РОЛЬ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДНЮ ТА ОКСИДУ АЗОТУ В ПАТОГЕНЕЗІ COVID-19

О. С. Покотило; М. М. Корда; Ю. С. Кравчук

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2021.i1.12119

Автор(и)

О. С. Покотило ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ
М. М. Корда ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І. Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ
Ю. С. Кравчук ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І. Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2021.i1.12119

Ключові слова:

COVID-19, молекулярний водень, воднева вода, оксид азоту, окиснювальний стрес

Анотація

Вступ. У статті наведено огляд наукової літератури щодо біохімічної ролі двох молекул, таких, як молекулярний водень та оксид азоту, насамперед при COVID-19 – вірусній інфекції, яка може бути летальним захворюванням для людей з ослабленим імунітетом. Результати численних доклінічних та клінічних досліджень продемонстрували, що газоподібні молекули (молекулярний водень та оксид азоту) мають антиоксидантні, протизапальні й імуномодулюючі переваги. Незважаючи на те, що оксид азоту може безпосередньо знешкоджувати патогени, чим розкриває свою визначальну роль для імунної функції, оскільки може інгібувати реплікацію вірусів, він здатний також спричинювати летальне ураження клітин за стресових умов, зокрема при COVID-19. На відміну від оксиду азоту, молекулярний водень має дуже високий ступінь безпечності, допомагає регулювати вироблення оксиду азоту, його метаболізм і послаблює його шкідливий вплив. На сьогодні ще не розкрито всіх точних молекулярних механізмів молекулярного водню, проте вже відомо, що він забезпечує ряд захисних ефектів, модулює передачу сигналу, впливає на експресію генів та змінює каскади білкового фосфорилювання. Через ці доведені ефекти молекулярного водню можна однозначно кваліфікувати його як оптимальну терапію проти COVID-19 та подібних захворювань. Обидві молекули (молекулярний водень та оксид азоту) використовують у доклінічних і клінічних випробуваннях для розкриття біохімічних та патогенетичних механізмів взаємодії при різних патологічних процесах, у тому числі й при COVID-19.

Мета дослідження – проаналізувати сучасні літературні джерела про вплив молекулярного водню та оксиду азоту на запобігання поліорганній недостатності при COVID-19.

Висновки. Збільшення кількості досліджень дає підстави сподіватися, що в майбутньому результати представлених досліджень матимуть практичне застосування у клінічній медицині. На сьогодні ще необхідно з’ясувати механізми позитивного впливу молекулярного водню при різних патологічних станах, у тому числі при COVID-19. Тому дослідження мають актуальний характер і будуть продовжені.

Посилання

Hui, D.S. (2020). The continuing 2019-nCoV epidemic threat of novel coronaviruses to global health – The latest 2019 novel coronavirus outbreak in Wuhan, China. Int. J. Infect. Dis., 91, 264-266.

Suzuki, Y. (2009). Are the effects of alpha-glucosidase inhibitors on cardiovascular events related to elevated levels of hydrogen gas in the gastrointestinal tract? FEBS Letters, 583, 2157-2159.

Dole, M., Wilson, F.R., Fife, W.P. (1975). Hyperbaric hydrogen therapy: a possible treatment for cancer. Science, 190, 152-154.

Ohsawa, I. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat. Med., 13, 688-694.

LeBaron, T.W. (2019). A New Approach for the Prevention and Treatment of Cardiovascular Disorders. Molecular Hydrogen Significantly Reduces the Effects of Oxidative Stress. Molecules, 24.

Tamura, T. (2017). Efficacy of inhaled HYdrogen on neurological outcome following BRain Ischemia During post-cardiac arrest care (HYBRID II trial): study protocol for a randomized controlled trial. Trials, 18, 488.

Yang, M. (2017). Hydrogen Medicine Therapy: An Effective and Promising Novel Treatment for Multiple Organ Dysfunction Syndrome (MODS) Induced by Influenza and Other Viral Infections Diseases? SOJ Microbiology & Infectious Diseases, 5, 1-6.

Hu, Z. (2017). Impact of molecular hydrogen treatments on the innate immune activity and survival of zebrafish (Danio rerio) challenged with Aeromonas hydrophila. Fish Shellfish Immunol, 67, 554-560.

Saramago, E.A. (2019). Molecular hydrogen potentiates hypothermia and prevents hypotension and fever in LPS-induced systemic inflammation. Brain Behav. Immun., 75, 119-128.

Spulber, S. (2012). Molecular hydrogen reduces LPS-induced neuroinflammation and promotes recovery from sickness behaviour in mice. PLoS One, 7, e42078.

Zhao, S. (2014). Protective effect of hydrogen-rich saline against radiation-induced immune dysfunction. J. Cell Mol. Med., 18, 938-946.

Akagi, J., & Baba, H. (2019). Hydrogen gas restores exhausted CD8+ T cells in patients with advanced colorectal cancer to improve prognosis. Oncol. Rep., 41, 301-311.

Appay, V., Douek, D.C., & Price, D.A. (2008). CD8+ T cell efficacy in vaccination and disease. Nat. Med., 14, 623-628.

Xia, C. (2013). Effect of hydrogen-rich water on oxidative stress, liver function, and viral load in patients with chronic hepatitis B. Clin. Transl. Sci., 6, 372-375.

Itoh, T. (2009). Molecular hydrogen suppresses FcepsilonRI-mediated signal transduction and prevents degranulation of mast cells. Biochem. Biophys. Res. Commun., 389, 651-656.

