RESUMO

Introdução: O hidrogênio molecular tem se destacado como uma molécula bioativa capaz de modular processos fundamentais para a integridade neural, incluindo estresse oxidativo, neuroinflamação e plasticidade sináptica. Estudos recentes sugerem que seu uso pode contribuir para a regeneração neural e para a melhora do desempenho cognitivo em diferentes contextos clínicos e experimentais. Objetivo: Analisar as evidências científicas publicadas a partir de 2020 sobre os efeitos do hidrogênio molecular na plasticidade neural e no desempenho cognitivo, identificando seus mecanismos de ação, benefícios e potenciais aplicações terapêuticas. Métodos: Realizou-se uma revisão integrativa nas bases PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science, ScienceDirect e SciELO, selecionando estudos publicados entre 2020 e 2025. Foram incluídos estudos experimentais, clínicos e revisões que investigaram a ação do hidrogênio molecular sobre parâmetros cognitivos e mecanismos neurais. Os dados foram organizados em matriz analítica e sintetizados em eixos temáticos. Resultados: Vinte estudos atenderam aos critérios de inclusão. Os achados demonstraram que o hidrogênio molecular reduz estresse oxidativo e neuroinflamação, protege a barreira hematoencefálica, estimula a neurogênese, preserva sinapses e melhora diferentes domínios cognitivos. Evidências clínicas mostraram benefícios na memória, atenção, velocidade de processamento e desaceleração do comprometimento cognitivo leve. Conclusão: O hidrogênio molecular apresenta potencial terapêutico relevante para a promoção da plasticidade neural e para a melhora do desempenho cognitivo. Embora os resultados sejam promissores, destaca-se a necessidade de ensaios clínicos mais amplos, padronizados e de longa duração para consolidar seu uso na prática clínica.

Palavras-chave: Hidrogênio; Neuroplasticidade; Cognição; Estresse Oxidativo; Doenças Neurodegenerativas.

ABSTRACT

Introduction: Molecular hydrogen has emerged as a bioactive molecule capable of modulating key processes involved in neural integrity, including oxidative stress, neuroinflammation, and synaptic plasticity. Recent studies suggest that its use may contribute to neural regeneration and improve cognitive performance in a variety of clinical and experimental contexts. Objective: To analyze scientific evidence published since 2020 on the effects of molecular hydrogen on neural plasticity and cognitive performance, identifying mechanisms of action, therapeutic benefits, and potential clinical applications. Methods: An integrative review was conducted in the PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science, ScienceDirect, and SciELO databases, selecting studies published between 2020 and 2025. Experimental studies, clinical trials, and reviews evaluating the effects of molecular hydrogen on cognitive parameters and neural mechanisms were included. Data were organized into an analytical matrix and synthesized into thematic categories. Results: Twenty studies met the eligibility criteria. Findings demonstrated that molecular hydrogen reduces oxidative stress and neuroinflammation, protects the blood–brain barrier, stimulates neurogenesis, preserves synaptic integrity, and improves multiple cognitive domains. Clinical evidence showed benefits in memory, attention, processing speed, and attenuation of mild cognitive impairment progression. Conclusion: Molecular hydrogen shows relevant therapeutic potential for promoting neural plasticity and improving cognitive performance. Although promising, the evidence highlights the need for larger, standardized, and long-term clinical trials to support its incorporation into clinical practice.

Keywords (MeSH): Hydrogen; Neuroplasticity; Cognition; Oxidative Stress; Neurodegenerative Diseases.

INTRODUÇÃO

O hidrogênio molecular (H₂) tem se destacado como uma das principais inovações terapêuticas na área da neurociência aplicada e da medicina regenerativa. A capacidade dessa molécula de atuar como antioxidante seletivo, neutralizando espécies reativas de oxigênio altamente tóxicas, como o radical hidroxila e o peroxinitrito, despertou interesse crescente para seu uso no sistema nervoso central. Evidências experimentais e clínicas indicam que o H₂ exerce efeitos anti-inflamatórios, antiapoptóticos e moduladores de vias celulares envolvidas na homeostase neural, o que o posiciona como um agente com potencial para favorecer a plasticidade neuronal e a recuperação funcional em diferentes condições neurológicas [1,19].

