2013 Advances in experimental medicine and biology Pilot / Beobachtung H₂-Therapie am Menschen Inhalation Trinken (HRW)

2013 · Shimouchi et al. — Verbrauch von molekularem Wasserstoff im menschlichen Körper während der Inhalation von Wasserstoffgas.

Originaltitel: Molecular hydrogen consumption in the human body during the inhalation of hydrogen gas.

Kurzfassung

Mithilfe einer Gaschromatographie-Methode maß diese Studie die Rate, mit der der menschliche Körper inhalierten H₂ verbraucht, und bestätigte eine Verbrauchsrate von etwa 0,7 µmol/min/m² Körperoberfläche — was eng mit vorherigen Daten aus der Aufnahme von H₂-reichem Wasser übereinstimmt. Die Methode wird als nicht-invasives Werkzeug zur Überwachung der Hydroxyl-Radikalproduktion im Körper vorgeschlagen. (Advances in Experimental Medicine and Biology, 2013.)

Klassifiziert als Pilot / Beobachtung-Studie mit Inhalation, Trinken (HRW). Siehe Methodik zur Evidenz-Einstufung.

Kommentar

Das Verständnis, wie viel H₂ der menschliche Körper tatsächlich verbraucht — und mit welcher Rate — ist grundlegend für Dosierung und Vergleiche von Verabreichungsmethoden. Dieses Papier erweitert die frühere H₂-reiches-Wasser-Arbeit des Teams auf inhalierten H₂. Die bestätigte Körperverbrauchsrate (~0,7 µmol/min/m² KOF bei Inhalation, ~1,0 µmol/min/m² KOF aus früheren Trinkdaten) ist über zwei Verabreichungswege bemerkenswert konsistent, was ein starker Hinweis darauf ist, dass die Messung einen echten metabolischen Verbrauch und kein Wegrobjekt widerspiegelt. Eine wichtige praktische Erkenntnis: Die individuelle Verbrauchsrate variierte stark, wenn der Baseline-Atem-H₂ >10 ppm betrug (was auf aktive Kolonfermentation hinweist), was ein Fasten vor dem Test zur Erzielung zuverlässiger Messungen erfordert. Die Studie wurde mit einer kleinen Anzahl von Probanden durchgeführt — das genaue n wird im Abstract nicht angegeben — und ist mechanistisch/physiologischer Natur, kein klinischer Wirksamkeitsversuch.

Wichtige Zitate

„Die H₂-Verbrauchsrate betrug etwa 0,7 µmol/min/m² KOF, was mit den Ergebnissen übereinstimmte, die wir mit H₂-reichem Wasser erzielt hatten.“ Original (EN): „H2 consumption rate was found to be approximately 0.7 μmol/min/m²BSA, which was compatible with the findings we obtained using H2-rich water.“ — konsistente Verbrauchsrate über Inhalations- und Trinkwege hinweg
„Die H₂-Verbrauchsrate variierte erheblich, wenn kein Fasten vor dem Test zur Reduzierung der Kolonfermentation eingesetzt wurde, d. h. wenn der Baseline-Atem-Wasserstoffgehalt der Probanden 10 ppm oder mehr betrug.“ Original (EN): „H2 consumption rate varied markedly when pretreatment fasting to reduce colonic fermentation was not employed, i.e., when the subject's baseline breath hydrogen level was 10 ppm or greater.“ — wichtige methodische Erkenntnis: Darmfermentation verwirrt H₂-Messungen ohne Fasten
„Unsere H₂-Inhalationsmethode könnte für die nicht-invasive Überwachung der Hydroxyl-Radikalproduktion im menschlichen Körper nützlich sein.“ Original (EN): „Our H2 inhalation method might be useful for the noninvasive monitoring of hydroxyl radical production in the human body.“ — vorgeschlagene klinische Anwendung: exhaliiertes H₂ als Oxidationsstress-Biomarker

Unsere Einordnung

Eine physiologische/mechanistische Studie, kein klinischer Wirksamkeitsversuch. Ihr Beitrag ist methodisch: die Etablierung konsistenter H₂-Verbrauchskinetiken über Verabreichungswege hinweg und die Identifizierung der Kolonfermentation als wesentlicher Störfaktor bei Atem-H₂-Messungen. Die vorgeschlagene Verwendung von exhaliertem H₂ als nicht-invasiver Oxidationsstress-Monitor ist ein interessantes Konzept, muss aber klinisch noch validiert werden. Limitationen: Stichprobengröße nicht im Abstract angegeben (sehr klein), keine klinischen Endpunkte, nur physiologische Messungen. Evidenzniveau ist bedingt durch das Design niedrig — die Studie beantwortet eine mechanistische Frage, keine therapeutische.

