Hidrógeno molecular H2. ¿Para qué le sirve a usted?
El hidrógeno molecular se refiere al gas de hidrógeno o 2 átomos de hidrógeno que trabajan juntos para neutralizar radicales libres. ¿Ahora sí suena más familiar?
Escuchamos todo el tiempo sobre lo importante que son los antioxidantes para nuestro organismo por su acción contra los radicales libres.
La formación de radicales libres es un proceso normal del organismo, pero empieza a tener una connotación negativa cuando sus niveles se elevan ya que causan daño a niveles celulares, membranas, proteínas y hasta ADN. La razón es que a los radicales libres les falta un electrón y van recorriendo el cuerpo buscando células sanas con las cuales combinarse para quitarles el electrón que les falta. Este proceso se va volviendo crónico que termina por dañar células sanas y debilitar el sistema inmunológico. Pero aún hay más.
Todos padecemos de estrés oxidativo, es parte de la naturaleza humana. Entre los factores que provocan el estrés oxidativo están la falta de sueño, dietas de choque, contaminación, estrés, sobre entrenamiento (en deportistas) o un ejercicio abrupto en personas que no estén entrenadas. Esto eventualmente desencadena en inflamación crónica de órganos y articulaciones, problemas mentales como depresión, fatiga crónica; y envejecimiento prematuro tanto interno y externo. Como será que la industria de vitaminas y suplementos ofrece una amplia gama de antioxidantes en todo tipo de presentaciones.
La siguiente información proviene de una publicación del periódico canadiense de fisiología y farmacología realizado por Tyler LeBaron, Ismail Laher, Branislav Kura y Jan Slezak. Aunque utiliza muchos términos científicos yo he tratado de traducirlo a un lenguaje más accesible para que usted pueda conocer y sacar provecho del hidrógeno molecular o H2.
En experimentos clínicos el H2 ha demostrado proporcionar efectos antioxidantes y antiinflamatorios categóricos, lo que lo hace un producto deseable a nivel de medicina del ejercicio, pero también para personas que no están entrenadas y adultos mayores. Sabemos que el ejercicio nos aporta una cantidad de beneficios, entre ellos, menor riesgo de adquirir cualquier enfermedad; pero, también tiene efectos nocivos.
Para los atletas de alto rendimiento el “sobre entrenamiento”, o para las personas que están desentrenadas, el hacer entrenamientos fuertes de forma esporádica producen un gran estrés oxidativo que desencadenan en inflamación crónica, oxidación y daño celular, como se menciona más arriba.
De forma paradójica, las citosinas pro-inflamatorias y las especies reactivas del oxígeno (ERO) provocadas por el ejercicio están presentes cuando emergen los beneficios como consecuencia del ejercicio. Por otra parte, el consumo de antioxidantes convencionales y antiinflamatorios, de hecho, inhibe las adaptaciones al ejercicio logrado con el entrenamiento.
Lo que se ha comprobado ahora, con muchos experimentos, es que la administración de H2 mitiga la inflamación crónica y la desregulación del estado redox que es el daño por estrés oxidativo que puede ser reversible o irreversible dependiendo del tiempo que dure el estrés, efectividad de las defensas antioxidantes, edad del organismo, estado nutricional y hasta factores genéticos que codificarían el sistema antioxidante.
El ejercicio en su forma benéfica, junto con la administración de H2 promueven la hormesis citoprotectora (respuestas de adaptación del organismo incrementando la producción de proteínas restauradoras como factores de crecimiento, enzimas antioxidantes y proteínas chaperonas). La biogénesis mitocondrial, producción ATP, proteínas de choque térmico, sirtuinas y más.
Debido a estos beneficios potenciales, más otros estudios realizados sobre el uso del H2 en el ejercicio, se cree que el hidrógeno es una molécula única dotada de cualidades terapéuticas y ergogénicas (que da lugar a un aumento en la capacidad de trabajo o rendimiento físico) para el desempeño deportivo y en la medicina deportiva.
