Воднева вода або збагачена воднем вода (англ. hydrogen-rich water, скорочено HRW) — це питна вода, насичена молекулярним воднем (H₂) у газоподібному вигляді. Молекули водню в такій воді не утворюють хімічних зв'язків з молекулами води, тому хімічна формула води (H₂O) залишається незмінною.
Воднева вода досліджується як перспективний терапевтичний засіб. У 2007 році японські вчені на чолі з Ікуро Осавою опублікували в журналі Nature Medicine дослідження, в якому було показано, що молекулярний водень діє як вибірковий антиоксидант, вибірково нейтралізуючи цитотоксичні кисневі радикали (гідроксильний радикал •OH та пероксинітрит ONOO−), не вступаючи в реакцію з корисними сигнальними радикалами (перекис водню H₂O₂, супероксид , оксид азоту •NO). Це дозволяє зменшити пошкодження від окиснення, не порушуючи основних залежних від окисно-відновних реакцій сигнальних та метаболічних шляхів у клітині.
Окрім безпосереднього «виловлювання» найбільш реактивних окиснювачів, молекулярний водень також запускає в дію фактор транскрипції Nrf2 та сприяє виробленню ферменту гемоксигенази-1 (HO-1), що, своєю чергою, спричиняє цілий ряд ендогенних антиоксидантних та цитопротекторних реакцій, що, ймовірно, пояснює тривалий захисний вплив після короткочасного впливу водню.
Лікування воднем (у вигляді газу або розчиненого у воді) викликає — завдяки багатонадійливим попереднім результатам, випробуванням та клінічним дослідженням — дедалі більший інтерес у наукових колах. Дійсно, різні дослідження (на тваринних моделях, а потім і на людях) показали, що водень може — навіть у низьких концентраціях — покращувати фізичну працездатність та витривалість; діяльність головного й спинного мозку та печінки; психічне здоров'я; імунну відповідь на коронавірус 2019, полегшувати відновлення після сепсису, а також знижувати ризик серцево-судинних захворювань і порушень обміну речовин та покращувати стійкість до аноксії (ішемії) шляхом зменшення запалення та захисту нейронних ланцюгів,. і до того ж здійснювати вплив, що становить інтерес для досліджень у сфері боротьби зі старінням. Дослідники ще мають провести експерименти з цією водою на більших вибірках, у більш довгостроковій перспективі та з використанням суворих методологій, щоб підтвердити безпечність лікування та краще зрозуміти користь водневої води як допоміжного терапевтичного засобу. Поточні дослідження вивчають механізми, що можуть пояснити спостережувану дію води, збагаченої воднем.
Історія досліджень Вивчення біологічної дії водню має тривалу історію, що сягає кінця XVIII століття. У 1789 році Антуан Лавуазьє разом з асистентом Арманом Сегеном провів досліди із заміною азоту повітря на водень у дихальній сумішці тварин, не виявивши суттєвих негативних наслідків. У 1793 році британський лікар Томас Беддоуз опублікував один із перших звітів про потенційні терапевтичні властивості водню в листі до Еразма Дарвіна. У 1798 році італійський фізик Тіберій Кавалло опублікував працю Нарис про лікувальні властивості штучних газів, у якій, серед іншого, описав досліди з диханням тварин чистим воднем. Тварини, які дихали виключно воднем, повністю позбавленим кисню, виявляли ознаки млявості та тремтіння; ці симптоми були наслідком гострого кисневого голодування — аноксії — а не токсичної дії самого водню, оскільки організм не отримував O₂, необхідного для дихання. Такий стан є формою асфіксії, пов’язаної з витісненням кисню з дихальної суміші. Водночас Кавалло зауважив, що тварини, які дихали воднем, відновлювалися швидше за тих, що зазнавали інших видів газового впливу. Пізніше в тій же праці Кавалло описав і протилежний, терапевтичний ефект: інгаляція суміші водню зі звичайним повітрям (у пропорції приблизно 1:5) приносила швидке полегшення пацієнтам із запаленням легень і сильним кашлем.
