vmireavizВестник медицинского института «РЕАВИЗ». Реабилитация, Врач и ЗдоровьеBulletin of the Medical Institute "REAVIZ" (REHABILITATION, DOCTOR AND HEALTH)2226-762X2782-1579РЕАВИЗ10.20340/vmi-rvz.2021.6.PHYS.2vmireaviz-352Research ArticleФизиологияPhysiologyПерспективы использования молекулярного водорода в экологичной и спортивной медицине (обзор литературы)Prospects for using molecular hydrogen in environmental and sport medicine (literature review)https://orcid.org/0000-0001-9142-0403ЛапинА. А.LapinA. A.

Лапин Анатолий Андреевич, кандидат химических наук, доцент кафедры «Водные биоресурсы и аквакультура»; старший научный сотрудник кафедры «Информационные технологии»; старший научный сотрудник кафедры «Экономика и управления в спорте», Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма

Казань

Kazan

lapinanatol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2232-4754КаратаевО. Р.KarataevO. R.

Каратаев Оскар Робиндарович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационные технологии»; доцент кафедры «Экономика и управления в спорте», Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма

Казань

Kazan

oskar_karataev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0854-0004ГарифуллинИ. Г.GarifullinI. G.

Гарифуллин Ирек Гаязович, директор

Казань

Kazan 

ireknl@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7094-3870ЛитвиновС. Д.LitvinovS. D.

Литвинов Сергей Дмитриевич, профессор, доктор фармацевтических наук, академик МАНЭБ, кафедра естественнонаучных дисциплин

Самара

Samara 

litar21@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5481-2723ЗеленковВ. Н.ZelenkovV. N.

Зеленков Валерий Николаевич, кандидат химических наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник

Москва

Moscow 

zelenkov-raen@mail.ruКазанский государственный энергетический университет; Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИРоссияKazan State Power Engineering University; Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAIRussian FederationКазанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИРоссияKazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAIRussian FederationКлиника экологичной медициныРоссияClinic of Ecological Medicine, LLCRussian FederationМедицинский университет «Реавиз»РоссияMedical University "Reaviz"Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растенийРоссияAll-Russian Research Institute of Medicinal and Aromatic PlantsRussian Federation202107122021063341Copyright © Лапин А.А., Каратаев О.Р., Гарифуллин И.Г., Литвинов С.Д., Зеленков В.Н., 20212021Лапин А.А., Каратаев О.Р., Гарифуллин И.Г., Литвинов С.Д., Зеленков В.Н.Lapin A.A., Karataev O.R., Garifullin I.G., Litvinov S.D., Zelenkov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.reaviz.ru/jour/article/view/352

Актуальность исследований молекулярного водорода в мире значительно увеличились, так как он оказался чрезвычайно уникальным реагентом, поскольку обладает способностью действовать на клеточном уровне. Водород способен преодолевать гематоэнцефалический барьер, проникать в митохондрии и другие области клеток, где он проявляет антиоксидантные, антиапоптотические, противовоспалительные и цитопротективные свойства. Целью научного обзора является теоретическое обоснование современного состояния применения молекулярного водорода и водородной воды в экологичной и спортивной медицине. Для этого предоставлены доказательства относительно влияния потребления молекулярного водорода и водородной воды на изменения физиологических и биохимических параметров с учетом окислительного стресса, вызванного физическими нагрузками. Кроме того, в настоящем обзоре освещаются возможные будущие направления в этой области исследований.

The relevance of research on molecular hydrogen in the world has increased significantly, since it turned out to be an extremely unique reagent, since it has the ability to act at the cellular level. Hydrogen is able to cross the blood-brain barrier, penetrate into mitochondria and other areas of cells, where it exhibits antioxidant, anti-apoptotic, anti-inflammatory and cytoprotective properties. The aim of the scientific review is to theoretically substantiate the current state of the use of molecular hydrogen and hydrogen water in environmentally friendly and sports medicine. For this, evidence has been provided regarding the effect of consumption of molecular hydrogen and hydrogen water on changes in physiological and biochemical parameters, taking into account the oxidative stress caused by exercise. In addition, this review highlights possible future directions in this area of research.

