Ce se întâmplă cu hidrogenul gazos după ce îl inspiri? Absorbție, expirație și hidrogenul produs deja de intestin

Odată ce gazul de hidrogen ajunge în plămâni, trece în sânge în câteva clipe, circulă pentru scurt timp și iese din nou prin aceiași plămâni, odată cu expirația, deoarece este prea mic și prea inert din punct de vedere chimic pentru ca organismul să îl depoziteze sau să îl descompună. Niciuna dintre acestea nu este specifică unei sesiuni de inhalare: bacteriile din intestin produc constant aceeași moleculă, ca produs secundar firesc al digestiei carbohidraților, iar aceasta părăsește organismul în același mod, prin respirație. Tocmai această cale comună de eliminare este măsurată de un test respirator cu hidrogen.

• Hidrogenul traversează rapid plămânul datorită dimensiunii și structurii sale chimice, nu datorită vreunei metode speciale de administrare — un gaz mic, nepolar și slab solubil difuzează rapid printr-o membrană, indiferent de sursă.
• Nu există o etapă de depozitare. Hidrogenul nu este digerat, metabolizat sau reținut așa cum este un nutrient, astfel că respirația continuă să îl elimine atât timp cât o sursă continuă să îl furnizeze.
• Intestinul produce deja hidrogen gazos în fiecare zi, ca produs obișnuit al fermentației bacteriene, iar testul respirator cu hidrogen este conceput special pentru a-l detecta în aerul expirat.
• ml/min și ppm măsoară lucruri diferite. Debitul nominal al unui dispozitiv nu prezice cât hidrogen ajunge în sânge sau în aerul expirat, așa că cele două valori nu pot fi comparate direct.

Ce fel de gaz inspiri, de fapt

Hidrogenul (H2) este cea mai mică și mai ușoară moleculă existentă și nu prezintă un dezechilibru de sarcină între cei doi atomi ai săi, ceea ce îl face nepolar. Aceste două proprietăți determină aproape în întregime cum se comportă după ce ajunge în organism. Se dizolvă greu în apă și în sânge — o soluție saturată conține doar aproximativ 0,8 mmol/L, adică circa 1,6 ppm, în condiții fiziologice normale (sursa: Hidrogenul molecular în tratamentul bolilor pulmonare). Aceeași analiză descrie hidrogenul ca fiind, în general, inert în interiorul celulelor mamiferelor și precizează că reacționează mai ales cu un număr restrâns de oxidanți puternici, nu cu reacțiile chimice obișnuite din celule.

Combinația aceasta — dimensiune mică, caracter nepolar și reactivitate chimică redusă — explică de ce hidrogenul nu se comportă ca un nutrient pe care organismul îl absoarbe și îl procesează sau ca un medicament care se leagă de un receptor și este metabolizat. Se comportă mai degrabă ca un gaz care trece printr-un sistem conceput pentru schimbul de gaze, exact rolul plămânilor.

De la canula nazală la sânge: cum circulă hidrogenul inhalat

Moleculele mici și nepolare traversează membranele biologice cu foarte puțină rezistență, iar aceeași analiză afirmă că hidrogenul „poate ajunge ușor și rapid la celulele pulmonare și poate acționa direct asupra plămânilor” (sursa: Hidrogenul molecular în tratamentul bolilor pulmonare). În practică, asta înseamnă că hidrogenul inhalat nu are nevoie de o etapă digestivă sau de un mecanism de transport pentru a ajunge în circulație, așa cum se întâmplă cu alimentele; difuzează direct prin membrana subțire care separă aerul din plămâni de sângele din capilarele din jur.

Deoarece nu este metabolizat sau depozitat pe parcurs, nu se acumulează o rezervă de hidrogen în organism între sesiuni. Gazul fie este transportat mai departe prin difuzie continuă, determinată de diferența de concentrație existentă în acel moment între aerul pe care îl inspiri și sângele, fie nu este prezent deloc. Imaginea aceasta este semnificativ diferită de cea a unui supliment care se acumulează în țesuturi de-a lungul mai multor zile.

