2021 Journal of radiation research Mechanismus / Präklinisch Trinken (HRW)

2021 · Li et al. — Wasserstoffreiches Wasser mindert die durch Tritiumexposition induzierte Radiotoxizität in vitro und in vivo

Originaltitel: Hydrogen-rich water attenuates the radiotoxicity induced by tritium exposure in vitro and in vivo.

Kurzfassung

Wasserstoffreiches Wasser (HRW) reduziert radioaktive Schäden durch tritiiertes Wasser (HTO) — sowohl in kultivierten menschlichen Blutzellen als auch in Mäusen. Es beschleunigt die Tritiumausscheidung über den Urin, verringert die Tritiumanreicherung in Geweben und wirkt der oxidativen DNA-Schädigung sowie dem durch Strahlung ausgelösten Zelltod entgegen. (Journal of Radiation Research, 2021.)

Klassifiziert als Mechanismus / Präklinisch-Studie mit Trinken (HRW). Siehe Methodik zur Evidenz-Einstufung.

Kommentar

Tritium (radioaktiver Wasserstoff, ³H) entsteht bei der Kernenergieerzeugung und gefährdet die Gesundheit durch Einlagerung in das Körperwasser. Diese Studie prüfte, ob HRW — das gelösten molekularen Wasserstoff (H₂) enthält — diese Effekte abmildern kann. Bei Mäusen, denen tritiiertes Wasser verabreicht wurde, beschleunigte die intragastrische HRW-Gabe die Tritiumausscheidung im Urin und senkte das organgebundene Tritium. In menschlichen AHH-1-Lymphozytenzellen verringerte HRW-Vorbehandlung die Tritiumaufnahme und dämpfte die oxidative Kaskade: weniger Hydroxylradikale (·OH), wiederhergestellte Glutathion- und SOD-Spiegel, geringere Lipidperoxidation (MDA), weniger DNA-Strangbrüche und niedrigere Apoptoseraten. Die vorgeschlagenen Mechanismen sind zweifacher Natur: Isotopenverdünnung/-austausch (H₂ konkurriert mit ³H im Körperwasserpool) und Radikalfänger-Wirkung. Dies ist eine präklinische Studie — ihre Übertragbarkeit auf den Menschen in Strahlenexpositionsszenarien muss erst in weiteren Studien belegt werden.

Wichtige Zitate

„Die intragastrische Verabreichung von HRW förderte wirksam die Elimination von Tritium im Urin, senkte den Tritiumgehalt im Serum und das gewebsgebundene Tritium (OBT) und milderte die genetischen Schäden an Blutzellen bei Mäusen, die HTO ausgesetzt waren.“ Original (EN): „Intragastric administration of HRW effectively promoted the elimination of urinary tritium, decreased the level of serum tritium and tissue-bound tritium (OBT), and attenuated the genetic damage of blood cells in mice exposed to HTO.“ — zentraler In-vivo-Befund bei Mäusen
„Die antioxidativen Eigenschaften von HRW konnten den Anstieg intrazellulärer ROS (wie O2•-, •OH und ONOO-) abschwächen, was zur Umkehrung der Erschöpfung endogener zellulärer Antioxidantien (reduziertes GSH und SOD) führte, die Lipidperoxidation (MDA) senkte, oxidative DNA-Schäden linderte und die durch HTO-Exposition induzierte Zell-Apoptose und Zytotoxizität hemmte.“ Original (EN): „The anti-oxidative properties of HRW could attenuate the increased intracellular ROS (such as O2•-, •OH and ONOO-), resulting in reversing the exhaustion of cellular endogenous antioxidants (reduced GSH and SOD), decreasing lipid peroxidation (MDA), relieving DNA oxidative damage, and depressing cell apoptosis and cytotoxicity induced by HTO exposure.“ — mechanistische Erklärung des Schutzeffekts
„HRW könnte durch den Isotopenaustausch-Konkurrenzeffekt ein wirksames Mittel zur radioaktiven Elimination oder durch das Abfangen von Freien Radikalen, die durch HTO-Exposition entstehen, ein Radioprotektivum sein.“ Original (EN): „HRW is expected to be an effective radioactive elimination agent through the competition effect of isotope exchange or a radioprotective agent by scavenging free radicals induced by HTO exposure.“ — Schlussfolgerung: zwei mögliche Wirkmechanismen