Studiendesign

Typ: physiologische Messstudie (mechanistisch) · n: nicht im Abstract angegeben (klein) · H₂-Gabe: Inhalation von 160 ppm H₂-Gas gemischt mit gereinigter Kunstluft
Methode: Gaschromatographie mit Halbleitersensor zur Messung von inspiriertem/exspiriertem H₂, O₂, CO₂; Ventilationsgleichung für Verbrauchsrate
Ergebnis: H₂-Verbrauch ≈ 0,7 µmol/min/m² KOF bei Inhalation; konsistent mit früheren Trinkdaten (~1,0); Darmfermentation verfälscht Messungen bei Baseline-Atem-H₂ ≥10 ppm

Abstract (deutsche Übersetzung)

Das Einatmen oder Aufnehmen von Wasserstoffgas (H₂) verbessert oxidationsstressbedingte Schäden in Tiermodellen und Menschen. Wir haben zuvor berichtet, dass H₂ nach der Einnahme von H₂-reichem Wasser im gesamten menschlichen Körper verbraucht wurde und dass die H₂-Verbrauchsrate 1,0 µmol/min/m² Körperoberfläche betrug. Um dieses Ergebnis zu bestätigen, bewerteten wir die H₂-Verbrauchsrate während der Inhalation von niedrigen H₂-Konzentrationen. Nach Messung der Baseline-Spiegel von ausgeatmetem H₂ während des Atmens von Raumluft über ein Einwegventil und ein Mundstück atmeten die Probanden niedrige Konzentrationen (160 ppm) H₂-Gas gemischt mit gereinigter Kunstluft. Die H₂-Spiegel des eingeatmeten und ausgeatmeten Atems wurden durch Gaschromatographie mit einem Halbleitersensor gemessen. Die H₂-Verbrauchsrate wurde mit einer Ventilationsgleichung berechnet, die sich aus den inspirierten und expirierten Konzentrationen von O₂/CO₂/H₂ und dem gemessenen expirierten Minutenventilationsvolumen ableitet. Als Ergebnis wurde die H₂-Verbrauchsrate mit etwa 0,7 µmol/min/m² KOF gefunden, was mit den Ergebnissen übereinstimmte, die wir mit H₂-reichem Wasser erzielt hatten. Die H₂-Verbrauchsrate variierte erheblich, wenn kein Fasten vor dem Test zur Reduzierung der Kolonfermentation eingesetzt wurde, d. h. wenn der Baseline-Atem-Wasserstoffspiegel der Probanden 10 ppm oder mehr betrug. Unsere H₂-Inhalationsmethode könnte für die nicht-invasive Überwachung der Hydroxyl-Radikalproduktion im menschlichen Körper nützlich sein.

Original-Abstract (englisch)

Inhaling or ingesting hydrogen (H2) gas improves oxidative stress-induced damage in animal models and humans. We previously reported that H2 was consumed throughout the human body after the ingestion of H2-rich water and that the H2 consumption rate ([Formula: see text]) was 1.0 μmol/min/m(2) body surface area. To confirm this result, we evaluated [Formula: see text]during the inhalation of low levels of H2 gas. After measuring the baseline levels of exhaled H2 during room air breathing via a one-way valve and a mouthpiece, the subject breathed low levels (160 ppm) of H2 gas mixed with purified artificial air. The H2 levels of their inspired and expired breath were measured by gas chromatography using a semiconductor sensor. [Formula: see text] was calculated using a ventilation equation derived from the inspired and expired concentrations of O2/CO2/H2, and the expired minute ventilation volume, which was measured with a respiromonitor. As a result, [Formula: see text] was found to be approximately 0.7 μmol/min/m(2)BSA, which was compatible with the findings we obtained using H2-rich water. [Formula: see text] varied markedly when pretreatment fasting to reduce colonic fermentation was not employed, i.e., when the subject's baseline breath hydrogen level was 10 ppm or greater. Our H2 inhalation method might be useful for the noninvasive monitoring of hydroxyl radical production in the human body.

Quelle & Links

Screenshot der PubMed-Seite

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