo v mitohondrijih pri proizvodnji energije (ATP) … A vsi antioksidanti te vrste imajo skupno lastnost: ko oddajo vodik, da bi nevtralizirali proste radikale ali druge aktivne kisikove zvrsti, izgubijo vodik in s tem njegov elektron. Spojina, katere sestavni del je vodik, postane nestabilna. Na zadnji orbitali nima več dveh elektronov, kot je za uravnoteženo molekulo normalo, pač pa le enega. S tem antioksidant postane prosti radikal, ki je sicer šibkejši od prostega radikala, ki ga je antioksidant nevtraliziral, pa vendar tudi ta potrebuje vodik iz okolja, da se uravnovesi. Dobi ga lahko od kakega drugega antioksidanta … Tako se lahko sproži cela »kaskada« podajanja vodika od enega antioksidanta do drugega, da bi nevtralizirali začetno oddajo vodika. Na koncu te kaskade še vedno obstaja nek šibak prosti radikal, ki potrebuje vodik iz okolja. Lahko ga ukrade iz molekularnih struktur celice (maščob, beljakovin, DNK …) in naredi škodo – oksidativni stres. Če pa manjkajoči vodik nadomesti s prostim vodikom iz okolice, ne nastane škoda.

Prosti antioksidantski vodik

Ko govorimo o antioksidantih, običajno pomislimo na pravkar opisane antioksidantske spojine. Žal je tudi v strokovni javnosti to prevladujoč pogled. Obstaja pa tudi antioksidantski vodik, ki je v vodi v nevezanih oblikah.  Gre za anionski vodik (H–) ali pa molekularni vodik (H2).

• Anionski vodik

Anionski vodik ima dva elektrona. Vodo lahko obogatimo z njim s pomočjo elektrolize, ki jo razdeli na alkalno anionsko in kislo kationsko. Pionir raziskovanja uporabe alkalne ionizirane (anionske) vode je Japonec Michisue Suwa, ki jo je leta 1931 začel preizkušati na rastlinah in živalih. Na Japonskem je bila leta 1965 odobrena uporaba naprav za ioniziranje vode v gospodinjstvih (AAIWA, 2016), dandanes pa so take naprave v uporabi po vsem svetu. H– je v alkalni ionizirani vodi zelo hlapljiv, zato je potrebno tako vodo užiti neposredno po tem, ko jo proizvedemo z domačim aparatom. Druge oblike vode, bogate z anionskim vodikom, poleg njega vsebujejo tudi koloide. Gre za majhne materialne delce, ki v vodi ne ionizirajo.

Ker so koloidi tako majhni, začnejo elektroni krožiti okoli celega mineralčka namesto okoli posameznih molekul. Tako dobi koloid negativni električni naboj, ki privlači molekule vode. Voda postane strukturirana, kar omogoča, da se morebitni H– dlje časa zadržuje v njej. Običajna voda je oksidirana, obstajajo pa redki vrelci, v katerih je voda zaradi delovanja naravnih sil bogata s koloidi in anionskim vodikom. Pionir raziskovanja takih voda je Patrick Flanagan, ki je leta 1997 ustvaril vodo, bogato z anionskim vodikom (H–) in silicijevimi nano koloidi (Howard, 1998). Za njegov mineralni prašek se je uveljavil splošen izraz FHES (Flanagan Hydrogen Enhanced Silica) – Flanaganov z vodikom obogateni kremen. Na Univerzi v Ljubljani smo z meritvami ugotovili, da je voda z raztopljenim FHES trajneje antioksidanstka kot z alkalna anionska voda, pridobljena z elektrolizo. 

Poudariti velja, da živi organizmi sami ustvarjajo prosti anionski vodik in z njim obogatijo svoje tekočine. Običajna pitna voda je oksidirana. Ko jo živali in ljudje popijemo, jo moramo obogatiti z antioksidantskim anionskim vodikom, da postane antioksidantska. Za to imamo posebne encime – dehidraze in dehidrogenaze (Szent-Györgyi, 1937). Poleg tega pa telo samo ustvarja koloide, npr. aminokisline v procesu prebave, ki strukturirajo vodo (Alberts et. Al., 1994) in s tem pripomorejo k zadrževanju anionskega vodika v življenjskih tekočinah. Anionski vodik torej v telesu ni tujek, pač pa snov, ki jo telo potrebuje in tudi samo proizvaja. 