Unsere Einordnung

Eine gut konzipierte präklinische Studie mit klarer mechanistischer Hypothese. Wichtige Einschränkung: Es handelt sich ausschließlich um Tier- und Zellkulturforschung — es liegen keine Humandaten vor. Die Mausdosis (18,5 MBq/kg HTO) und die Zellkulturbedingungen spiegeln möglicherweise keine realistischen menschlichen Strahlenszenarien wider. Der Isotopenaustausch-Mechanismus (H₂ verdünnt ³H im Körperwasser) ist biologisch plausibel, bedarf aber weiterer Quantifizierung. Ergebnisse lassen sich ohne klinische Folgestudien nicht direkt auf den menschlichen Strahlenschutz übertragen.

Studiendesign

Typ: präklinisch, in vitro + in vivo · Modell: AHH-1 menschliche B-Lymphozytenzellen; BALB/c-Mäuse (HTO 18,5 MBq/kg) · H₂-Gabe: wasserstoffreiches Wasser (HRW), intragastrisch
Ergebnis: HRW reduzierte Urin-/Serum-/gewebsgebundenes Tritium; stellte GSH, SOD wieder her; senkte MDA, ROS, Apoptose, DNA-Schäden in Zell- und Mausmodellen

Abstract (deutsche Übersetzung)

Das Radionuklid Tritium wird in der Kernenergieerzeugung weit verbreitet eingesetzt und stellt durch Strahlenexposition eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar. In dieser Studie wurden die radioaktive Elimination und die radioprotektive Wirkung von wasserstoffreichem Wasser (HRW), einem potenziellen Antioxidans mit verschiedenen medizinischen Anwendungen, gegenüber tritiiertem Wasser (HTO) in vitro und in vivo untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die intragastrische Verabreichung von HRW die Elimination von Tritium im Urin wirksam förderte, den Tritiumgehalt im Serum und das gewebsgebundene Tritium (OBT) senkte und die genetischen Schäden an Blutzellen bei Mäusen, die HTO (18,5 MBq/kg) ausgesetzt waren, abschwächte. Eine Vorbehandlung mit HRW reduzierte wirksam die Tritiumanreicherung in HTO-behandelten menschlichen Blut-B-Lymphozytenzellen AHH-1. Darüber hinaus konnten die antioxidativen Eigenschaften von HRW den Anstieg intrazellulärer ROS (wie O2•-, •OH und ONOO-) abschwächen, was zur Umkehrung der Erschöpfung endogener zellulärer Antioxidantien (reduziertes GSH und SOD) führte, die Lipidperoxidation (MDA) senkte, oxidative DNA-Schäden linderte und die durch HTO-Exposition induzierte Zell-Apoptose und Zytotoxizität hemmte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass HRW voraussichtlich ein wirksames Mittel zur radioaktiven Elimination durch den Isotopenaustausch-Konkurrenzeffekt oder ein Radioprotektivum durch das Abfangen von Freien Radikalen ist, die durch HTO-Exposition entstehen.

Original-Abstract (englisch)

Radionuclide tritium is widely used in the nuclear energy production industry and creates a threat to human health through radiation exposure. Herein, the radioactive elimination and radioprotective effect of hydrogen-rich water (HRW), a potential antioxidant with various medical applications, on tritiated water (HTO) exposure, was studied in vitro and in vivo. Results showed that intragastric administration of HRW effectively promoted the elimination of urinary tritium, decreased the level of serum tritium and tissue-bound tritium (OBT), and attenuated the genetic damage of blood cells in mice exposed to HTO (18.5 MBq/kg). Pretreatment with HRW effectively reduces tritium accumulation in HTO-treated human blood B lymphocyte AHH-1 cells. In addition, the anti-oxidative properties of HRW could attenuate the increased intracellular ROS (such as O2•-, •OH and ONOO-), resulting in reversing the exhaustion of cellular endogenous antioxidants (reduced GSH and SOD), decreasing lipid peroxidation (MDA), relieving DNA oxidative damage, and depressing cell apoptosis and cytotoxicity induced by HTO exposure. In conclusion, HRW is expected to be an effective radioactive elimination agent through the competition effect of isotope exchange or a radioprotective agent by scavenging free radicals induced by HTO exposure.

Quelle & Links

Screenshot der PubMed-Seite

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