Vliv molekulárního vodíku na výkon

Schopnost této malé molekuly s podstatným antioxidačním a protizánětlivým potenciálem snadno procházet buněčnými membránami a biologickými bariérami, je potenciálně použitelná jako terapie nejen pro téměř každou lidský nemoc, ale také jako nástroj zvyšující výkon. [1] Studie naznačují, že vodík (H2) může nabídnout výhody v oblasti sportovní medicíny tím, že zlepšuje vitální kapacitu plic a kardiovaskulární výkon [2,3], zvýšuje funkci mitochondrií, které produkují a uvolňují energi [4,5], snížuje nárůst kyseliny mléčné vyvolané cvičením [6], zvýšuje vytrvalost a sílu [7, 8] a podporuje zotavení po úrazu nebo přetrénování [9]. Hodně z těchto tvrzení bylo klinicky pozorováno v randomizovaných, *double blinded, placebem kontrolovaných studiích (RDBPCT).

* double blinded studie – zúčastněný subjekt a ani vědci neví, kdy přesně byla podána experimentální medikace popř. postup

Kardiovaskulární funkce, výkon a molekulární vodík

Několik studií ukázalo, že H2 zlepšuje kardiovaskulární parametry související s cvičením.

V první z těchto RDBPCT byl zdravým ženám ve středním věku trpící s nadváhou poskytnut 1 litr vody bohaté na H2 denně po dobu 28 dnů, přičemž byl prováděn zátěžový test s rostoucí intenzitou vždy před a na konci intervence. [2] Na konci sledovaného období měly pacientky užívající H2 ve srovnání s placebem významně vyšší *VO2 max, čas do vyčerpání a tak toho dokázali odcvičit více.

*VO2 max je maximální rychlost spotřeby kyslíku měřená během cvičení s rostoucí intenzitou.

Při druhém RDBPCT konzumovaly testované osoby tablety produkující H2 (nebo placebo) vždy večer a 30 minut před stupňujícím se cvičením na běžeckém pásu vedoucím až k jejich úplnému vyčerpání. [3]. Pro tuto studii byli využiti mladí zdraví lidé. Ačkoli se maximální srdeční a respirační frekvence a VO2 max ve srovnání s placebem významně nelišily, průměrná srdeční frekvence a respirační frekvence byla po konzumaci H2 významně nižší.

Další výzkum také naznačuje, že suplementace H2 může zlepšit vytrvalost. V jedné studii byly trénováným mužským cyklistům poskytnuty denně 2 litry vody bohatou na H2 po dobu 2 týdnů. Test se skládal z 10 tříminutových částí s různou intenzitou a byl prováděn před a po dokončení jednotlivých částí [10] U těch, kteří dostávali vodu bohatou na H2, zůstal maximální výkon během studie nezměněn. Zatímco těm, co pili placebo vodu, se maximální výkon snížil zejména v posledních 3 částech. Ostatní parametry nebyly významně změněny. Další větší dvoudílná studie se zaměřila na trénované a netrénované individuály. Voda bohatá na H2 byla podána 10 nebo 30 minut před středně intenzivním cvičením na rotopedu. [7] V obou částech této studie došlo po konzumaci vody k významnému zlepšení únavy ve srovnání s placebem.

Některé z těchto účinků mohou být způsobeny snížením hladiny kyseliny mléčné při konzumaci H2. Zlepšením mitochondriální funkce může dojít k poklesu laktátu, protože svalové buňky jsou schopny lépe uspokojovat energetické nároky prostřednictvím mitochondriální funkce ATP než přechodem na anaerobní metabolismus, který vede k produkci kyseliny mléčné. [4,11]

V několika studiích na lidech bylo při konzumaci vody bohaté na molekulární vodík prokázáno snížení typického zvýšení hladin kyseliny mléčné po cvičení. [6,12] Tuto teorii takré podporuje snížení poměru laktát:pyruvát u jedinců s mitochondriálním onemocněním po 12 týdnech suplementace HRW (hydrogen-rich water = voda bohatá na vodík). [13]