• Molekularni vodik (H2)

Je stabilen plin in je dolgo veljalo, da v bioloških procesih nima posebne vloge. Pozornost nanj pa je pritegnil t. im. »nordenauski fenomen« v drugi polovici 20. stoletja. Ko so v nemškem mestecu Nordenau začeli uporabljati vodo iz izvira v opuščenem rudniku, se je nepričakovano izboljšalo zdravstveno stanje bolnikov z boleznimi kot so diabetes, tumorji, gastritis in enteritis. Mestece je postalo svetovno znano. Japonski zdravnik dr. George Tseng je to vodo preučil in odkril, da je bogata z molekularnim vodikom (H2) (Zhang et al., 2012). Leta 1975 je dr. Malcolm Dole skupaj sodelavci objavil v prestižni reviji Science rezultate uspešne hiperbarične terapije raka z vodikom (Dole et al, 1975).

Revolucijo v proučevanju biološkega vpliva molekularnega vodika in pravo eksplozijo medicinskih raziskav pa je povzročil članek, ki ga je leta 2007 objavil  Ikuroh Ohsava s sodelavci. Dognali so namreč, da molekularni vodik (H2) deluje kot antioksidant selektivno, in sicer nevtralizira najreaktivnejše in najnevarnejše proste radikale, ne pa šibkejših, s tem pa spodbuja in dopušča normalno delovanje fizioloških procesov, pri katerih so nujno potrebni šibkejši prosti radikali (Ohsava et al, 2007). 

Molekularni vodik je zelo hlapljiv in se iz vode kmalu porazgubi. Dandanes ga je možno v telo vnesti intravenozno, raztopljenega v fiziološki raztopini, z vdihavanjem (delež vodika v zraku mora biti nižji od 4 %) ter s tabletami, ki se raztopijo v vodi in pri tem sproščajo molekularni vodik. Naj ponovno poudarim, da je molekularni vodik že po naravi prisoten v tekočinah živih bitij. V našem telesu ga ustvarjajo anaerobne koristne bakterije pri presnovi za človeka neprebavljivih ogljikovih hidratov, to je vlaknin (Dixon et al, 2013). Izločamo ga z dihanjem, kar lahko ugotovimo z merjenjem H2 v izdihu. Žal ga večinoma potrošijo gnilobne bakterije v črevesju; tudi zato je pomembno, da skrbimo za uravnoteženje črevesne biote.

Poznamo torej dve obliki prostega antioksidantskega vodika: H– in H2. Njuna skupna značilnost pa je, da se v procesu nevtralizacije prostih radikalov ne spremenita v oksidante, kar je  sicer značilno za antioksidante z vezanim vodikom. V vodi raztopljena H– in H2 ob spojitvi s prisotnim radikalom, ki ga tak vodik nevtralizira, preprosto preneha biti prost vodik. Za njim ostane le neškodljiv nevtraliziran prosti radikal in običajna voda. Zato je pri obravnavi posledic delovanja antioksidantov bistveno, da upoštevamo obliko antioksidantskega vodika v njih.

Druga pomembna lastnost, po kateri se med seboj razlikujejo antioksidanti, pa je količina vodika v njih. Poglejmo najprej, kako jo merimo.

 

Kako merimo količino vodika, ki ga vsebujejo antioksidanti

Oksidiranost oz. reduktivnost neke raztopine merimo s kazalcem ORP, ki pa ni dovolj dober pokazatelj antioksidantske sposobnosti raztopine – sposobnosti nevtraliziranja prostih radikalov. Ta je, kot sem že povedal, odvisna od količine vodika v njej.

