الهيدروجين عنصر حاسم في رعاية مرضى السرطان
الهيدروجين هو العنصر الأكثر انتشارا في الكون والعامل الحاسم في الحياة. ويوجد الهيدروجين على الأرض في العديد من المركبات، مثل الماء، وهو الخليط الأكثر وفرة على الأرض. كما أنه موجود في جميع المركبات العضوية تقريبًا، حيث يشكل حوالي 61 بالمائة من جميع الذرات الموجودة في جسم الإنسان.
الهيدروجين عبارة عن دراسة مكثفة لما هو عليه، وماذا يفعل، والأشكال التي يمكن أن يصبح عليها.
ما الفرق بين H و H 2 و H + و H - و OH - يتم تصنيفها جميعًا على أنها هيدروجين، ولكن في حالات مختلفة تمامًا تقوم بأشياء أخرى كثيرة. إن ذرة الهيدروجين، التي تم تجريدها من إلكترونها، والتي تحمل الرمز H+، والتي تسمى أيضًا بالهيدرون، لا تزال تسمى الهيدروجين. الشكل المائي لكاتيون الهيدروجين، أيون
الهيدرونيوم (هيدروكسيونيوم) H 3 O + (aq)، هو عنصر حاسم في تعريف أرينيوس للحمض.
يتم إنشاء
أيون الهيدروجين المفرد عندما تفقد ذرة الهيدروجين إلكترونًا أو تكتسبه. نظرًا لكثافة شحنته العالية للغاية التي تبلغ حوالي 2×1010 أضعاف كثافة أيون الصوديوم، لا يمكن لأيون الهيدروجين المجرد أن يتواجد بحرية في المحلول لأنه يرطب بسهولة، أي يترابط بسرعة. يوصي IUPAC باستخدام أيون الهيدروجين كمصطلح عام لجميع أيونات الهيدروجين ونظائره. اعتمادًا على شحنة الأيون، يمكن التمييز بين فئتين مختلفتين: الأيونات ذات الشحنة الموجبة والأيونات ذات الشحنة السالبة.
كاتيون ثنائي الهيدروجين أو أيون الهيدروجين الجزيئي هو كاتيون (أيون موجب) له الصيغة H 2 + . وتتكون من نواتين هيدروجين (بروتونات) تتقاسم إلكترونًا واحدًا. وهو أبسط أيون جزيئي. يمكن تكوين الأيون من تأين جزيء الهيدروجين المحايد H 2 . ويتشكل عادة في السحب الجزيئية في الفضاء، بفعل الأشعة الكونية.
يتمتع كاتيون ثنائي الهيدروجين باهتمام تاريخي ونظري كبير، لأنه يحتوي على إلكترون واحد فقط، ويمكن حل معادلات ميكانيكا الكم التي تصف بنيته بطريقة مباشرة نسبيًا. تم اشتقاق الحل الأول من هذا القبيل بواسطة Ø. بوراو في عام 1927، بعد عام واحد فقط من نشر النظرية الموجية لميكانيكا الكم.
يختلف الهيدروجين الكاتيوني عن جزيء الهيدروجين. أيون H + هو مجرد بروتون، وليس ذرة، ولا يمكن أن يوجد بمفرده؛ فإنه سيتم تشكيل H 3 O + الأساسي
أيون مع الماء ويتفاعل مع أي جزيء يتلامس معه. إذا تم الاحتفاظ بها في بيئة خاملة مع عدم توفر جزيئات أخرى، فسوف تشكل بلازما الهيدروجين، وهي مادة أرجوانية.
يمكن العثور على الهيدروجين عادةً في صورته الخافتة H 2 ، وهو غاز عديم اللون يتكون من بروتونين مرتبطين بإلكترونين s يشكلان زوجًا تساهميًا. انها ليست كاتيون.
أنواع الهيدروجين:
ح = الهيدروجين الذري
الهيدروجين الذري هو رقم 1 في الجدول الدوري للعناصر. وهو يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد غير متزاوج، مما يعني أنه جذر حر.