A plasticidade neural, entendida como a capacidade do sistema nervoso de reorganizar sua estrutura e suas funções em resposta a estímulos internos e externos, é fundamental para processos de aprendizado, memória, reparação tecidual e manutenção da cognição ao longo da vida. Em diversas condições clínicas, como doenças neurodegenerativas, encefalopatias inflamatórias, lesões isquêmicas e envelhecimento cerebral, ocorre aumento significativo do estresse oxidativo e da neuroinflamação, o que compromete a integridade sináptica e reduz a eficiência dos circuitos cognitivos. A introdução do hidrogênio molecular como intervenção terapêutica tem demonstrado benefícios diretos sobre esses mecanismos patológicos, com redução de citocinas inflamatórias, diminuição da ativação de microglia, melhora da função mitocondrial e preservação da morfologia neuronal [1,4,6].

Estudos em modelos animais mostram que o H₂ é capaz de aumentar a expressão de fatores neurotróficos, como BDNF, além de favorecer a neurogênese e a manutenção de espinhas dendríticas, elementos essenciais para a plasticidade sináptica. Em modelos de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer, o tratamento com H₂ reduziu depósito de beta-amiloide, hiperfosforilação de tau e perda sináptica, resultando em melhor desempenho em testes comportamentais de memória e aprendizagem [3,17]. Em situações de inflamação sistêmica e encefalopatia séptica, o H₂ preservou a barreira hematoencefálica e reduziu danos ao hipocampo, região central para os processos de memória declarativa [4,5].

Além das evidências pré-clínicas, estudos clínicos começam a revelar o potencial do hidrogênio molecular no desempenho cognitivo humano. Em adultos jovens privados de sono, a ingestão de água rica em hidrogênio melhorou atenção, velocidade de processamento e estado de alerta [2]. Em idosos acima de 70 anos, o uso contínuo de H₂ ao longo de seis meses promoveu melhora em biomarcadores metabólicos neuronais, como N-acetilaspartato, indicando possível suporte ao funcionamento neural [11]. Outros estudos piloto sugerem benefícios em domínios cognitivos específicos, como memória de trabalho e funções executivas, especialmente em populações com comprometimento cognitivo leve [10,20].

A soma dessas evidências indica que o hidrogênio molecular apresenta propriedades relevantes para a manutenção e restauração da plasticidade neural. A amplitude de modelos experimentais e clínicos analisados demonstra que seus efeitos abrangem desde o nível molecular até melhorias comportamentais relacionadas à cognição. Considerando o aumento global da prevalência de doenças neurodegenerativas e o impacto das disfunções cognitivas no envelhecimento, investigar o papel do hidrogênio molecular como estratégia terapêutica representa uma necessidade científica e social emergente.

Diante desse cenário, o presente estudo tem como objetivo analisar de forma integrativa a produção científica mais recente (a partir de 2020) sobre os efeitos do hidrogênio molecular na plasticidade neural e no desempenho cognitivo, identificando evidências, mecanismos envolvidos e potenciais aplicações clínicas resultantes das intervenções realizadas com essa molécula gasosa.

METODOLOGIA

A presente revisão integrativa foi conduzida em conformidade com os princípios metodológicos propostos por Whittemore e Knafl, contemplando as etapas de identificação do problema, definição de critérios de elegibilidade, busca sistemática, avaliação crítica e síntese dos estudos incluídos. Esse método permite integrar evidências de diferentes desenhos de pesquisa, ampliando a compreensão sobre os efeitos do hidrogênio molecular na plasticidade neural e no desempenho cognitivo.

Estratégia de busca

A busca foi realizada nas bases PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science, ScienceDirect e SciELO, além de consulta ao repositório de acesso aberto PubMed Central (PMC). Foram selecionados artigos publicados entre 1º de janeiro de 2020 e janeiro de 2025, período escolhido devido ao avanço recente das pesquisas envolvendo hidrogênio molecular e neurociência.

Foram utilizados descritores controlados e palavras-chave livres combinados por operadores booleanos, incluindo:
“molecular hydrogen”, “hydrogen-rich water”, “hydrogen inhalation”, “brain”, “hippocampus”, “cognition”, “memory”, “synaptic plasticity”, “neurogenesis”, “neuroinflammation”, “oxidative stress”, “neuroprotection”, bem como suas correspondentes em português.
Exemplo de estratégia utilizada no PubMed:
(molecular hydrogen OR hydrogen-rich water OR hydrogen inhalation) AND (cognition OR memory OR hippocampus OR neuroplasticity OR neuroinflammation OR neurogenesis OR neuroprotection).

Critérios de inclusão e exclusão

Foram incluídos estudos que atenderam aos seguintes critérios:

1. Estudos experimentais, clínicos ou revisões que investigassem os efeitos do hidrogênio molecular no sistema nervoso central.
2. Publicações entre 2020 e 2025.
3. Artigos em inglês ou português.
4. Estudos que apresentaram desfechos relacionados à plasticidade neural, regeneração neuronal, função sináptica ou desempenho cognitivo.
5. Estudos realizados com humanos ou modelos animais que avaliassem estrutura ou função cerebral.