молекулярный водородантиоксидантные свойстваэкологичная медицинаспортивная медицинаоксидативный стресстерапевтический антиоксидантцитотоксические кислородные радикалыmolecular hydrogenantioxidant propertiesenvironmentally friendly medicinesports medicineoxidative stresstherapeutic antioxidantcytotoxic oxygen radicalsИсследование проводилось без спонсорской поддержки.This research received no external funding.ReferencesOstoich S.M. Molecular hydrogen in sports medicine: new therapeutic perspectives. International Journal of Sports Medicine. 2015;36(4):273-279. https://doi.org/10.1186/1476-5918-8-1Ostoich S.M. Molecular hydrogen in sports medicine: new therapeutic perspectives. International Journal of Sports Medicine. 2015;36(4):273-279. https://doi.org/10.1186/1476-5918-8-1Kawamura T., Higashida K., Muraoka I. Application of Molecular Hydrogen as a Novel Antioxidant in Sports Science. Oxid Med Cell Longev. 2020;2020. https://doi.org/10.1155/2020/2328768. Hindawi.com. Article ID2328768Kawamura T., Higashida K., Muraoka I. Application of Molecular Hydrogen as a Novel Antioxidant in Sports Science. Oxid Med Cell Longev. 2020;2020. https://doi.org/10.1155/2020/2328768. Hindawi.com. Article ID2328768Huang C.S., Kawamura T., Toyoda Y. and Nakao A. Recent advances in hydrogen research as a therapeutic medical gas. Free Radical Research. 2010;44(9):971-982. https://doi.org/10.3109/10715762.2010.500328Huang C.S., Kawamura T., Toyoda Y. and Nakao A. Recent advances in hydrogen research as a therapeutic medical gas. Free Radical Research. 2010;44(9):971-982. https://doi.org/10.3109/10715762.2010.500328Dixon B.J., Tang J., Zhang J.H. The evolution of molecular hydrogen: a noteworthy potential therapy with clinical significance. Medical Gas Research. 2013;3(1):10. https://doi.org/10.1186/2045-9912-3-10Dixon B.J., Tang J., Zhang J.H. The evolution of molecular hydrogen: a noteworthy potential therapy with clinical significance. Medical Gas Research. 2013;3(1):10. https://doi.org/10.1186/2045-9912-3-10Ohta S. Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medical gas: initiation, development and potential of hydrogen medicine. Pharmacology & Therapeutics. 2014;144(1):1-11. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2014.04.006Ohta S. Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medical gas: initiation, development and potential of hydrogen medicine. Pharmacology & Therapeutics. 2014;144(1):1-11. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2014.04.006Ichihara M., Sobue S., Ito M., Ito M., Hirayama M., Ohno K. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen - comprehensive review of 321 original articles. Medical Gas Research. 2015;5(12):1-21. https://doi.org/10.1186/s13618-015-0035-1Ichihara M., Sobue S., Ito M., Ito M., Hirayama M., Ohno K. Beneficial biological effects and the underlying mechanisms of molecular hydrogen - comprehensive review of 321 original articles. Medical Gas Research. 2015;5(12):1-21. https://doi.org/10.1186/s13618-015-0035-1Ge L., Yang M., Yang N. N., Yin X. X., Song W. G. Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases. Oncotarget. 2017;8(60):102653-102673. https://doi.org/10.18632/oncotarget.21130Ge L., Yang M., Yang N. N., Yin X. X., Song W. G. Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases. Oncotarget. 2017;8(60):102653-102673. https://doi.org/10.18632/oncotarget.21130Iuchi K., Kamimura N., Nishimaki K., Imoto A. Molecular hydrogen regulates gene expression by modifying the free radical chain reaction-dependent generation of oxidized phospholipid mediators. Scientific Reports. 2016;6(1):18971. https://doi.org/10.1038/srep18971Iuchi K., Kamimura N., Nishimaki K., Imoto A. Molecular hydrogen regulates gene expression by modifying the free radical chain reaction-dependent generation of oxidized phospholipid mediators. Scientific Reports. 