ومع ذلك، نادرًا ما توجد ذرة الهيدروجين بمفردها، لأن إلكترونها غير المقترن يسعى بفارغ الصبر للانضمام إلى إلكترون آخر.
الشكل الجزيئي للهيدروجين أكثر شيوعًا.
H 2 = الهيدروجين الجزيئي
H 2 هو غاز يتشكل عندما ترتبط ذرتان هيدروجين معًا وتصبح جزيء هيدروجين. ويسمى H2 أيضًا بالهيدروجين الجزيئي. يتكون من بروتونين وإلكترونين. وبالتالي، فهو الشكل الأكثر شيوعًا للهيدروجين لأنه مستقر وذو شحنة متعادلة. H 2 ليس جذرًا حرًا. وهو مضاد للأكسدة في المياه "الغنية بالهيدروجين".
H2 هو أصغر جزيء في الكون. وهذا يعني أنه يمكن أن يصل إلى حيث لا يمكن لأي شيء آخر أن يصل إليه... بما في ذلك الميتوكوندريا الخاصة بك والتي تعد مراكز القوة لخلاياك. لا يمكن حفظ غاز الهيدروجين في البلاستيك لأنه سيمر مباشرة عبر جدران الحاوية.
ح+ = بروتون
عندما تفقد ذرة الهيدروجين إلكترونًا، كل ما يتبقى هو بروتون. ويصبح أيون الهيدروجين موجب الشحنة والمعروف باسم H+. هذا هو شكل الهيدروجين الذي ينتج إنزيم ATP الذي يزود خلايانا والميتوكوندريا بالطاقة.
أيون الهيدروجين H+ هو أساس مقياس الرقم الهيدروجيني.
ح– = هيدريد
الهيدريد هو ذرة هيدروجين بها إلكترون إضافي. وهذا يعني أنه أيون سالب الشحنة، أو أنيون. ولهذا السبب يحمل أيون الهيدريد (H-) علامة الطرح التي تميزه عن ذرة الهيدروجين العادية (H). النقطتان بعد H تعني أن هذا الأيون يحتوي على إلكترونين بدلاً من إلكترونين واحد فقط. الإلكترون الإضافي يعني أن H- ليس جذرًا حرًا، ومع ذلك فهو غير مستقر لأن هذا الشكل من الهيدروجين عبارة عن قاعدة قوية جدًا (قلوية للغاية) تتفاعل مع الماء لإنتاج هيدروكسيد ( OH – والهيدروجين الجزيئي ( H2 ) .
ح – + ح 2 يا –> ح 2 يا + أوه –
هيدريد ( ح - ) يتفاعل أيضًا مع المعادن لتكوين مركبات كيميائية تعمل على تقليل العوامل.
أوه - = أيون الهيدروكسيد
يُعرف الهيدروكسيد ( H - ) أيضًا باسم أيون الهيدروكسيل.
عندما يتفكك الماء أو يتفكك إلى الأجزاء المكونة له فإنه يشكل OH - (أيونات الهيدروكسيد) و H 3 O + (أيونات الهيدرونيوم).
2H 2 O ⇆ OH – و H 3 O +
رد الفعل هذا قابل للعكس. يتفاعل أيون الهيدروكسيد أيضًا مع أيون الهيدرونيوم ( H3O + ) لتصبح جزيئين ماء.
أيون الهيدروكسيد ( OH - ) هي قاعدة (قلوية). أيون الهيدروكسيد ليس جذرًا حرًا أو مضادًا للأكسدة. يعتبر
غاز الهيدروجين الجزيئي المذاب ( H 2 ) أحد مضادات الأكسدة الموجودة في المياه "الغنية بالهيدروجين".