Ці ранні дослідження заклали основу для подальшого вивчення пневматичної медицини, зокрема у Пневматичному інституті Бристоля, заснованому Беддоузом 1799 року, де працював молодий Гемфрі Деві.
Попри те що водень як газ відомий з кінця XVIII ст., його можливий вплив на живі організми тривалий час не досліджувався: молекулярний водень вважався біологічно інертним.
У 2007 році в Японії дослідження, опубліковане Ікуро Осавою та колегами під керівництвом Сіґео Ота в журналі Nature Medicine, стало першим, яке продемонструвало (на лабораторних щурах), що молекулярний водень (H2) має вибіркові антиоксидантні властивості, і це дає йому змогу вибірково нейтралізувати гідроксильні вільні радикали (OH•), які є одними з найбільш токсичних для клітин, зберігаючи при цьому інші реактивні форми кисню, необхідні для належного внутрішньоклітинного функціонування (як внутрішньоклітинні посланці під час росту та диференціації клітин).. В ході експерименту автори пошкодили мозок щурів за допомогою ішемічно-реперфузійного ушкодження, яке полягає у тимчасовому позбавленні мозкової тканини кровотоку (ішемія), а потім у його різкому відновленні (реперфузія). Ця процедура спричиняє значне пошкодження клітин, зокрема через окиснювальний стрес та запальну реакцію, які супроводжують реперфузію... Вдихання водню (H2) дієво зменшило ураження мозку завдяки тому, що водень дуже швидко проникає крізь мембрани й таким чином може досягати та нейтралізувати цитотоксичні вільні радикали. Автори дійшли висновку, що водень має антиокиснювальний потенціал, який може мати профілактичне та лікувальне застосування..
Наступного року Осава та його колеги (2008). провели дослідження на людях, в якому перевірили вплив функціонального напою, виготовленого експериментальним шляхом розчинення газоподібного водню у воді під високим тиском. Його випробовували на пацієнтах із цукровим діабетом 2-го типу або з непереносністю глюкози. Поширені медичні розлади, такі як гіпертонія, діабет та атеросклероз, пов'язані з окиснювальним стресом. Хоча розмір вибірки був невеликим, споживання води, збагаченої воднем, виявилося корисним у профілактиці діабету 2 типу..
З того часу цей метод лікування привернув увагу різних дослідницьких груп у всьому світі завдяки своїм потенційним перевагам для здоров’я, і введення водню (H2) шляхом інгаляції зараз «широко вважається корисним нейропротекторним та антиоксидантним терапевтичним методом для пацієнтів з гіпоксично-ішемічним ураженням», причому «без токсичної дії»..
За даними оглядових робіт, станом на 2015 рік у міжнародних рецензованих виданнях було опубліковано понад 321 оригінальну статтю, присвячену біологічним ефектам молекулярного водню. До 2024 р. їх кількість перевищила 2000 публікацій у базах PubMed, Scopus та Web of Science.
Методи отримання
Існує кілька основних способів виробництва водневої води:
Електроліз води — найпоширеніший метод у портативних та стаціонарних генераторах. При цьому електролізується лише 4% води, а решта 96% насичується утвореним воднем, кисень відводиться окремо. Сатурація (інфузія) — метод прямого насичення води газоподібним воднем під тиском, використовується у промислових установках та водневих кулерах. Магнієві таблетки — хімічна реакція металевого магнію з водою з утворенням H₂ та гідроксиду магнію. Цей метод також підвищує вміст іонів магнію у воді.
Молекули водню настільки малі, що вони легко проникають у воду, де розчиняються на певний час, а H2 має «виняткову фармакокінетику, швидко проникаючи крізь клітинні біомембрани й досягаючи субклітинних органел, які опосередковано регулюють гормони та цитокіни через різноманітні шляхи передачі сигналів»..