Veamos cada aspecto donde el H2 puede actuar (también puede saltar directamente al título “los efectos del hidrógeno molecular” si le parece muy extenso).
Beneficios del ejercicio
El ejercicio proporciona incontables beneficios, principalmente, disminución en el riesgo de adquirir diabetes, enfermedades cardiovasculares, cáncer e incluso, mortalidad prematura (Levinger et al. 2015). A nivel molecular, la actividad física aporta beneficios al modular la señal de transducción y por medio de la alteración de la acetilación de ADN y los patrones de metilación, los cuales influencian la expresión genética. Es decir, usted puede haber nacido con una predisposición genética, pero, gracias al ejercicio, sus genes pueden cambiar para mejor.
Estrés oxidativo
El estrés oxidativo sucede cuando un cierto número de oxidantes y moléculas reactivas abruman los sistemas de defensas enzimático endógeno y no enzimático antioxidante (Bentley et al. 2105). Las moléculas reactivas incluyen las especies reactivas del oxígeno (ERO) y las especies reactivas del nitrógeno.
Las EROs son una categoría que incluye especies químicas radicales y no radicales. Los radicales libres son especies químicas a las que les falta un electrón. La mayoría de las EROs se producen a lo largo de la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias y en otros sistemas. El metabolismo incrementado y el ejercicio activan la producción de EROs. Pero hay que aclarar que hay tanto casos en que actúan de forma positiva como negativa, por eso hay que entender mas bien, de qué se trata la regulación y desregulación redox.
La regulación de las EROs
Estas moléculas pueden tener tanto efectos nocivos como benéficos, dependiendo de su identidad, concentración, localización y duración.
Vamos a poner un ejemplo para que se entienda mejor. Bajo circunstancias metabólicas normales, los radicales superóxidos se forman constantemente por reducción de electrón simple del oxígeno molecular en la cadena transportadora de electrones de la mitocondria.
La producción de superóxidos se incrementa durante las respuestas inmunológicas (como cuando se acerca un virus o bacteria a sus alrededores) lo que es esencial para eliminar patógenos, incrementar los niveles de citosinas inflamatorias y más.
De manera similar, la formación de superóxido aumenta durante períodos intensos de ejercicio a causa del aumento de absorción de oxígeno.
El superóxido puede ser dismutado (oxidoreducido) por la enzima antioxidante del cuerpo SOD (superóxido dismutasa) para formar H2O2 (Peróxido de hidrógeno). La H2O2 es otra molécula señalizadora importante que, al funcionar de manera controlada, puede regular la expresión genética y hacer cambios celulares favorables al organismo antes de ser convertida en agua y O2.
Ahora bien, si la concentración de superóxido o H2O2 excede los sistemas regulatorios, se produce el estrés oxidativo. Así es que la regulación de las moléculas de superóxido peróxido de hidrógeno es esencial para reducir la producción de radicales hidróxilo (OH) que son tremendamente tóxicos.
La desregulación del estado redox (de oxido-reducción)
Las moléculas reactivas tienen tanto efectos perjudiciales que provocan enfermedad, como efectos terapéuticos que previenen enfermedades (Levinger et al. 2015). Esta naturaleza paradójica de la señalización antioxidante puede considerarse como una forma de hormesis u homeopatía, en que las dosis pequeñas de un estrés potencialmente dañino confieren adaptaciones celulares citoprotectoras.
Se requiere homeostasis (equilibrio) del estado redox para que haya una función corporal y celular normal. La clave no está en la presencia o ausencia de oxidantes y antioxidantes con consecuencias nocivas, sino en la peligrosa alteración de la homeostasis entre la oxidación y la reducción (Gomez et al. 2012).
Los adultos que empiezan a tener señales de envejecimiento pueden tener mucha y poca oxidación al tiempo en sus células. Por ejemplo, el envejecimiento está asociado con la excesiva oxidación en el citosol (líquido que se localiza dentro de las células). Pero al mismo tiempo, con la pérdida del potencial oxidativo en el retículo endoplásmico que es esencial para el plegamiento de proteínas (Feleciano & Kirstein 2016).