يتم أحيانًا الخلط بين
الهيدروكسيد ( OH - ) وجذر الهيدروكسيل (OH•). تشير النقطة الموجودة أعلى يمين OH إلى إلكترون غير متزاوج مما يعني أن الهيدروكسيل هو جذر حر، وهو في الواقع أحد أكثر جذور الأكسجين تفاعلاً. الهيدروكسيد والهيدروكسيل نوعان مختلفان تمامًا.
H 3 O + = أيون الهيدرونيوم
جزيء الماء ( H 2 0 ) بالإضافة إلى أيون الهيدروجين ( H + ) يصبح أيون الهيدرونيوم ( H 3 O + ). أيون
H + هو بروتون وحيد ذو شحنة قوية. وهو لا يوجد بمفرده في محلول مائي لأنه ينجذب مباشرة إلى الإلكترونات غير المشتركة في ذرة الأكسجين في H2O . والنتيجة هي الهيدرونيوم ( H 3 O + ). هذه العملية قابلة للعكس. يمكن أن تنفصل جزيئين من الماء لتكوين الهيدرونيوم بالإضافة إلى الهيدروكسيد.
2H 2 O ⇆ OH – و H 3 O +
تشير التجارب إلى أن البروتون (H+) مختلط للغاية. فهو يتغير من شريك H 2 O إلى شريك آخر عدة مرات في الثانية، مما يؤدي إلى تكوين أيون H 3 O + جديد أثناء تحركه.
الرقم الهيدروجيني = إمكانات الهيدروجين
يرمز الرقم الهيدروجيني إلى إمكانات الهيدروجين وهو قياس لتركيز أيونات الهيدروجين ( H + ) في المحلول. وذلك لأن الماء يتحلل (ينفصل) إلى بروتونات ( H + ) وهيدروكسيدات ( OH -) ). رد الفعل هذا قابل للعكس.
ح 2 يا ⇆ ح + و أوه -
2H 2 O ⇆ OH - و H 3 O +
يشير الرقم الهيدروجيني إلى ما إذا كان الماء حمضيًا أو متعادلًا أو قلويًا. المزيد من H + = أكثر حمضية. أقل H + = أكثر قلوية.
نظرًا لأن H + يرتبط مباشرة بـ H 2 O لتكوين H 3 O + (هيدرونيوم)، يمكن للأس الهيدروجيني أيضًا قياس تركيز H 3 O + في المحلول.
مقياس الرقم الهيدروجيني لوغاريتمي. تؤدي الزيادة بمقدار 1 على مقياس الأس الهيدروجيني إلى انخفاض 10 مرات في تركيز أيون الهيدرونيوم؛ يؤدي الارتفاع بمقدار 3 على مقياس الرقم الهيدروجيني إلى انخفاض تركيز أيون الهيدرونيوم بمقدار 1000 مرة.
حقائق صحية عن الهيدروجين
الماء هو المورد الأساسي لجميع أشكال الحياة على الأرض، فهو يحتوي على ذرتي هيدروجين مرتبطتين مع ذرة أكسجين واحدة ويتم امتصاصه من قبل خلايا الجسم.
وظيفة الهيدروجين المهمة في جسم الإنسان هي الحفاظ على رطوبة الجسم. ينقل الماء العناصر الغذائية إلى الخلايا، مما يجعل جهاز المناعة قويًا ويحافظ على رطوبة كل شيء.
نعلم جميعًا أن الهيدروجين موجود في السكر والبروتينات والدهون. ولكن ما ربما لم تتعلمه هو الدور المهم الآخر الذي يلعبه باعتباره لبنة أساسية في النظام الغذائي البشري.
يساعد الهيدروجين على إنتاج الطاقة في الجسم على شكل ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات). نحن نستهلك الأطعمة التي توفر الطاقة مثل الكربوهيدرات التي تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. تساعد الإنزيمات الموجودة في أجسامنا في هضم الطعام وتقسيم الأطعمة المعقدة إلى أطعمة أبسط.
الهيدروجين مسؤول عن إبطاء عملية الشيخوخة في الجسم. تحدث الشيخوخة بسبب المواد الموجودة في الجسم والتي تسمى الجذور الحرة. يتم تخزين الهيدروجين في أنسجة الجسم مما يحمينا من الأضرار التي تسببها الجذور الحرة.