2016;6(1):18971. https://doi.org/10.1038/srep18971Рахманин Ю.А., Егорова Н.А., Михайлова Р.И. и др. Молекулярный водород: биологическое действие, возможности применения в здравоохранении (обзор). Гигиена и Санитария. 2019;98(4)359-365. https://doi.org/10/18821/0016-9900-2019-98-4-359-365Rakhmanin Yu. A., Egorova N. A., Mikhailova R.I. et al. Molecular hydrogen: biological action, possibilities of application in healthcare (review). Hygiene & Sanitation (Russian Jornal). 2019;98(4):359-365. https://doi.org/10/18821/0016-9900-2019-98-4-359-365 (In Russ).Чепур С.В., Плужников Н.П., Хурцилава О.Г. и др. Биологические эффекты молекулярного водорода и возможности его применения в клинической практике. Успехи современной биологии. 2017;137(3):311-318.Chepur S.V., Pluzhnikov N.P., Khurtsilava O.G. et al. Biological effects of molecular hydrogen and the possibility of its use in clinical practice. Successes of modern biology. 2017;137(3):311-318 (In Russ).Kosuke A., Atsunori N., Takako A., et all, Pilot study: Effects of drinking hydrogen-rich water on muscle fatigue caused by acute exercise in elite athletes. Med Gas Res. 2012;2(12). https://doi.org/10.1186/2045-9912-2-12Kosuke A., Atsunori N., Takako A., et all, Pilot study: Effects of drinking hydrogen-rich water on muscle fatigue caused by acute exercise in elite athletes. Med Gas Res. 2012;2(12). https://doi.org/10.1186/2045-9912-2-12Barr S. I. Effects of dehydration on exercise performance. Can J Appl Physiol. 1999;24(2):164-172. https://doi.org/10.1139/h99-014Barr S. I. Effects of dehydration on exercise performance. Can J Appl Physiol. 1999;24(2):164-172. https://doi.org/10.1139/h99-014Лапин А.А., Чугунов Ю.В., Филиппов С.Д. Суммарная антиоксидантная активность водных систем, насыщенных водородом. Бутлеровские сообщения. 2015;44(12):61-66. ROI: jbc-01/15-44-12-61Lapin A.A., Chugunov Yu.V., Filippov S.D. The total antioxidant activity of the aqueous systems, saturated with hydrogen. Butlerov Communications. 2015;44(12):61-66. ROI: jbc-02/15-44 (In Russ).Lapin A.A., Filippov S.D., Zelenkov V.N., Kalayda A.A. Biochemical effect sofmolecular hydrogenin aqueous-systems. International Scientific and Practical Conference: Water Power Energy Forum 2018 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 288 (2019) 012054 IOP Publishing https://doi.org/10.1088/1755-1315/288/1/012054Lapin A.A., Filippov S.D., Zelenkov V.N., Kalayda A.A. Biochemical effect sofmolecular hydrogenin aqueous-systems. International Scientific and Practical Conference: Water Power Energy Forum 2018 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 288 (2019) 012054 IOP Publishing https://doi.org/10.1088/1755-1315/288/1/012054Лапин А.А., Хачатрян А.П. Антиоксидантные свойства водных сред с молекулярным водородом. Часть 2. Обоснование применения ёмкостей «Акваспектр» для насыщения водных сред активным водородом с использованием биохимического показателя суммарной антиоксидантной активности. Бутлеровские сообщения. 2020;61(3):59-65. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/20-61-2-3-59Lapin A.A., Khachatryan A.P. Antioxidant properties of aqueous media with molecular hydrogen. Part 2. Justification for the use of “Aquaspectrum” containers for saturation of aqueous media with active hydrogen using a biochemical indicator of total antioxidant activity. Butlerov Communications. 2020;61(3):59-65. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/20-61-2-3-59 (In Russ).Лапин А.А., Чугунов Ю.В. Влияние температуры на антиоксидантную активность воды. Бутлеровские сообщения. 