Foram excluídos artigos que:

1. Não investigaram diretamente o sistema nervoso central.
2. Apresentaram dados insuficientes ou inconsistentes.
3. Não abordaram cognição, neuroproteção ou plasticidade neural.
4. Correspondem a cartas ao editor, comentários, resumos de congresso ou manuscritos duplicados.

Seleção dos estudos

A seleção ocorreu em três etapas. Na primeira etapa, realizou-se o rastreamento inicial pelos títulos e resumos. Na segunda etapa, os artigos potencialmente relevantes foram avaliados integralmente. Na terceira etapa, aplicaram-se os critérios de elegibilidade. Divergências foram resolvidas de forma consensual. Ao final do processo, 20 estudos atenderam plenamente aos critérios e foram incluídos na síntese integrativa.

Avaliação e extração dos dados

As informações extraídas dos estudos incluíram: autores, ano de publicação, país, desenho metodológico, tipo de intervenção com hidrogênio molecular, duração do tratamento, modelo experimental, biomarcadores avaliados, métodos de análise e principais desfechos relacionados à neuroplasticidade e cognição. Esses dados foram organizados em uma matriz analítica contemplando os elementos essenciais para comparação entre os estudos.

Síntese dos dados

A síntese foi conduzida de maneira narrativa e descritiva, enfatizando convergências e divergências entre os achados, bem como os mecanismos neurobiológicos envolvidos. Os estudos foram agrupados em eixos temáticos que refletiram os principais efeitos observados: neuroproteção, sinaptogênese, neurogênese, melhora de memória e atenção, modulação da neuroinflamação e suporte ao envelhecimento cerebral. Essa abordagem permitiu integrar evidências pré-clínicas e clínicas, fornecendo uma visão ampliada sobre o potencial terapêutico do hidrogênio molecular.

RESULTADOS

A análise dos 20 estudos incluídos permitiu identificar evidências consistentes acerca dos efeitos do hidrogênio molecular sobre mecanismos que sustentam a plasticidade neural, a neuroproteção e o desempenho cognitivo. Os achados foram agrupados em cinco eixos temáticos, o que possibilitou uma compreensão integrada das contribuições pré-clínicas e clínicas disponíveis na literatura recente.

Eixo 1. Modulação do estresse oxidativo e da neuroinflamação

A maioria dos estudos destacou o papel central do hidrogênio molecular na redução do estresse oxidativo, considerado um dos principais responsáveis por danos neuronais e sinápticos. Modelos experimentais demonstraram que a administração de hidrogênio reduz significativamente espécies reativas de oxigênio, diminui peroxidação lipídica e restaura a função mitocondrial [1,6,17,18]. Além disso, observou-se forte efeito anti-inflamatório, com diminuição da ativação microglial e astrocitária, redução de citocinas pró-inflamatórias e proteção da barreira hematoencefálica [4,5,14]. Esses mecanismos convergem para um ambiente propício à sobrevivência neuronal e à manutenção da integridade sináptica.

Eixo 2. Plasticidade sináptica, neurogênese e integridade neuronal

Diversos estudos demonstraram que o hidrogênio molecular favorece a plasticidade neural. Observou-se aumento da densidade de espinhas dendríticas, estímulo à neurogênese e melhora de marcadores eletrofisiológicos como a potenciação de longa duração [7,8,15,18]. Em modelos de Alzheimer, o hidrogênio reduziu marcadores patológicos clássicos, preservou conexões sinápticas e resultou em melhora significativa do desempenho cognitivo [3,17]. A ação do hidrogênio sobre esses parâmetros indica sua relevância tanto na manutenção quanto na recuperação estrutural de circuitos neurais comprometidos.

Eixo 3. Desempenho cognitivo e aprendizagem

Os estudos analisados demonstraram que o hidrogênio molecular melhora diferentes domínios cognitivos, como memória espacial, memória recente, função executiva e velocidade de processamento. Em humanos, sua administração levou a maior atenção sustentada, melhor estado de alerta e desempenho cognitivo aprimorado em jovens privados de sono e em idosos [2,10,11,16]. Em condições clínicas, como comprometimento cognitivo leve, o uso contínuo de hidrogênio desacelerou a progressão da deterioração cognitiva, sugerindo possível ação terapêutica preventiva [20].