Molekulární vodík a zotavení po cvičení/zranění

Produkce reaktivních forem kyslíku je součástí přirozené reakce těla na fyzický trénink a hraje důležitou roli během zvyšování výkonu při pravidelném cvičení. [15] Když však množství reaktivních forem kyslíku překročí hranice hormetického efektu (efekt, ve kterém vyvolávají pozitivní účinky), pak přispívají k poškození svalů, únavě a bolesti. [16,17] Neexistuje standardní přijatý přístup k určení, na jaké úrovni jsou pozitivní účinky překročeny, ale existuje debata o tom, kdy a nakolik je antioxidační podpora prospěšná pro atletický trénink. [18] Mnoho studií podpořilo fakt, že příjem antioxidantů pomáhá zlepšit zotavení a snižuje opožděnou bolest svalů [19-22] Antioxidant H2 je jedinečný v tom, že primárně reaguje s vysoce reaktivními a toxickými hydroxylovými (OH) a peroxynitritovými (ONOO-) radikály. Menší účinek má na slabší oxidanty, jako je oxid dusnatý (NO) a peroxid vodíku (H2O2), které jsou důležité pro normální imunitní odpověď a buněčnou signalizaci. [23,24] Ačkoli H2 nemá velký vliv na neutralizaci NO a H2O2, bylo prokázáno, že snižuje jejich nadměrnou produkci. [25,26] Bylo také prokázáno, že H2 snižuje hladinu mnoha zánětlivých cytokinů, včetně faktoru nekrózy nádorů alfa (TNF-α – podílí se na rozšíření cév, tvorbě otoků, reguluje srážení krve, přispívá k oxidačnímu stresu v místech zánětu) [27,28], který hraje roli také v opožděné bolesti svalů. [29] U zvířat, která během cvičení vdechovala vzduchu s 2% H2, se výrazně změnšil nárust TNF-α, IL-6 (interleukin-6 – nadprodukce IL-6 je spojena se stárnutím, chronickým zánětem, rakovinou a závažnými virovými infekcemi), thiobarbiturické kyselé reaktivní druhy (vedlejší produkt peroxidace lipidů – proces, kdy volné radikály „kradou“ elektrony lipidům v buněčných membránách, což vede k poškození buněk) a zvýšil množství superoxidu dismutáza (důležitý, tělu vlastní enzym a antioxidant, který přeměňuje superoxidový radikál na méně toxický peroxid vodíku). [30] Tyto skutečnosti naznačují, že molekulární vodík může pomoci vyrovnat reakci zánětlivého a oxidačního stresu po cvičení.

Studie na lidech zkoumaly účinky HRW na snížení opožděné bolesti svalů a zlepšení zotavení po úrazu. V jedné z těchto studií se zdraví mladí muži zúčastnili sjezdového běhu (8% sklon, 75% VO2 max po dobu 30 minut), po kterém se naložili na 20 minut po dobu šesti dnů do lázně buď s HRW nebo placebem. [31] Přestože lázeň H2 neměla žádný účinek na ukazatele oxidačního stresu nebo zánětu, tak těm, co se koupali v HRW, se výrazně snížily opožděné bolesti svalů. Ve druhé z těchto studií byli léčeni mužští profesionální sportovci s akutním poraněním měkkých tkání po dobu dvou týdnů jednou ze tří alternativ: tradiční léčba poranění měkkých tkání, tradiční léčba + orální příjem tablet produkujících H2 a tradiční léčba + tablety + lázeň ve vodě s HW několikrát denně. [9] Obě skupiny užívající H2 měly významně větší zlepšení rozsahu pohybu postiženého kloubu než kontrolní skupina (pouze tradiční léčba), zatímco u H2 bylo také pozorováno významné snížení viskozity plazmy, což je ukazatel zánětu. [32]