En lugar de enfocarse exclusivamente en los radicales libres como los causantes del envejecimiento y la enfermedad, sería más preciso abordarlo desde la desregulación redox.
Las EROs como mediadoras de los efectos positivos del ejercicio o ¿cómo podemos poner a las EROs a funcionar para nuestro beneficio?
El ejercicio de forma natural provoca el efecto de hormesis debido a los picos breves de producción de EROs (especies reactivas del oxígeno), lo que mejora el equilibrio óptimo del estado de oxido-reducción “redox” y mitiga, precisamente la desregulación del estado “redox” en el organismo (Ristow & Zarse 2010).
La naturaleza parabólica del ejercicio
Similar al remedio para la enfermedad, la sanación de una herida y la recuperación de una lesión, la relación entre las EROs benéficas inducidas por el ejercicio y las EROs nocivas inducidas por el ejercicio intenso y crónico forman una función parabólica.
Muchos atletas de elite a menudo se ejercitan a elevadas intensidades de manera crónica, lo que en consecuencia incrementa la producción excesiva de EROs y que conlleva a lesiones citotóxicas y la disminución del modo endógeno antioxidante (Fisher- Wellman & Bloomer 2009).
Una producción excesiva de EROs y el subsecuente daño celular también ocurre en los adultos mayores, pero debido a la pérdida de los niveles endógenos antioxidantes (Evans 2000) y en los “deportistas de fin de semana” cuando, al haber pasado toda la semana en estado sedentario, no han hecho las adaptaciones correspondientes para copar con el estrés físico que impone jugar un partido de futbol, una vuelta en bicicleta, un partido de tenis u otro deporte que deciden practicar el sábado o el domingo por la mañana.
La suplementación con antioxidantes
La publicidad nos ha recalcado la importancia de consumir suplementos antioxidantes para el antienvejecimiento, mientras que, para muchos atletas que conocen los efectos nocivos de la sobre producción de EROs, lo lógico es tomar suplementos antioxidantes para contrarrestarlos. De hecho, varios experimentos médicos realizados con suplementos antioxidantes reportan que su utilización es ineficaz y hasta perjudicial.
Esto aplica principalmente para ejercicios aeróbicos más que para ejercicios anaeróbicos. (estudio)
Los efectos del hidrógeno molecular
En contraste a los antioxidantes y antiinflamatorios convencionales, las propiedades fisicoquímicas y los estudios biomédicos del hidrógeno molecular H2 sugieren que éste ha de ser útil para mitigar los efectos de las EROs excesivas y la inflamación sin abolir los beneficios y las adaptaciones al entrenamiento deseados (Ohta 2015; Slezák et al. 2016; Nogueira et al. 2018).
Esto es porque el H2 es una molécula estable incapaz de reaccionar con moléculas de señalización reactivas bajo condiciones biológicas sin un catalizador. Se ha indicado que, aunque el H2 no puede neutralizar EROs importantes, sí puede, de forma selectiva "cazar" radicales hidroxilos citotóxicos y en menor medida, peroxinitritos (Isómeros de nitrato inestables) (Oshawa et al. 2007) que sería lo que más necesita un atleta de alto rendimiento.
El hidrógeno molecular se ha convertido en un agente atractivo en el campo biomédico al funcionar como un modulador gaseoso de señalización que disminuye el estrés oxidativo y la inflamación de forma efectiva (Dixon et al. 2013). El hidrógeno molecular ha demostrado tener potencial terapéutico en más de 170 modelos de enfermedad tanto humanos como animales y prácticamente, en cada órgano del cuerpo humano.
Varios estudios hechos en animales han demostrado que el H2 resulta efectivo al incrementar la resistencia y mitigar los efectos negativos del estrés agudo y crónico como inflamación, niveles elevados de EROs, ansiedad y comportamientos de tipo depresivo (Nagata et al. 2009; Slezak et al. 2015; Zhang et al. 2016; Gao et al. 2017).