V praksi obstaja več načinov merjenja količine vodika v raztopini. Eden od njih je merjenje parcialnega pritiska vodika. Označujemo ga z rH (Ostan, 2013). Kazalec je oblikoval francoski inženir Luis-Claude Vincent okrog leta 1946 in ga poimenoval rH2 (Fougerousse). V nadaljevanju bom zanj uporabljal oznako rH.

Vodik je plin. Toda njegove količine v vodi v praksi ne merijo neposredno, pač pa preko merjenja dveh drugih indikatorjev – ravni kislosti in bazičnosti (pH) ter oksidativno reduktivnega potenciala (ORP). Oboje lahko izmerimo z isto ročno napravo, ORP–pH metrom. Ta je ekonomsko dostopna, za ustrezno merjenje je potrebno le poskrbeti, da naprava pravilno deluje in upoštevati morebitne posebne postopke, predvidene za merjenje posebnih snovi. Ko dobimo vrednosti ORP in pH neke tekočine, iz njiju izračunamo parcialni pritisk vodika (rH) po posebni formuli.

Skrajni vrednosti tako izmerjenega rH sta 0 in 42. Nič pomeni skrajno reduciranost snovi, torej nasičenost z vodikom, 42 pa predstavlja popolno oksidiranost. Meritve lahko pokažejo celo negativne vrednosti rH ali vrednosti, ki so višje od 42, a že omenjeni skrajni vrednosti pomenita popolno reduciranost oziroma oksidiranost. Nevtralna vrednost je 28. Torej so snovi, ki imajo rH vrednost nižjo od 28, pretežno reducenti, snovi z rH nad 28 pa so pretežno oksidanti.

Parcialni pritisk vodika (rH) je v bistvu negativni desetiški logaritem. Za enoto nižja vrednost rH zato pomeni desetkrat več vodika v snovi, za dve enoti nižji rH pomeni stokrat več vodika itd.

rH sline in urina

Po meritvah, ki jih je opravil Luis-Claude Vincent, imata slina in kri mladih in čilih športnikov vrednost rH približno 22,5 (±1,0) (Greenberg, 1998, 1999). S staranjem se količina vodika v tekočinah zmanjša. Zdravi posamezniki, stari od štirideset do petdeset let, naj bi imeli rH krvi in sline približno 25,0 (Smith et al., 1998). Če to primerjamo z mladimi športniki, ugotovimo, da se v dveh ali treh desetletjih rH vrednost življenjskih tekočin dvigne za vsaj dve enoti. To pomeni, da imamo v krvi, ko dosežemo petdeset let, vsaj stokrat manj vodika kot smo ga imeli v mladosti. Po dr. C. Howardu se degeneracija začenja pri vrednostih rH, ki so višje od 26 (pri pH vrednostih, višjih od 7,5), huda degeneracija celic in organov pa pri rH 28 (pri pH vrednostih, višjih od 7,6) (Howard, 1998, Ostan, 2013)

rH antioksidantov in svežih sokov

Od antioksidantov, ki vsebujejo vezani vodik, so na trgu med najbolj razširjenimi vitamin C, beta karoten in koencim Q10. Po podatkih, ki nam jih je posredoval dr. Patrick Flanagan, so vrednosti njihovih rH naslednji: koencim Q10 (ubikinon) 19, vitamin C 23, NADH 25, beta karoten 26. Vrednosti se torej gibljejo na ravni rH krvi zdravih oseb in z njimi težko izboljšamo antioksidansko vrednost telesnih tekočin. Po meritvah sodeč bomo to laže dosegli z uživanjem sveže iztisnjenih sokov. Običajni sveže iztisnjeni sokovi imajo rH med 13 in 15. Ker pomeni za enoto nižji rH desetkrat več vodika, ugotovimo, da vsebuje kozarec sveže iztisnjenega soka toliko antioksidantskega vodika kot vsaj 10.000 kozarcev vode, ki vsebujejo raztopljene običajne antioksidante kot so vitamin C in drugi.