De ce modurile „pur” și „mixt” nu schimbă efectul hidrogenului în sine

Aparatele de inhalare oferă de obicei o setare cu H2 pur și una cu amestec H2+O2, la același debit, și merită precizat ce se schimbă de fapt prin această alegere. Se schimbă ce altceva ajunge împreună cu hidrogenul în plămâni la fiecare inspirație — doar hidrogen sau hidrogen amestecat cu oxigen. Nu se schimbă modul în care molecula de hidrogen însăși difuzează prin plămân odată ajunsă acolo. Este o setare a dispozitivului și a gazului livrat, nu o diferență de biologie fundamentală.

Cum părăsește organismul: prin expirație

Schimbul de gaze din plămâni se desfășoară în permanență în ambele direcții, prin aceeași membrană: oxigenul difuzează spre interior, iar dioxidul de carbon spre exterior, continuu, la fiecare respirație. Un gaz mic și slab solubil, precum hidrogenul, urmează aceeași cale bidirecțională. Când sursa inhalată nu mai furnizează hidrogen, gradientul de concentrație care îl atrăgea în sânge se inversează, iar aceeași difuzie care l-a adus începe să îl transporte înapoi, afară, prin aerul expirat.

Acest articol nu va atribui procesului un timp specific de eliminare, deoarece nicio sursă pe care am verificat-o nu măsoară acest lucru la oameni pentru hidrogenul inhalat cu suficientă precizie încât să putem formula o afirmație responsabilă. Mecanismul este însă bine susținut: în lipsa unei căi metabolice care să descompună hidrogenul sau a unui loc de depozitare care să îl rețină, expirația este principala cale prin care acesta părăsește organismul, în concordanță cu inerția sa chimică, nu cu o anumită valoare specifică unui dispozitiv. Această cale comună de eliminare — respirația — explică și de ce aceeași moleculă apare ca semnal măsurabil ori de câte ori organismul își produce singur hidrogenul, următoarea piesă a tabloului.

Hidrogenul pe care intestinul îl produce deja — și cum știm că este acolo

În organismul uman nu există nicio enzimă care să producă hidrogen gazos. Singura sursă din interiorul organismului este fermentația bacteriană, în principal cea în care bacteriile intestinale descompun carbohidrații care nu au fost digerați sau absorbiți complet mai devreme în intestin (sursa: Test respirator cu hidrogen, Wikipedia). La majoritatea oamenilor, această fermentație are loc într-o anumită măsură în cea mai mare parte a timpului, iar hidrogenul produs difuzează în sânge și părăsește organismul prin respirație, pe aceeași cale descrisă mai sus. Testul respirator cu hidrogen există tocmai pentru a detecta acest semnal.

Testul în sine este simplu: se recoltează o probă respiratorie inițială pe nemâncate, pacientul bea un zahăr folosit pentru test — lactuloză, lactoză sau fructoză, în funcție de ce se investighează — apoi se recoltează din nou probe de aer expirat la intervale stabilite, de obicei la fiecare 15–60 de minute, timp de una până la câteva ore, în funcție de testul respectiv. O creștere de aproximativ 20 ppm sau mai mult peste cea mai mică valoare măsurată anterior este, în general, interpretată ca rezultat pozitiv, ceea ce înseamnă că fermentația bacteriană a zahărului respectiv are loc undeva în zona investigată (sursa: Test respirator cu hidrogen, Wikipedia).

Ce măsoară, de fapt, un test respirator pozitiv

Un rezultat pozitiv îi indică medicului că un carbohidrat a ajuns la bacterii intestinale capabile să îl fermenteze și să producă hidrogen, ceea ce este util în investigarea unor probleme precum malabsorbția carbohidraților sau suprapopularea bacteriană a intestinului subțire. Rezultatul nu se referă la o sesiune de inhalare, la un dispozitiv sau la vreun produs cumpărat de cititor — este un instrument de diagnostic bazat pe un proces biologic pe care intestinul îl desfășoară de unul singur, indiferent dacă a fost inhalat sau nu hidrogen. Dacă vrei să afli ce înseamnă un astfel de rezultat pentru sănătatea ta, discută cu un medic; articolul de față nu își propune să îl interpreteze.

Nu intestinul tuturor produce același gaz

Flora intestinală diferă suficient de mult de la o persoană la alta încât hidrogenul să nu fie produs de toată lumea. Aproximativ 35% sau mai mult dintre oameni au bacterii care produc metan în loc de hidrogen sau pe lângă acesta, iar un grup mai mic nu răspunde la test: în timpul testării, aerul expirat nu prezintă o creștere detectabilă nici a hidrogenului, nici a metanului (sursa: Test respirator cu hidrogen, Wikipedia). Diferența ține de speciile bacteriene care fermentează în colonul fiecărei persoane, nu de funcționarea normală sau anormală a digestiei. Este o diferență între comunitățile microbiene intestinale ale populației, nu un indicator de sănătate în sine.