En consecuencia, el H2 ha de ser beneficioso tanto para atletas elite como para no atletas porque (1) la administración de H2 provee muchos de los mismos beneficios suscitados por el ejercicio, actuando como “mimético del ejercicio” y (2) así como el H2 restaura la homeostasis del estado redox, previene cambios patológicos y mitiga la inflamación excesiva causada por la enfermedad, de manera similar tiene esos efectos protectores y terapéuticos contra formas nocivas de ejercicio (Ostojic 2014; Nogueira et al. 2018).
No es normal que atletas de alto rendimiento se exijan a niveles extremos de entrenamiento intenso, crónico y prolongado, o incluso que personas sin entrenamiento corran una maratón o participen en actividades de exigencia física como futbolistas, ciclistas y otros deportistas de fin de semana. Estas actividades errónea o crónicamente intensas dañan de forma directa el tejido muscular resultando en muerte celular y disminución de la función y número mitocondrial, más otros cambios patológicos.
Sin embargo, la práctica regular y óptima de ejercicio proporciona cambios positivos a nivel de antioxidantes, función vascular, efectos cerebrales, función mitocondrial, respuesta a la inflamación, estrés oxidativo, daño muscular y otros; comparado con los niveles para una persona sedentaria al proporcionar protección contra cambios patológicos (Gleeson et al. 2004).
El H2 actúa como un agente hormético (fenómeno de respuesta según la dosis) para mejorar el estado redox
Curiosamente, el hidrógeno no siempre reduce los marcadores de oxidación, parece que solo reduce los niveles excesivos. El hecho de que el H2 no ataque las EROs y solo disminuya los niveles excesivos de ellas, lo hace un gas médico efectivo y seguro para el uso clínico que, además, preserva los beneficios y disminuye el daño provocado por el ejercicio intenso, sea esporádico o crónico.
El H2 no solo reduce la producción excesiva de EROs, pero además, ha de tener ligeras propiedades pro-oxidativas al ejercer beneficios horméticos similares a los obtenidos con el ejercicio.
Estudios humanos realizados con administración de H2
Existen hasta ahora como 60 estudios hechos en humanos que consolidan el potencial de hidrógeno como agente terapéutico.
Estos estudios clínicos han demostrados efectos benéficos en un amplio rango de enfermedades incluyendo el síndrome metabólico (Nakao et al. 2010), diabetes (Kajiyama et al. 2008), hiperlipidemia (Song et al. 2013), desbalances cognitivos (Nishimaki et al. 2018), artritis reumatoide (Ishibashi et al. 2012), hepatitis crónica B (Xia et al. 2013), función vascular (Sakai et al. 2014), desempeño deportivo (Ostojic’ et al. 2011) y más (Ichihara et al. 2015).
En un estudio, por ejemplo, 18 atletas que consumieron un litro de agua rica en hidrógeno al día se detectaron disminuciones en los indices máximos de esfuerzo percibido y una reducción en la producción de lactato a velocidades críticas de carrera (13 km/h) durante el esfuerzo máximo sin incrementos en la capacidad del serum antioxidante (Ostojic’ et at. 2011; Ostojic’ 2014).
Otro estudio hecho con 9 personas que se bañaron en agua rica en hidrógeno por 20 minutos indicó una disminución del dolor muscular tardío después de una carrera cuesta abajo sin reducir de forma significativa los marcadores de oxidación (Kawamura et al. 2016).
Hay que notar que estos estudios se hicieron con atletas entrenados, cuyos cuerpos y células se han adaptado para afrontar la producción de EROs inducidas por el ejercicio. Varios estudios realizados en personas sin entrenamiento muestran que la suplementación con H2 incrementa las enzimas antioxidantes mientras que disminuye los marcadores de oxidación.
En otro estudio con 26 personas saludables (13 mujeres, 13 hombres) la ingestión de agua rica en hidrógeno por 4 semanas mejoró el ánimo, redujo la ansiedad y disminuyó la activación del nervio simpático, pero no redujo de manera significativa de estrés oxidativo. Sin embargo, los niveles estaban dentro del rango de salud normal de todos los participantes (Mizuno et al. 2017).