Воду, збагачену воднем, можна отримати за потреби простим способом шляхом гідролізу, що відбувається, коли порошок, дріт або стрижні з металевого магнію контактують з водою, зазначають Діллон та його колеги (2024), і ця вода, ймовірно, має додатковий ефект зниження серцево-судинної та цереброваскулярної смертності, оскільки вона збагачена магнієм. (відомо, що магній знижує рівень глюкози в печінці щурів, втручаючись у шлях глюконеогенезу). Під час цієї реакції утворюється газоподібний водень (H₂) та гідроксид магнію (Mg(OH)₂), який випадає в осад у твердому стані. Незначне підкислення води слабкою кислотою, такою як оцет або лимонний сік, може прискорити реакцію, зменшуючи утворення Mg(OH)₂, який схильний гальмувати утворення водню. Незначне нагрівання води також сприяє цій реакції.
Ще одним рішенням є виготовлення водневої води безпосередньо перед вживанням: за допомогою портативних генераторів на основі технології SPE/PEM (протонообмінна мембрана) або таблеток металевого магнію, що реагують з водою з утворенням H2 та гідроксиду магнію (Mg(OH)2).
Зберігання та стійкість
Оскільки молекула водню (H2) є найменшою у природі, вона легко проникає крізь більшість матеріалів пакування — зокрема крізь пластик (ПЕТ) і звичайне скло. Тому концентрація водню у воді в пляшках може суттєво знижуватися ще до її вживання. Відповідно до закону Генрі, розчинність газу у воді зростає пропорційно до тиску: зберігання збагаченої воднем води у герметичних алюмінієвих місткостях під підвищеним тиском дозволяє уповільнити втрати водню.
Незалежні тести японського Центру захисту прав споживачів (2016) підтвердили, що у частині досліджених продуктів в пляшках концентрація водню на момент відкриття упаковки виявилась незначною або нульовою. Для забезпечення терапевтичних концентрацій водню рекомендується вживати водневу воду одразу після приготування та уникати зберігання у відкритих місткостях.
Протокол Воду, збагачену воднем, зазвичай вживають внутрішньо, оскільки дієве введення водню шляхом інгаляції вважається складнішим (а водень є вибухонебезпечним газом), а також тому, що водневу воду легко виробляти та транспортувати.. Максимальний рівень водню в крові досягається приблизно за 10 хвилин..
Її можна виробляти різними способами, наприклад за допомогою таблеток, що виділяють водень, спеціальних пристроїв, генераторів води та іонізаторів.
Безпека та регуляторний статус
Молекулярний водень не виявляє відомої токсичності та цитотоксичності навіть у високих концентраціях: він широко застосовується у газових сумішах для глибоководного занурення (до 49 % H2), а в газоподібному вигляді його безпечно вдихають у високих концентраціях до ~80 % для запобігання утворенню артеріальних газових тромбів та «декомпресійної хвороби». Кишківник людини природним чином виробляє від 70 до 140 мл водню на добу завдяки бродінню клітковини кишковою мікрофлорою; при підвищеному споживанні харчових волокон ця кількість може перевищувати 10 л/добу. У 2014 році Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США (FDA) надало молекулярному водню статус GRAS («generally recognized as safe» — загальновизнаний безпечним) як харчовій добавці. В Україні воднева вода наразі не є окремо регульованою категорією та продається або як харчовий продукт, або як побутовий прилад для приготування води.
Препарати металевого магнію для виготовлення водневої води збільшують надходження іонів магнію в організм. З огляду на загальні рекомендації щодо добавок магнію, їх застосування потребує особливої обережності у дітей та пацієнтів із захворюваннями нирок, а під час вагітності й грудного вигодовування — тільки за погодженням з лікарем, оскільки безпеку таких добавок у цих групах не встановлено.
Терапевтична цінність Вода, збагачена воднем, здається, має потенційні переваги для здоров'я людини (при різних захворюваннях., зокрема у сфері психічного здоров'я).. Саме до такого висновку прийшли автори досліджень, проведених протягом кількох десятиліть на тваринних моделях. та на людях: така вода здійснює. антиокиснювальний, протизапальний та запобігальний апоптозу вплив, який вже використовується в комерційних продуктах.