Ponudi se vprašanje, kako to, da je v kozarcu svežega soka, ki vsebuje veliko vitaminov, neizmerno več antioksidantskega vodika kot v kozarcu vode, v katerem smo raztopili vitamin C ali multivitaminski napitek. Vzrok je verjetno v prostem vodiku, ki ga imajo sveži sokovi, kot ga vsebujejo vse biološke tekočine, medtem ko imamo v vitaminskem napitku le vodik, ki je vezan na vitamine. To nakazujejo tudi meritve drugih tekočin, ki vsebujejo prosti vodik.

Po meritvah dr. Vlada Barbiča, pionirja koloidne kemije v Evropi, je po količini vsebovanega vodika med sveže iztisnjenimi sokovi najbogatejši sok pšeničnih bilk; rH takega soka je od 10 do 12.

Vodo, bogato z anionskim vodikom (H–) si lahko pripravimo z ionizatorjem vode. Po deklaracijah proizvajalcev ima tako pridoblena voda rH med 11 in 13. Torej naj bi bila vsaj 10-krat bogatejša z antioksidantskim vodikom kot najboljši sveži sokovi.

Na Univerzi v Ljubljani že več kot 20 let redno merimo rH vode, v kateri je raztopljen prašek FHES, ki je bogat s silicijevimi koloidi in sprošča tudi anionski vodik (H–). Običajno je rH takih vod od 1 do 6, kar pomeni, da z njim lahko dosežemo skrajno antioksidantske vrednosti (rH 1 in celo negativne). To pomeni, da je običajno v kozarcu vode, v katerem je raztopljena kapsula FHES, toliko vodika kot ga je v vsaj 10.000 kozarcih najboljšega svežega soka (soka pšeničnih bilk).Te redne meritve so pokazale, da obstajajo nihanja v antioksidantski kakovosti posameznih serij, na kar smo proizvajalca opozorili.

Na Univerzi v Ljubljani smo merili tudi rH treh antioksidantskih prehranskih dodatkov (tablet), ki v vodi sproščajo molekularni vodik (H2). Najbolj antioksidantski med njimi je izkazoval rH med 3 in 7, kar je vsaj tisočkrat bolj antioksidantsko od najboljših svežih sokov, najmanj antioksidantski pa je izkazoval rH okoli 13, kar je na ravni svežih sokov.

Če torej povzamem, je v napitkih, ki vsebujejo prosti vodik (H– ali H2) mnogo več antioksidantskega vodika kot v napitkih z antioksidanti, ki imajo vezan vodik in to vsaj 10.000-krat več. Najbolj antioksidantsko dopolnilo z vezanim vodikom, ki smo jih preučevali (ubikinon) ima namreč rH 19, antioksidantsko najšibkeša pijača s prostim vodikom pa ima rH 15.

Varnost napitkov s prostim antioksidantskim vodikom

V nasprotju z uživanjem posameznih antioksidantskih vitaminov (A, C in E), za katere so raziskave odkrile tudi negativne učinke,  pa uživanje hrane, ki  te vitamine po naravi vsebuje, ni izkazalo neugodnih stranskih učinkov. Če bi bil vzrok v količini vsebovanega antioksidantskega vodika, bi moralo uživanje sadja in zelenjave povzročiti bolj negativne učinke kot posamezni antioksidanti, saj jih sokovi, kot rečeno, vsebujejo vsaj 10.000-krat več kot napitki z antioksidantskimi vitamini.

Sadje in zelenjava sta del zdrave prehrane in njuno uživanje nima negativnih stranskih učinkov (čeprav zdrava prehrana vsebuje vitamine A, C in E). To je pokazalo več raziskav. Naj jih omenim le nekaj: Raziskave ob koncu 20. stoletja so na primer ugotavljale, da se z uživanjem dovolj sadja in zelenjave tveganje za nastanek raka zmanjša za polovico. Pregled sodobnejših raziskav je v tem oziru bolj zadržan: uživanje sadja in zelenjave zmanjšuje tveganje raka, a ne veliko (Key, 2011). Uživanje sadja in zelenjave tudi ne zavira rasti mišic, čeprav vsebuje veliko vitamina C, ki v obliki prehranskega dopolnila negativno vpliva na mišice.