Hidrogenul inhalat și cel intestinal: aceeași moleculă, surse și cantități diferite

Din punct de vedere chimic, nu există nicio diferență între hidrogenul care provine dintr-o canulă și cel care provine din colon. Difuzia printr-o membrană nu ține cont de proveniența moleculei de gaz, așa că plămânii le tratează la fel odată ce acestea ajung în căile respiratorii sau în sânge.

Diferența reală dintre cele două ține de modul și scopul măsurării. Testele respiratorii raportează părți per milion de gaz detectat în aerul expirat, o valoare a concentrației legată de un anumit protocol de diagnostic. Debitul aparatelor de inhalare este exprimat în mililitri pe minut și descrie cantitatea de gaz livrată de dispozitiv, nu concentrația din organism. Niciuna dintre valori nu poate fi convertită în cealaltă, iar un debit nominal mai mare, exprimat în ml/min, nu indică cât hidrogen ajunge în sânge sau în aerul expirat — descrie doar cantitatea de gaz furnizată de aparat într-un minut.

Proporțiile ajută la înțelegerea contextului. Un adult în repaus inspiră și expiră aproximativ 5–8 litri de aer pe minut în timpul respirației obișnuite, iar în cazul unei activități ușoare volumul ajunge la aproximativ 12 L/min (sursa: Volumul respirator pe minut, Wikipedia). Debitul dintr-o sesiune de inhalare, fie că este de câteva sute de mililitri pe minut, fie de câteva ori mai mare, se adaugă la acest schimb continuu de aer; nu îl înlocuiește.

Ce este stabilit și ce nu

Tot ce este descris mai sus — difuzia prin membrana pulmonară, solubilitatea redusă, fermentația bacteriană și testul respirator care detectează hidrogenul — este o chestiune de fiziologie și chimie bine documentată și răspunde la întrebarea fizică la care își propune să răspundă acest articol: ce se întâmplă cu hidrogenul după ce îl inspiri și cum se încadrează în același tablou hidrogenul produs de intestin.

Întrebarea dacă inhalarea hidrogenului produce un anumit rezultat asupra sănătății este distinctă de felul în care gazul circulă fizic prin organism iar articolul de față nu face afirmații cu privire la aceasta. Rezumatele cercetărilor actuale descriu eficacitatea clinică a terapiei cu hidrogen ca nefiind încă stabilită, iar dozele și obiectivele optime rămân neclare (sursa: Terapia cu hidrogen, Wikipedia). Dacă te interesează o prezentare mai amplă a cercetărilor, nu doar mecanismul descris aici, articolul dedicat despre ce este hidrogenul molecular tratează subiectul mai detaliat, iar varianta dizolvată în apă a întrebării, care se comportă diferit față de gazul inhalat, este abordată separat în articolul despre cât timp rămâne hidrogenul în apă.

Înțelegând mecanismul, valorile de pe un aparat de inhalare capătă mai mult sens ca specificații ale dispozitivului, nu ca valori biologice. Aparatul de inhalare de hidrogen Hydrion Zenith oferă șapte niveluri de debit, de la 300 la 1.800 ml/min, fiecare disponibil cu H2 pur sau cu un amestec H2+O2. Acesta este intervalul cantității de gaz furnizate de aparat într-un minut, nu o afirmație despre cum se compară aceasta cu hidrogenul produs deja de intestin sau cât de repede părăsește organismul fiecare dintre ele prin respirație.

Hydrion Titan merge mai departe, până la 3.000 ml/min, ceea ce înseamnă doar o valoare mai mare pentru aceeași specificație exprimată în ml/min, nu o dovadă a unui efect biologic diferit. Dacă vrei să afli despre ventilare și volumele sigure ale încăperii pentru o sesiune, subiectul este tratat într-un articol separat, iar dacă ai nevoie de definițiile unităților — ml/min, LPM, PPM, PEM — le găsești în glosarul pentru inhalare. Pentru o primă prezentare practică a unei sesiuni, ghidul pentru începători despre terapia prin inhalarea hidrogenului este un pas următor potrivit.