El H2 ha de ser útil a la hora de mejorar la tasa de recuperación en lesiones de tejidos blandos. En un estudio con 36 atletas profesionales, el tratamiento con hidrógeno resultó efectivo en la recuperación de lesiones deportivas en tejidos blandos al incrementarse la tasa de retorno al rango normal de movimiento de la extremidad lesionada (Ostojic’ et al. 2014).
¿Es seguro el consumo de H2?
Una ventaja importante del hidrógeno es que no es tóxico administrado a elevados niveles seguros. El hidrógeno ha sido utilizado desde los años 40 para prevenir la enfermedad por descompresión en buceo de profundidad (Case & Haldane 1941; Dougherty 1976).
Además, el gas de hidrógeno se encuentra de manera natural en nuestra sangre y aliento debido a la fermentación normal de carbohidratos no digerible provenientes de la bacteria intestinal (Strocchi & Levitt 1992).
El gas de hidrógeno producido por esta bacteria ha demostrado ser además terapéutico (Kajiya et al. 2009) aunque la cantidad es a menudo más de la que se ingiere al beber agua rica en hidrógeno, la ingestión de agua rica en hidrógeno es en todo caso efectiva y ciertos casos, aún más (Ito et al. 2012).
Tal vez el hidrógeno pueda ser ligeramente tóxico como lo sugiere su actividad hormética. Así, los efectos tóxicos son los suficientemente tóxicos para inducir la hormesis y lo suficientemente suaves para ser superados y convertidos en efectos benéficos. Esta hipótesis explicaría por qué la exposición constante a hidrógeno molecular no proporciona efectos biológicos (Ito et al. 2012).
Conclusiones
El ejercicio se asocia con muchos efectos considerados algunos benéficos y otros nocivos para la salud, dependiendo de la intensidad, duración y frecuencia de su práctica. En cualquier caso, estos efectos son en parte mediados por incrementos en las moléculas EROs y la inflamación provocada por el ejercicio que activa varios factores de transcripción que conlleva a su expresión fenotípica.
De forma similar al ejercicio prolongado de alta intensidad, varias enfermedades están asociadas a las EROs y a la inflamación. El hidrógeno molecular atenúa muchas de estas condiciones patológicas en estudios realizados tanto en humanos como animales, indicando que podría mitigar de manera similar los efectos tóxicos del entrenamiento crónico de alta intensidad en atletas de élite, o esporádicos, ejercicios breves de alta intensidad en personas desentrenadas.
El hidrógeno ha de jugar un papel importante como mimético del ejercicio y adaptógeno del estado redox para regular la inflamación producida por el ejercicio y proteger el organismo del dañino estrés celular.
Agua Hidrogenada vs Agua Alcalina.
No es lo mismo agua hidrogenada que “agua alcalina”. El agua alcalina tiene mineralización alta y pH superior a 8.5 y aunque podría ayudar a neutralizar los ácidos en nuestro cuerpo, no combate la principal causa de ellos, que es la oxidación, con el perjuicio de que los minerales presentes en el agua son inorgánicos y un exceso de éstos no es recomendable a largo plazo.
La OXIDACIÓN es la principal causa de la ACIDIFICACIÓN. El agua hidrogenada previene la acidificación al evitar la oxidación, con la ventaja de tener un pH de 7 a 7.5, muy similar al de la sangre y una mineralización débil, lo que permite sumar a los beneficios del agua “alcalinizante” los beneficios del agua ligera.
¿Cómo obtener el agua hidrogenada?
Por ahora se encuentran en el mercado hidrogenadores de agua de diferentes capacidades, estilos y precios. Depende de sus necesidades sobre todo.
Puede encontrar un listado de productos tanto en Amazon como en Mercado Libre. En los Estados Unidos venden mezclas de agua hidrogenada para deportistas de diferentes marcas. Si esa es su opción, asegúrese de conseguir la que sea de buena calidad.
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