Eixo 4. Proteção estrutural e integridade da barreira hematoencefálica

O hidrogênio molecular demonstrou capacidade de preservar estruturas neurais vulneráveis, especialmente a barreira hematoencefálica. Essa proteção incluiu redução da permeabilidade vascular, diminuição de edema cerebral e manutenção da integridade microvascular em modelos inflamatórios e isquêmicos [5,7,14]. A preservação estrutural potencializa a funcionalidade neuronal e contribui para melhores desfechos cognitivos.

Eixo 5. Evidências clínicas e aplicabilidade terapêutica

Embora ainda mais limitado do que o corpo de evidências pré-clínicas, o conjunto de estudos humanos demonstra potencial terapêutico importante. Ensaios clínicos indicaram melhora cognitiva, melhor desempenho em testes neuropsicológicos e benefícios metabólicos cerebrais após uso prolongado de hidrogênio [2,10,11]. Estudos em populações vulneráveis, como idosos e pacientes com comprometimento cognitivo leve, reforçam seu possível papel como intervenção complementar ou preventiva [20].

Tabela 1. Estudos incluídos e desfechos principais

Encerramento dos Resultados

A síntese dos 20 estudos analisados demonstra que o hidrogênio molecular atua em múltiplos níveis da fisiologia neural, abrangendo desde modulação antioxidante e anti-inflamatória até efeitos diretos na plasticidade sináptica, na neurogênese e no desempenho cognitivo. A convergência dos achados pré-clínicos e clínicos indica que essa molécula possui amplo potencial terapêutico no contexto da regeneração neural e da melhora de funções cognitivas. Apesar da predominância de estudos experimentais, as evidências clínicas disponíveis reforçam sua aplicabilidade e justificam a expansão de ensaios controlados em humanos, especialmente em populações de risco para declínio cognitivo.

DISCUSSÃO

Os achados desta revisão integrativa evidenciam que o hidrogênio molecular apresenta um conjunto expressivo de propriedades neuroprotetoras, antioxidantes e reguladoras da plasticidade neural, consolidando-se como uma estratégia terapêutica emergente no campo da neurociência translacional. A análise mostrou que os efeitos observados são consistentes em diferentes modelos experimentais e, embora ainda pouco explorados em humanos, as evidências clínicas disponíveis reforçam a possibilidade de aplicações terapêuticas reais.

Os resultados pré-clínicos reforçam que o hidrogênio atua de maneira ampla sobre vias celulares associadas ao estresse oxidativo, neuroinflamação e disfunção mitocondrial, fatores reconhecidos como centrais no processo de dano neurológico e no declínio cognitivo. A redução de espécies reativas de oxigênio, a modulação da ativação microglial e o restabelecimento da bioenergética neuronal observados em vários estudos sugerem que o hidrogênio exerce um papel de reorganização homeostática no tecido neural comprometido. Essa propriedade é particularmente relevante em doenças neurodegenerativas, nas quais o desbalanço redox e a inflamação crônica sustentam a progressão patológica.

Além dos efeitos citoprotetores, a revisão demonstrou que o hidrogênio exerce influência direta sobre mecanismos que sustentam a plasticidade neural. Estudos com modelos de Alzheimer, radiação cerebral e demência vascular mostram aumento de neurogênese, maior densidade de espinhas dendríticas, recuperação de sinapses e incremento de fatores neurotróficos como BDNF. Esses achados sugerem que o hidrogênio não atua apenas prevenindo dano, mas também promovendo reparo e reorganização estrutural, o que representa uma das mais importantes contribuições científicas dessa linha de pesquisa.

As melhoras observadas no desempenho cognitivo em animais também reforçam a conexão entre os efeitos celulares e os desfechos comportamentais. A melhora da memória espacial, da aprendizagem e da memória recente em diversos modelos indica que os mecanismos modulados pelo hidrogênio resultam em mudanças funcionais significativas. Embora modelos animais não repliquem totalmente a complexidade do funcionamento cognitivo humano, a consistência dos resultados em diferentes espécies e contextos patológicos fortalece a confiabilidade dessas evidências.

Os estudos clínicos analisados, apesar de menos numerosos, apresentaram resultados encorajadores. Ensaios envolvendo adultos jovens demonstraram melhora de atenção e velocidade cognitiva após o consumo de água rica em hidrogênio, enquanto estudos com idosos indicaram benefícios no metabolismo neural e na memória de trabalho. Em populações vulneráveis, como indivíduos com comprometimento cognitivo leve, a progressão da deterioração cognitiva parece ter sido atenuada após administração contínua da molécula. Esses resultados, embora preliminares, sugerem que o hidrogênio pode atuar como agente modulador de funções cognitivas mesmo em cérebros sem patologias estruturais graves.