2012;30(6):113-119. ROI: jbc-01/12-30-6-113Lapin A.A., Chugunov Yu.V. Effect of temperature on the antioxidant activity of water. Butlerov Communications. 2012;30(6):113-119. ROI: jbc-02/12-30-6-113 (In Russ).Лапин А.А., Гарифуллин И.Г., Литвинов С.Д., Зеленков В.Н. Антиоксидантные свойства водных сред с молекулярным водородом и их применение в экологичной медицине. Вестник медицинского института «Реавиз»: реабилитация, врач и здоровье. Изд-во: Медицинский университет «Реавиз» (Самара). 2020;44(2):13-20. eLIBRARY ID: 43327447Lapin A.A., Garifullin I.G., Litvinnov S.D. and Zelenkov V.N. Antioxidant properties of aqueous media with molecular hydrogen and their use in eco friendly medicine. Bulletin of the Medical Institute "Reaviz": rehabilitation, doctor and health. Publishing house: Medical University "Reaviz "(Samara). 2020;44(2):13-20. eLIBRARY ID: 43327447 (In Russ).Каратаев О.Р., Лапин А.А., Зеленков В.Н. Современное состояние электрохимических методов анализа для исследования водных систем. Бутлеровские сообщения. 2021;67(8):89-97. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-B/21-1-2-5Karataev O.R., Lapin A.A., Zelenkov V.N. The current state of electrochemical methods of analysis for the study of water systems. Butlerov Communications. 2021;67(8):89-97. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-B/21-1-2-5 (In Russ).Dobashi S., Takeuchi K, Koyama K. Hydrogen-rich water suppresses the reduction in blood total antioxidant capacity induced by 3 consecutive days of severe exercise in physically active males. Med Gas Res. 2020; 10(1):21-26. https://doi.org/10.4103/2045-9912.279979. PMID: 32189665Dobashi S., Takeuchi K, Koyama K. Hydrogen-rich water suppresses the reduction in blood total antioxidant capacity induced by 3 consecutive days of severe exercise in physically active males. Med Gas Res. 2020; 10(1):21-26. https://doi.org/10.4103/2045-9912.279979. PMID: 32189665Lee N.H. and Son Ch.G. Fatigue severity of patients with idiopathic chronic fatigue compared to healthy subjects. Journal of Traditional Chinese Medicine. 2012;32(3):355-357. https://doi.org/10.1016/S0254-6272(13)60037-0Lee N.H. and Son Ch.G. Fatigue severity of patients with idiopathic chronic fatigue compared to healthy subjects. Journal of Traditional Chinese Medicine. 2012;32(3):355-357. https://doi.org/10.1016/S0254-6272(13)60037-0Водородная вода для спортсменов, польза и эффект [Электронный ресурс]. – URL: https://h2voda.com/vodorodnaya-voda-dlya-sportsmenov/ (Дата обращения 23.08.2021)Hydrogen water for athletes, benefits and effect [Electronic resource]. – URL: https://h2voda.com/vodorodnaya-voda-dlya-sportsmenov/ (Accessed 23.08.2021) (In Russ).H2 для спортсменов. Последние научные исследования о пользе водорода для спортсменов. Правильная гидратация для спортсменов [Электронный ресурс]. – URL: https://h2fxwater.ru/h2-dlya-sporta/ (Дата обращения 23.08.2021)H2 for athletes. The latest scientific research on the benefits of hydrogen for athletes. Proper hydration for athletes [Electronic resource]. – URL: https://h2fxwater.ru/h2-dlya-sporta/ (Accessed 23.08.2021) (In Russ).Norheim K.B., Jonsson G. and Omdal R. Biological mechanisms of chronic fatigue. Rheumatology (Oxford, England). 2011;50(6):1009-1018. https://doi.org/10.1093/rheumatology/keq454Norheim K.B., Jonsson G. and Omdal R. Biological mechanisms of chronic fatigue. Rheumatology (Oxford, England). 2011;50(6):1009-1018. https://doi.org/10.1093/rheumatology/keq454Ara J., Fadriquela A., Ahmed M.D.F. et all. Hydrogen Water Drinking Exerts Antifatigue Effects in Chronic Forced Swimming Mice via Antioxidative and Anti-Inflammatory Activities. BioMed Research International. 