Itoh, T. (2011). Molecular hydrogen inhibits lipopolysaccharide/interferon gammainduced nitric oxide production through modulation of signal transduction in macrophages. Biochemical and Biophysical Research Communication, 411, 143-149.

Ren, J.D. (2016). Molecular hydrogen inhibits lipopolysaccharide-triggered NLRP3 inflammasome activation in macrophages by targeting the mitochondrial reactive oxygen species. Biochim. Biophys. Acta., 1863, 50-55.

Chen, H.G. (2013). Heme oxygenase-1 mediates the anti-inflammatory effect of molecular hydrogen in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophages. Int. J. Surg., 11, 1060-1066.

Bogdan, C. (2001). Nitric oxide and the immune response. Nat. Immunol., 2, 907-916.

Akerstrom, S. (2005). Nitric oxide inhibits the replication cycle of severe acute respiratory syndrome coronavirus. J. Virol., 79, 1966-1969.

Wijnands, K.A. (2015). Arginine and citrulline and the immune response in sepsis. Nutrients, 27, 1426-1463.

Torregrossa, A.C., Aranke, M., Bryan, N.S. (2011). Nitric oxide and geriatrics: Implications in diagnostics and treatment of the elderly. J. Geriatr. Cardiol., 8, 230-242.

Schwedhelm, E. (2008). Pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of oral L-citrulline and L-arginine: impact on nitric oxide metabolism. Br. J. Clin. Pharmacol., 65, 51-59.

Ware, L.B. (2013). Low plasma citrulline levels are associated with acute respiratory distress syndrome in patients with severe sepsis. Crit. Care., 17, R10.

Pacher, P., Beckman, J.S., Liaudet, L. (2007). Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiol. Rev., 87, 315-424.

Liu, H. (2015). Combination therapy with nitric oxide and molecular hydrogen in a murine model of acute lung injury. Shock, 43, 504-511.

Zhang, N. (2018). Inhalation of hydrogen gas attenuates airway inflammation and oxidative stress in allergic asthmatic mice. Asthma. Res. Pract., 4, 3.

Arnold, R.J. (2018). A Review of the Utility and Cost Effectiveness of Monitoring Fractional Exhaled Nitric Oxide (FeNO) in Asthma Management. Manag. Care, 27, 34-41.

Khan, A.S. (2001). Growth hormone increases regional coronary blood flow and capillary density in aged rats. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 56, B364-B371.

Panthi, S., Gautam, K. (2017). Roles of nitric oxide and ethyl pyruvate after peripheral nerve injury. Inflamm. Regener., 37, 20. Retrieved from: https://doi.org/10.1186/s41232-017-0051-831.

Khaddaj, Mallat, R. (2017). The vascular endothelium: A regulator of arterial tone and interface for the immune system. Crit. Rev. Clin. Lab. Sci., 54, 458-470.

Sakai, T. (2014). Consumption of water containing over 3.5 mg of dissolved hydrogen could improve vascular endothelial function. Vasc. Health. Risk. Manag., 10, 591-597.

Li, Q. (2013). Hydrogen water intake via tube-feeding for patients with pressure ulcer and its reconstructive effects on normal human skin cells in vitro. Med. Gas. Res. 3, 20.

Ref A: https://www.cebm.net/oxford-covid-19__trashed/covid-19-registered-trialsand-analysis/? fbclid= IwAR2TnDJspDYcrF-yeq3cv2wtLTfd7vbgIo4VIT340tjz9- AN5BiRJJnp-z0.

Ref C: Perspectives of the management of COVID-19 infection in China (EWS webinar serious).

Ref D: New Coronavirus Pneumonia Diagnosis and Treatment Scheme (Trial Ver7: Mar 3, 2020).

Ito, M. (2012). Drinking hydrogen water and intermittent hydrogen gas exposure, but not lactulose or continuous hydrogen gas exposure, prevent 6-hydorxydopamine-induced Parkinson's disease in rats. Med. Gas. Res., 2, 15.

Ref B: NCT04290871: Nitric Oxide Gas Inhalation for SARS in COVID-19. (NOSARSCOVID).

Pokotylo, O., Zakharchuk, I., & Vykhovanets, B. (2020). Stan i perspektyvy vykorystannia molekuliarnoho vodniu dlia sportsmeniv [Status and prospects of using molecular hydrogen for athletes]. Sportyvnyi visnyk Prydniprovia – Sport Bulletin of Prydniprovia, [in Ukrainian].

Pokotylo, O.S., Holovach, P.I., & Pokotylo, S.O. (2019). Doslidzhennia zakonomirnostei utvorennia elektronodonornoi vody na osnovi zmin rN i OVP vod v termosakh-ionizatorakh-heneratorakh “Living Water” [Research of regularities of electron-donor water formation on the basis of changes of pH and ORP of waters in thermoses-ionizers-generators “Living Water”]. Naukovi zapysky Ternopilskoho natsionalnoho pedahohichnoho universytetu imeni Volodymyra Hnatiuka. Ser. Biolohiia – Scien. Notes of Ternopil Nat. Ped. By Volodymyr Hnatiuk University. Biology Series. Ternopil: TNPU by V. Hnatiuk [in Ukrainian].

LeBaron, T.W., McCullough, M.L., & Ruppman, Sr.K.H. (2019). A novel functional beverage for COVID-19 and other conditions: Hypothesis and preliminary data, increased blood flow, and wound healing. J. Transl. Sci., 6, DOI: 10.15761/JTS.1000380.