Apesar da solidez das evidências pré-clínicas, é importante reconhecer limitações nos estudos revisados. Em primeiro lugar, grande parte das pesquisas foi conduzida em modelos animais ou em condições experimentais controladas, o que reduz a extrapolação imediata para uso clínico. Além disso, os ensaios clínicos disponíveis apresentam amostras pequenas, curta duração e falta de padronização nas formas de administração, concentração e tempo de exposição ao hidrogênio. Esses fatores limitam a comparabilidade e a generalização dos resultados.

Outra lacuna importante diz respeito à ausência de protocolos clínicos consolidados que definam posologia, modalidade ideal de aplicação (inalação, água enriquecida, soluções intravenosas) ou duração terapêutica. A falta de estudos multicêntricos ou randomizados de grande porte também indica a necessidade de investigações mais amplas que permitam avaliar o impacto do hidrogênio molecular em longo prazo e em populações diversificadas.

Ainda assim, o conjunto dos estudos analisados revela um panorama científico bastante promissor. O hidrogênio molecular apresenta vantagens relevantes em comparação a outras abordagens terapêuticas, incluindo alta segurança, fácil administração, rápida difusão tecidual e ausência de efeitos adversos significativos. Sua atuação simultânea em múltiplas vias fisiopatológicas sugere que ele pode ser utilizado tanto como estratégia preventiva quanto como intervenção complementar em condições neurológicas complexas, como envelhecimento cerebral, doenças neurodegenerativas, lesões traumáticas e encefalopatias inflamatórias.

Diante dos resultados, torna-se evidente a necessidade de ampliar os estudos clínicos, especialmente aqueles voltados a avaliar impactos diretos na neuroplasticidade humana. Investigações que utilizem neuroimagem funcional, biomarcadores específicos de plasticidade e acompanhamento longitudinal poderão esclarecer com maior precisão o potencial do hidrogênio molecular como ferramenta terapêutica. Da mesma forma, estudos que busquem compreender diferenças individuais relacionadas à genética, metabolismo e resposta oxidativa poderão contribuir para a construção de protocolos personalizados.

Em síntese, o hidrogênio molecular desponta como uma intervenção altamente promissora, com capacidade de atuar em múltiplos mecanismos associados à preservação e regeneração neural. As evidências sugerem que sua aplicação poderá, no futuro, integrar estratégias terapêuticas inovadoras voltadas ao fortalecimento da plasticidade neural e à melhora do desempenho cognitivo, especialmente em populações suscetíveis ao declínio cognitivo. A consolidação de estudos clínicos robustos será o próximo passo essencial para validar seu emprego na prática clínica.

CONCLUSÃO

A presente revisão integrativa demonstrou que o hidrogênio molecular representa uma intervenção promissora no campo da neuroproteção e da neuroplasticidade. As evidências analisadas mostram que seus efeitos abrangem mecanismos fundamentais para a integridade e o funcionamento do sistema nervoso central, incluindo redução do estresse oxidativo, modulação da neuroinflamação, proteção estrutural, estímulo à neurogênese e melhora da plasticidade sináptica. Esses mecanismos convergem para favorecer a recuperação funcional de circuitos neurais e para sustentar o desempenho cognitivo em diferentes contextos.

Em modelos animais, os resultados mostram de forma consistente que o hidrogênio molecular melhora a memória, a aprendizagem e a integridade das sinapses, além de reduzir marcadores patológicos associados a doenças neurodegenerativas. Nos estudos clínicos, embora ainda limitados em número e abrangência, observa-se melhora de domínios cognitivos específicos, bem como efeitos positivos sobre marcadores metabólicos cerebrais e na progressão do comprometimento cognitivo leve. Esses achados reforçam o potencial do hidrogênio como abordagem terapêutica complementar em condições associadas a disfunções cognitivas e ao envelhecimento cerebral.

Apesar do cenário favorável, ainda há necessidade de estudos clínicos mais amplos, padronizados e de longa duração que permitam definir protocolos de uso, concentrações ideais, formas de administração e perfis de pacientes que possam se beneficiar de maneira mais significativa. Investigações que integrem biomarcadores neurais, neuroimagem e avaliação cognitiva aprofundada serão essenciais para consolidar seu uso na prática clínica.

Assim, conclui-se que o hidrogênio molecular apresenta forte potencial para contribuir com estratégias inovadoras de preservação e promoção da plasticidade neural, com impacto direto no desempenho cognitivo e na saúde cerebral. Seu perfil de segurança elevado, sua ampla aplicabilidade e seu caráter multidimensional o posicionam como um agente emergente de relevância crescente no campo das terapias neuroregenerativas.

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(Obs.: título reconstruído com base no estudo original, mantendo fidelidade temática.)

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