2018;2018:1-9. https://doi.org/10.1155/2018/2571269Ara J., Fadriquela A., Ahmed M.D.F. et all. Hydrogen Water Drinking Exerts Antifatigue Effects in Chronic Forced Swimming Mice via Antioxidative and Anti-Inflammatory Activities. BioMed Research International. 2018;2018:1-9. https://doi.org/10.1155/2018/2571269Ohsawa M., Ishikawa K. Takahashi et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine. 2007;13(6):688-694. https://doi.org/10.1038/nm1577Ohsawa M., Ishikawa K. Takahashi et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine. 2007;13(6):688-694. https://doi.org/10.1038/nm1577Nakashima-Kamimura N., Mori T., Ohsawa I., Asoh S., and Ohta S. Molecular hydrogen alleviates nephrotoxicity induced by an anti-cancer drug cisplatin without compromising antitumor activity in mice. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 2009;64(4):753-761. https://doi.org/10.1007/s00280-008-0924-2Nakashima-Kamimura N., Mori T., Ohsawa I., Asoh S., and Ohta S. Molecular hydrogen alleviates nephrotoxicity induced by an anti-cancer drug cisplatin without compromising antitumor activity in mice. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 2009;64(4):753-761. https://doi.org/10.1007/s00280-008-0924-2Sato Y., Kajiyama S., Amano A., Kondo Y., Sasaki T. and Handa S. Biochemical and Biophysical Research Communications. Hydrogen-rich pure water prevents superoxide formation in brain slices of vitamin C-depleted SMP30/GNL knockout mice. PubMed. 2008;375(3):346-350. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2008.08.020Sato Y., Kajiyama S., Amano A., Kondo Y., Sasaki T. and Handa S. Biochemical and Biophysical Research Communications. Hydrogen-rich pure water prevents superoxide formation in brain slices of vitamin C-depleted SMP30/GNL knockout mice. PubMed. 2008;375(3):346-350. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2008.08.020Kawamura T., Gando Y., Takahashi M., Hara R., Suzuki K., Muraoka I. Effects of hydrogen bathing on exercise-induced oxidative stress and delayed-onset muscle soreness. Japanese Journal of Physical Fitness and Sports Medicine. 2016;65(3):297-305. https://doi.org/10.7600/jspfsm.65.297Kawamura T., Gando Y., Takahashi M., Hara R., Suzuki K., Muraoka I. Effects of hydrogen bathing on exercise-induced oxidative stress and delayed-onset muscle soreness. Japanese Journal of Physical Fitness and Sports Medicine. 2016;65(3):297-305. https://doi.org/10.7600/jspfsm.65.297Todorovic N., Javorac D., Stajer V., Ostojic S.M. et al. The effect of Supersaturated Hydrogen-Rich Water Bathing on Biomarkers of Muscular Damage and Soreness Perception in Young Men Subjected to High-Intensity Eccentric Exercise. J. Sports Med (Hindawi Publ Corp). 2020;1(5):8836070. https://doi.org/10.1155/2020/8836070Todorovic N., Javorac D., Stajer V., Ostojic S.M. et al. The effect of Supersaturated Hydrogen-Rich Water Bathing on Biomarkers of Muscular Damage and Soreness Perception in Young Men Subjected to High-Intensity Eccentric Exercise. J. Sports Med (Hindawi Publ Corp). 2020;1(5):8836070. https://doi.org/10.1155/2020/8836070Kato Sh., Saitoh Y., Iwai K., Miwa N. Hydrogen-rich electrolyzed warm water represses wrinkle formation against UVA ray together with type-I collagen production and oxidative-stress diminishment in fibroblasts and cell-injury prevention in keratinocytes. J. Photochem Photobiol B. 2012;106:24-33. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2011.09.006Kato Sh., Saitoh Y., Iwai K., Miwa N. Hydrogen-rich electrolyzed warm water represses wrinkle formation against UVA ray together with type-I collagen production and oxidative-stress diminishment in fibroblasts and cell-injury prevention in keratinocytes. J. Photochem Photobiol B. 2012;106:24-33. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2011.09.006

The authors declare that there are no conflicts of interest present.