Zdroje
  1. Ostojic SM. Molecular hydrogen in sports medicine: new therapeutic perspectives. Int J Sports Med. 2015 Apr;36(4):273-9.
  2. Ostojic S, et al. 28-days hydrogen-rich water supplementation affects exercise capacity in mid-age overweight women. ASCM Poster Presentation. 2018 Jun 15;7.
  3. LeBaron TW, et al. Acute Supplementation with Molecular Hydrogen Benefits Submaximal Exercise Indices. Randomized, Double-Blinded, Placebo-Controlled Crossover Pilot Study. J Lifestyle Med. 2019 Jan;9(1):36-43.
  4. LeBaron TW, et al. Hydrogen gas: from clinical medicine to an emerging ergogenic molecule for sports athletes. Can J Physiol Pharmacol. 2019 Sep;97(9):797-807.
  5. Wang L, et al. Hydrogen-rich water inhibits mitochondrial oxidative stress and inflammation in the skeletal muscle after eccentric exercise. Chinese J Tissue Eng Res. 2015 Jan 1(29):4682-7.
  6. Aoki K, et al. Pilot study: Effects of drinking hydrogen-rich water on muscle fatigue caused by acute exercise in elite athletes. Med Gas Res. 2012 Jul 12;2:12.
  7. Mikami T, et al. Drinking hydrogen water enhances endurance and relieves psychometric fatigue: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. Can J Physiol Pharmacol. 2019 Sep;97(9):857-862.
  8. Korovljev D, et al. Hydrogen inhalation positively affects cardiometabolic risk factors in men and women aged 65 years or older: a preliminary report. European Geriatric Medicine. 2018 Oct 1;9(5):729-30.
  9. Ostojic SM, et al. Effectiveness of oral and topical hydrogen for sports-related soft tissue injuries. Postgrad Med. 2014 Sep;126(5):187-95.
  10. Da Ponte A, et al. Effects of hydrogen rich water on prolonged intermittent exercise. J Sports Med Phys Fitness. 2018 May;58(5):612-621.
  11. Phypers B, Pierce JT. Lactate physiology in health and disease. Cont Ed Anaesthesia, Crit Care & Pain. 2006 Jun 1;6(3):128-32.
  12. Drid P, et al. Is molecular hydrogen beneficial to enhance post-exercise recovery in female athletes? Science & Sports. 2016 Sep 1;31(4):207-13.
  13. Ito M, et al. Open-label trial and randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover trial of hydrogen-enriched water for mitochondrial and inflammatory myopathies. Med Gas Res. 2011 Oct 3;1(1):24.
  14. Ostojic SM, Stojanovic MD. Hydrogen-rich water affected blood alkalinity in physically active men. Res Sports Med. 2014;22(1):49-60.
  15. Gomez-Cabrera MC, et al. Redox modulation of mitochondriogenesis in exercise. Does antioxidant supplementation blunt the benefits of exercise training? Free Radic Biol Med. 2015 Sep;86:37-46.
  16. Radak Z, et al. Exercise, oxidative stress and hormesis. Ageing Res Rev. 2008 Jan;7(1):34-42.
  17. Peake J, et al. Characterization of inflammatory responses to eccentric exercise in humans. Exerc Immunol Rev. 2005;11:64-85.
  18. Kawamura T, Muraoka I. Exercise-Induced Oxidative Stress and the Effects of Antioxidant Intake from a Physiological Viewpoint. Antioxidants (Basel). 2018 Sep 5;7(9).
  19. Thompson D, et al. Prolonged vitamin C supplementation and recovery from demanding exercise. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2001 Dec;11(4):466-81.
  20. Ranchordas MK, et al. Antioxidants for preventing and reducing muscle soreness after exercise. Cochrane Database Syst Rev. 2017 Dec 14;12:CD009789.
  21. Bryer SC, Goldfarb AH. Effect of high dose vitamin C supplementation on muscle soreness, damage, function, and oxidative stress to eccentric exercise. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2006 Jun;16(3):270-80.
  22. Chou CC, et al. Short-Term High-Dose Vitamin C and E Supplementation Attenuates Muscle Damage and Inflammatory Responses to Repeated Taekwondo Competitions: A Randomized Placebo-Controlled Trial. Int J Med Sci. 2018 Jul 30;15(11):1217-1226.
  23. Ohsawa I, et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med. 2007 Jun;13(6):688-94.
  24. Matei N, et al. Emerging mechanisms and novel applications of hydrogen gas therapy. Med Gas Res. 2018 Sep 25;8(3):98-102.
  25. Sakai T, et al. Hydrogen Indirectly Suppresses Increases in Hydrogen Peroxide in Cytoplasmic Hydroxyl Radical-Induced Cells and Suppresses Cellular Senescence. Int J Mol Sci. 2019 Jan 21;20(2).
  26. Tamaki N, et al. Hydrogen-Rich Water Intake Accelerates Oral Palatal Wound Healing via Activation of the Nrf2/Antioxidant Defense Pathways in a Rat Model. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:5679040.
  27. Zheng X, et al. Hydrogen-rich saline protects against intestinal ischemia/reperfusion injury in rats. Free Radic Res. 2009 May;43(5):478-84.
  28. Liu Q, et al. Hydrogen-rich saline protects against liver injury in rats with obstructive jaundice. Liver Int. 2010 Aug;30(7):958-68.
  29. Borghi SM, et al. Role of TNF-α/TNFR1 in intense acute swimming-induced delayed onset muscle soreness in mice. Physiol Behav. 2014 Apr 10;128:277-87.
  30. Nogueira JE, et al. Molecular hydrogen reduces acute exercise-induced inflammatory and oxidative stress status. Free Radic Biol Med. 2018 Dec;129:186-193.
  31. Kawamura T, et al. Effects of hydrogen bathing on exercise-induced oxidative stress and delayed-onset muscle soreness. Jpn J Phys Fit Sport Med. 2016;65:297–305.
  32. Késmárky G, et al. Plasma viscosity: a forgotten variable. Clin Hemorheol Microcirc. 2008;39(1-4):243-6.