يوفر الهيدروجين الجزيئي المساعدة الطبية للعديد من الأشخاص لأنه يرفع مستوى الدواء عن طريق الفم إلى مستوى الدواء عن طريق الوريد بسبب سرعة الامتصاص والتشتت في عمق الخلايا.
الهيدروجين الجزيئي هو جزيء مثالي مضاد للأكسدة للإجهاد التأكسدي في الميتوكوندريا بسبب صغر حجمه. لذلك، فإن شرب الماء المذاب بالهيدروجين يحسن أمراض اضطرابات الميتوكوندريا، كما أنه يحفز استقلاب الطاقة مقاسًا باستهلاك الأكسجين وإنتاج ثاني أكسيد الكربون.
المنشورات ذات الصلة
تطبيق الهيدروجين الجزيئي كمضاد أكسدة جديد في علوم الرياضة
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32015786/
قد
يكون H2 بمثابة استراتيجية بديلة محتملة للتدخلات المضادة للأكسدة الخارجية التقليدية في علوم الرياضة. الغرض من هذه المراجعة هو تقديم أدلة فيما يتعلق بتأثيرات H2
تناول التغيرات في المعلمات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية، مع التركيز على الإجهاد التأكسدي الناجم عن ممارسة الرياضة، لكل طريقة تناول. علاوة على ذلك، تسلط هذه المراجعة الضوء على الاتجاهات المستقبلية المحتملة في هذا المجال من البحث.
الهيدروجين الجزيئي: غاز طبي وقائي وعلاجي لمختلف الأمراض
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5731988/
منذ اكتشاف عام 2007 أن الهيدروجين الجزيئي ( H2 ) له خصائص مضادة للأكسدة، أظهرت دراسات متعددة أن H2 له تأثيرات مفيدة في نماذج حيوانية متنوعة وأمراض بشرية. تتناول هذه المراجعة H2
الآثار البيولوجية وآليات العمل المحتملة في مختلف الأمراض، بما في ذلك متلازمة التمثيل الغذائي، وإصابة الأعضاء، والسرطان؛ ويصف أساليب تسليم H 2 الفعالة؛
ويلخص التقدم الأخير نحو تطبيقات H2 في الطب البشري. نناقش أيضًا الأسئلة المتبقية في علاج H2 ونختتم بمناشدة دور أكبر لـ H2 في الوقاية والعلاج من الأمراض البشرية التي تشكل حاليًا أعباء صحية عالمية كبيرة. تقدم هذه المراجعة سببًا لدعم طب الهيدروجين في الوقاية من الأمراض التي تصيب الإنسان وعلاجها.
الهيدروجين الجزيئي: المعرفة الحالية حول آلية التخفيف من أضرار الجذور الحرة والأمراض
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31738389/
منذ أن تم الإبلاغ عن الهيدروجين الجزيئي لأول مرة باعتباره زبالًا جذريًا للهيدروكسيل في عام 2007، تم توثيق التأثير المفيد للهيدروجين في أكثر من 170 نموذجًا للأمراض والأمراض البشرية بما في ذلك نقص التروية/إصابة ضخه، ومتلازمة التمثيل الغذائي، والالتهابات، والسرطان. كل هذه الأضرار المرضية مصاحبة للإفراط في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) حيث تم إثبات الهيدروجين الجزيئي على نطاق واسع كمضاد للأكسدة انتقائي. على الرغم من صعوبة تفسير الآلية الجزيئية للتأثير الطبي الحيوي للهيدروجين، فقد ساعدنا عدد متزايد من الدراسات في رسم الصورة بشكل أكثر وضوحًا مع مرور الأيام. في هذه المراجعة، قمنا بتلخيص المعرفة الحالية حول التعديل النظامي والخلوي عن طريق معالجة الهيدروجين. ناقشنا تأثيرات الهيدروجين المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات ومضادة لموت الخلايا المبرمج، بالإضافة إلى حمايته للميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية، وتنظيم مسارات الإشارات داخل الخلايا، وموازنة الأنواع الفرعية للخلايا المناعية.