V milijonih let človeške evolucije se je človek prilagodil na tako hrano. A kako je z varnostjo drugih napitkov s prostim antioksidantskim vodikom? Mnogi od njih so namreč po količini vodika bogatejši od svežih zelenjavnih in sadnih sokov, poleg tega pa so zgodovinska novost v sodobni človeški prehrani.

O učinkih FHES obstaja 11 znanstvenih člankov. Med njimi je tudi članek skupine tajvanskih strokovnjakov (Hsu et al, 2010), ki je na miših proučevala varnost uživanja velikih odmerkov. V hrano so jim primešali tako velike odmerke FHES, kot če bi odrasel človek zaužil 24 do 120 kapsul na dan, pa niso odkrili nobenega negativnega stranskega učinka. Torej je uživanje uživanje FHES varno tudi v večjih količinah.

O alkalni ionizirani vodi je bilo objavljeno več deset znanstvenih člankov. Med drugimi je bil o varnosti uživanja take vode objavljen članek o preizkusih na več različnih živalih (Saitoh et al, 2010). Študija je pokazala, da anionska ionizirana voda ne povzroča toksičnosti in da je za osebe, težke 60 kg, varno uživati do 1,2 l take vode na dan.

O učinkih uživanja molekularnega vodika (H2) je bilo od leta 2007 objavljeno na stotine znanstvenih člankov. Že leta 2017 je pregledni članek o bioloških ali zdravstvenih učinkih H2 navajal, da je takih znanstvenih člankov več kot 450. Povzetek teh raziskav poudarja, da je uživanje H2 varno in da negativnih stranskih učinkov niso odkrili (Ge et al, 2017). V letih ki so sledila, je bilo objavljeno še več sto znanstvenih člankov o bioloških učinkih molekularnega vodika. Med njimi so tudi rezultati šestmesečnega testiranja morebitne toksičnosti uživanja molekularnega vodika na podganah, pri čemer niso zaznali škodljivih učinkov (Xun et al., 2020). Več drugih raziskav je dokazalo, da uživanje molekularnega vodika ni toksično niti v velikih koncentracijah (Adzavon et. al, 2022). 

 

Sklep

Bistvo antioksidantskega učinkovanja snovi v živih organizmih je vodik. Kot sem pokazal, je ta lahko v vezani obliki (je del spojin kot so antioksidantski vitamini) ali pa v nevezani obliki, kot sta anionski vodik H- ali molekularni vodik H2. Ker uživanje antioksidantov z vezanim vodikom (kot so antioksidantski vitamini ipd), »povzroča visoke ravni toksičnosti, ki omejujejo njihovo uporabo v terapijah na majhne odmerke in so se izkazali kot neučinkoviti pri preprečevanju bolezni, ki jih povzroča oksidativni stres ( … ), je zelo pomembno ugotoviti, kateri antioksidanti nimajo negativnih stranskih učinkov ali pa jih imajo zelo malo«, ugotavlja skupina raziskovalcev pod vodstvom dr. Li Ge (Ge et al, 2017). Vse več je dokazov, da bi to vlogo lahko igrali antioksidanti, ki vsebujejo vodik v nevezani obliki.

 

Dr. Iztok Ostan, za Institut.O, september 2022

 

Viri in literatura:

AAIWA – Association of Alkaline Ionized Water Apparatus, 2016. History of alkaline ionized water apparatus; dosegljivo na: https://www.3aaa.gr.jp/english/history.html#:~:text=Research%20into%20alkaline%20ionized%20water,boom%20to%20the%20period%20in, 26. 9. 2022.

Adzavon, Y.M., Xie, F., Yi, Y. et al. (2022). Long-term and daily use of molecular hydrogen induces reprogramming of liver metabolism in rats by modulating NADP/NADPH redox pathways. Sci Rep 12, 3904; dosegljivo na: https://www.nature.com/articles/s41598-022-07710-6, 30. 9. 2022.

Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Watson, J. D. (1994). Molecular Biology of the Cell. London, New York: Garland Publishing.

Bjelaković, G., Nikolova, D., Gluud, L.L., Simonetti, R.G., Gluud, C. (2007). Mortality in randomized trials of antioxidant supplement for primary and secondary prevention: systematic review and meta-analysis. Journal of the American medical association. 8 (297): 842-857; dosegljivo na: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17327526, 26. 1. 2018.

Closa, D., Folch-Puy E.(2004). Oxygen free radicals and the systemic inflammatory response. IUBMB Life. 56(4):185-91; dosegljivo na: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15230345/, 25. 9. 2022.

Dixon, B.J., Tang, J., Zhang, J.H. (2013). The evolution of molecular hydrogen: a noteworthy potential therapy with clinical significance. Medical Gas Research, 3:10; dosegljivo na: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23680032/, 26. 9. 2022.

Dole, M., Wilson, F.R., File, W.P. (1975).Hyperbaric hydrogen therapy: a possible tretment of cancer. Science, 190:152-154; dosegljivo na: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1166304/, 26. 9. 2022.

Feng, P., Ding, H., Lin, H. et al. (2017). AOD: the antioxidant protein database. Sci Rep 7, 7449; dosegljivo na: https://www.nature.com/articles/s41598-017-08115-6, 25. 9. 2022..

Fougerousse, A. L.C. Vincent bio-electrical methodology: An objective means of measurement of the terrain, a method for early detection of the troubles and disorders of degeneration; dosegljivo na: https://soilandhealth.org/wp-content/uploads/Presentation-BEV-anglais.pdf, 27. 6. 2022.

Ge, L., Yang, M., Yang, N.N., Yin, X.X., Song, W.G. (2017). Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases. Oncotarget. 21;8(60); dosegljivo na: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5731988/, 30.9. 2022.

Gomez-Cabrera, M.C., Ristow, M., Vina, J. (2012). Antioxidant supplements in exercise: worse than useless? Am J Physiol Endocrinol Metab.302:E476-E477; dosegljivo na: http://www.physiology.org/doi/pdf/10.1152/ajpendo.00567.2011, 26. 1. 2018.

Greenberg, R. C. (1998). Biological Terrain. Payson (AZ): Biological Technologies International.

Greenberg, R. C. (1999). Understanding the Redox (rH2) Measurement of the Biological Terrain.

Halliwell, B., Gutteridge, J. M. C. (2005). Free Radicals in Biology and Medicine, 4th edition. Oxford: Oxford University Press.

Harman, D. (1956). Theory Based on Free and Radical Chemistry. J. Gerontol., 11, 298-300.

Harman, D. (1972). The Biologic Clock: The Mitochondria?. J. Am. Geriatr. Soc., 20, 145-147.

Howard, C. H. (1998). Microhydrin: An Overwiew; v Microhydrin: Technical Information. Dallas, Texas: Royal BodyCare Inc.

Hsu, Yu-Wen, Tsai, Chai-Fang, Chuang, Wen-Chen, Chen, Wen-Kan, Ho, Yung-Chyuan, Lu, Fung-Jou (2010). Protective effects of silica hydride against carbon tetracloride-induced hapatoxicity in mice. Food an Chemical Toxology, 48: 1644-1653.

Key, T.J. (2011). Fruit and vegetables and cancer risks. Br J Cancer. 104(1):6-11; dosegljivo na: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3039795/, 26.1.2018.

Mayo Clinic (2020). Vitamin A; dosegljivo na: https://www.mayoclinic.org/drugs-supplements-vitamin-a/art-20365945, 30. 9. 2022.

NIH – National Institute of Health (2021a). Vitamin C: fact sheet for health professionals; dosegljivo na: https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminC-HealthProfessional/#:~:text=A%20pooled%20analysis%20of%20nine,supplemental%20vitamin%20C%20%5B62%5D, 30. 9. 2022.