غاز الهيدروجين في علاج السرطان
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fonc.2019.00696/full
غاز الهيدروجين (الصيغة : H2
) يظهر كنظام GSM آخر يمتلك أنشطة حيوية متعددة، بما في ذلك مضادات الالتهاب، وأنواع الأكسجين المضادة للتفاعل، ومضادة للسرطان. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأدلة المتزايدة أن غاز الهيدروجين يمكن أن يخفف من الآثار الجانبية الناجمة عن العلاج الكيميائي التقليدي أو يثبط نمو الخلايا السرطانية والأورام الطعوم الأجنبية، مما يشير إلى تطبيقه الفعال على نطاق واسع في العلاج السريري.
ديناميات أيون الهيدروجين للسرطان ونهج جزيئي وكيميائي حيوي واستقلابي جديد للتسبب في أسباب المرض وعلاج الأورام الخبيثة في الدماغ
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31480530/
لم يتم تحقيق أي تقدم حقيقي حتى الآن مع هذا الورم مع تشخيص مشؤوم وبقاء قصير جدًا. الأورام الأرومية الدبقية، كونها أورام خبيثة شديدة التحلل، تعتمد بشدة على الرقم الهيدروجيني ويحركها مبادل هيدروجين الصوديوم 1 (NHE1) وناقلات البروتون الأخرى ( H + ). لذلك، يعد هذا واحدًا من تلك الأمراض التي قد تؤدي فيها الدروس المستفادة مؤخرًا من النموذج الجديد المضاد للسرطان المتمركز حول الرقم الهيدروجيني إلى إحداث تغيير واعد في العلاج. ستناقش هذه المساهمة كيف يمكن للمنظور الجزيئي والكيميائي الحيوي والتمثيل الغذائي المتمركز حول الرقم الهيدروجيني أن يقدم بعض العلاجات الجديدة والمتكاملة المطلوبة بشدة. تم هنا تطوير مثل هذا النهج العلاجي المرتقب لأورام المخ الخبيثة، إما ليتم استخدامه بمفرده أو بالاشتراك مع علاجات أكثر معيارية.
الهيدروجين الجزيئي كعامل وقائي إشعاعي محتمل قابل للتطبيق سريريًا
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33925430/
على الرغم من أن الإشعاع المؤين (الإشعاع) يستخدم بشكل شائع في التشخيص الطبي وعلاج السرطان، إلا أنه لا يمكن تجنب الأضرار الناجمة عن الإشعاع. ويمكن تصنيف هذه الأضرار إلى أضرار مباشرة وغير مباشرة، ناجمة عن الامتصاص المباشر للطاقة الإشعاعية في الحمض النووي وعن طريق الجذور الحرة، مثل جذور الهيدروكسيل (OH)، التي تتولد في عملية التحليل الإشعاعي للمياه. وبشكل أكثر تحديدًا، لا يقتصر الضرر الإشعاعي على الضرر المباشر للحمض النووي فحسب، بل يتعلق أيضًا بالأضرار الثانوية التي تلحق بأهداف غير الحمض النووي، لأن الضرر الإشعاعي المنخفض الجرعة يحدث بشكل أساسي بسبب هذه التأثيرات غير المباشرة. الهيدروجين الجزيئي ( H2
) لديه القدرة على أن يكون عامل حماية من الإشعاع لأنه يمكن أن يقوم بمسح •OH بشكل انتقائي، وهو نوع من الأكسجين التفاعلي ذو قوة مؤكسدة قوية. أفادت التجارب على الحيوانات والتجارب السريرية أن H2
يُظهر تأثيرًا إشعاعيًا آمنًا للغاية. تستعرض هذه الورقة التأثيرات الوقائية للإشعاع التي تم الإبلاغ عنها سابقًا لـ H 2
ويناقش آليات H2
، ليس فقط كمضاد للأكسدة، ولكن أيضًا في الاستجابات داخل الخلايا بما في ذلك مكافحة الالتهاب، ومكافحة موت الخلايا المبرمج، وتنظيم التعبير الجيني. ومن خلال القيام بذلك، فإننا نظهر احتمالات H 2
كعامل حماية إشعاعي جديد وقابل للتطبيق سريريًا.
الهيدروجين الجزيئي كعامل مضاد للأورام جديد: الآليات المحتملة الكامنة وراء التعبير الجيني
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34445428/
في حين أن العديد من الأدوية المضادة للأورام قد أسفرت عن نتائج علاجية غير مرضية، فإن الأدوية هي واحدة من التدابير العلاجية الأكثر انتشارًا لعلاج السرطان. ينجم تطور السرطان إلى حد كبير عن طفرات في الحمض النووي النووي، وكذلك من تلك الموجودة في الحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA). الهيدروجين الجزيئي ( H2
) ، وهو جزيء خامل، يمكن أن يتخلص من جذور الهيدروكسيل (·OH)، المعروفة بأنها أقوى أنواع الأكسجين التفاعلية المؤكسدة (ROS) في الجسم والتي تسبب طفرات الحمض النووي هذه. يُذكر أن H2
ليس له أي آثار جانبية، على عكس الأدوية التقليدية المضادة للأورام، وأنه فعال ضد العديد من الأمراض الناجمة عن الإجهاد التأكسدي والالتهابات المزمنة. في الآونة الأخيرة، كان هناك عدد متزايد من الأوراق حول فعالية H2
ضد السرطان وآثاره في التخفيف من الآثار الجانبية لعلاج السرطان. في هذه المراجعة، نعرض فعالية وسلامة H2
كعامل جديد مضاد للأورام، وأظهر أن آلياته قد لا تتضمن فقط الكسح المباشر لـ ·OH، ولكن أيضًا آليات الدفاع البيولوجي غير المباشرة الأخرى عبر تنظيم التعبير الجيني.
قوة الرابطة الهيدروجينية للتجميع الذاتي للجيلات النانوية فوق الجزيئية لعلاج السرطان الانتقائي والفعال
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34506111/
تقدم هذه الدراسة مساهمة كبيرة في تطوير أنظمة الناقلات النانوية فوق الجزيئية المرتبطة بالهيدروجين من خلال إظهار أن التحكم في قوة رابطة الهيدروجين داخل البوليمرات فوق الجزيئية يمثل عاملاً حاسماً في تصميم أداء توصيل الدواء ويعزز فعالية علاج السرطان.
أشارت النتائج إلى أن زيادة قوة الروابط الهيدروجينية في الهلام النانوي تلعب دورًا رئيسيًا في تعزيز الامتصاص الخلوي الانتقائي للأدوية والسمية الخلوية وتحفيز موت الخلايا المبرمج لاحقًا في الخلايا السرطانية.
قوة الرابطة الهيدروجينية للتجميع الذاتي للجيلات النانوية فوق الجزيئية لعلاج السرطان الانتقائي والفعال
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34506111/
تقدم هذه الدراسة مساهمة كبيرة في تطوير أنظمة الناقلات النانوية فوق الجزيئية المرتبطة بالهيدروجين من خلال إظهار أن التحكم في قوة رابطة الهيدروجين داخل البوليمرات فوق الجزيئية يمثل عاملاً حاسماً في تصميم أداء توصيل الدواء ويعزز فعالية علاج السرطان.
أشارت النتائج إلى أن زيادة قوة الروابط الهيدروجينية في الهلام النانوي تلعب دورًا رئيسيًا في تعزيز الامتصاص الخلوي الانتقائي للأدوية والسمية الخلوية وتحفيز موت الخلايا المبرمج لاحقًا في الخلايا السرطانية.