NIH – National Institute of Health (2021b). Vitamin E: fact sheet for health professionals; dosegljivo na:https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminE-HealthProfessional/#:~:text=Several%20observational%20studies%20have%20associated,primarily%20from%20supplements%20%5B18%5D, 30. 9. 2022.

Ohsawa, I., Ishikawa, M., Takahashi, K., Watanabe, M., Nishimaki, K., Yamagata, K., Katsura, K., Katayama, Y., Asoh, S., Ohta, S. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med.,13(6):688-94: dosegljivo na: https://www.nature.com/articles/nm1577, 26.9.2022.

Ostan, I., Ambrozius, B., Ostan, A. (2001). Ko zdravila odpovedo: Knjiga o krepitvi življenjske moči. Ljubljana: AURA.

Ostan, I. (2013). Žive vode. Ljubljana: ARA.

Poljšak, B., Milisav, I. (2012). The neglected significance of »antioxidative stress«. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. (2012), Article ID 480895

Ristow, M., Zarse, K., Oberbach, A., Kloting, N., Birringer, M., Kiehntopf, M., et al. (2009). Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans. Proc Natl Acad Sci U S A. 106:8665-70.; dosegljivo na: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19433800, 26. 1. 2018.

Saitoh Y, Harata Y, Mizuhashi F, Nakajima M, Miwa N. (2010). Biological safety of neutral-pH hydrogen-enriched electrolyzed water upon mutagenicity, genotoxicity and subchronic oral toxicity. Toxicology and Industrial Health. 26(4):203-216; dosegljivo na: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0748233710362989, 30.9. 2022.

Santos-Sánchez, N. F. , Salas-Coronado, R. , Villanueva-Cañongo, C. , Hernández-Carlos, B. . Antioxidant Compounds and Their Antioxidant Mechanism. In: Shalaby, E. , editor. Antioxidants [Internet]. London: IntechOpen; 2019; dosegljivo na: https://www.intechopen.com/chapters/66259, 25. 9. 2022.

Shekelle, P.G., Morton, S.C., Jungvig, L.K., Udani, J., Spar, M., Tu, W., J Suttorp, M., Coulter, I., Newberry, S.J., Hardy, M. (2004). Effects of supplemental vitamin E fort he prevention and treatment of cardiovascular disease. Journal of General Internal Medicine. 19 (4): 380–9; dosegljivo na: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1492195/ , 25. 9. 2022.

Smith, L., Purdy Lloyd, K., Phelps, K. (1998). Biological Terrain Assessment Results of 14 Subjects Before and After Testing with a Supplement Containing Silicon Bonded To Reduced Hydrogen Ions. Journal of the American College of Nutrition, Vol. 17, No.5.

Speakman, J. R. (2004). Oxidative phosphorylation, mitochondrial proton cycling, free-radical production and aging. In Energy Metabolism and Lifespan Determination. Advances in Cell Ageing and Gerontology, vol. 14 (ed. M. P. Mattson), pp. 35-69.

Stephanson, C. J., Flanagan, P. G. (2002). Synthesis of a novel anionic hydride organosiloxane presenting biochemical properties. International Journal of Hydrogen energy, 28: 1243-1250.

Szent-Györgyi, A. (1937). Oxidation, energy transfer, and vitamins. Nobel Lecture, 11. 12. 1937

Xun, Zm., Zhao, Qh., Zhang, Y. et al. (2020) Effects of long-term hydrogen intervention on the physiological function of rats. Sci Rep 10, 18509; dosegljivo na: https://www.nature.com/articles/s41598-020-75492-w, 30. 9. 2022.. 

Zgonik, Staš (2018). Resnica o antioksidantih, Mladina, 02/12.01.2018:46-49.

Zhang, J-Y, Liu, C., Zhou, L., Wang, R., Tai, M., Wei Lei Lei, J., Wu, Q.,F., Wang, Z. (2012). A review of hydrogen as a new medical therapy, Hepato-Gastroenterology, 59:1026-1032; dosegljivo na: http://www.mylivingwater.com.my/dwld/cs1.pdf, 26. 9. 2022.