O abordare promițătoare pentru bolile neurodegenerative: terapia cu oxigen hiperbaric

Înțelegerea terapiei cu oxigen hiperbaric (HBOT)

HBOT implică de obicei creșterea presiunii peste 1 atmosferă absolută (ATA) - presiunea la nivelul mării - pentru o durată de 90-120 de minute, necesitând adesea mai multe sesiuni, în funcție de afecțiunea specifică tratată. Presiunea crescută a aerului îmbunătățește livrarea de oxigen către celule, ceea ce, la rândul său, stimulează proliferarea celulelor stem și îmbunătățește procesele de vindecare mediate de anumiți factori de creștere.

Inițial, aplicarea HBOT a fost bazată pe legea Boyle-Marriott, care postulează reducerea dependentă de presiune a bulelor de gaz, alături de beneficiile nivelurilor ridicate de oxigen din țesuturi. Există o serie de patologii cunoscute ca beneficiind de starea hiperoxică produsă de HBOT, inclusiv țesuturi necrotice, leziuni cauzate de radiații, traumatisme, arsuri, sindrom de compartiment și gangrenă gazoasă, printre altele enumerate de Societatea Medicală Subacvatică și Hiperbarică. În special, HBOT a demonstrat, de asemenea, eficacitate ca tratament adjuvant în diverse modele de boli inflamatorii sau infecțioase, cum ar fi colita și sepsisul. Având în vedere mecanismele sale antiinflamatorii și oxidative, HBOT oferă un potențial semnificativ ca cale terapeutică pentru bolile neurodegenerative.

 

Studii preclinice privind terapia cu oxigen hiperbaric în bolile neurodegenerative: perspective asupra modelului de șoarece 3×Tg

Unul dintre studiile notabiles-a concentrat pe modelul murin 3×Tg al bolii Alzheimer (BA), care a demonstrat potențialul terapeutic al HBOT în ameliorarea deficitelor cognitive. Cercetarea a implicat șoareci masculi 3×Tg în vârstă de 17 luni, comparativ cu șoareci masculi C57BL/6 în vârstă de 14 luni, care au servit drept grup de control. Studiul a demonstrat că HBOT nu numai că a îmbunătățit funcția cognitivă, dar a redus semnificativ inflamația, încărcarea cu plăci și fosforilarea Tau - un proces critic asociat cu patologia BA.

Efectele protectoare ale HBOT au fost atribuite unei scăderi a neuroinflamației. Acest lucru a fost evidențiat prin reducerea proliferării microgliale, a astrogliozei și a secreției de citokine proinflamatorii. Aceste descoperiri subliniază rolul dublu al HBOT în îmbunătățirea performanței cognitive, atenuând simultan procesele neuroinflamatorii asociate cu boala Alzheimer.

Un alt model preclinic a utilizat șoareci cu 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridină (MPTP) pentru a evalua mecanismele de protecție ale HBOT asupra funcției neuronale și a capacităților motorii. Rezultatele au indicat că HBOT a contribuit la creșterea activității motorii și a forței de prindere la acești șoareci, corelându-se cu o creștere a semnalizării biogenezei mitocondriale, în special prin activarea SIRT-1, PGC-1α și TFAM. Acest lucru evidențiază rolul semnificativ al funcției mitocondriale în efectele neuroprotectoare ale HBOT.

 

Mecanismele HBOT în bolile neurodegenerative

Principiul fundamental al utilizării HBOT pentru tulburările neurodegenerative (NDD) constă în relația dintre aportul redus de oxigen și susceptibilitatea la modificări neurodegenerative. Factorul 1 inductibil de hipoxie (HIF-1) joacă un rol central ca factor de transcripție care permite adaptarea celulară la o tensiune scăzută de oxigen și a fost implicat în diverse NDD, inclusiv Alzheimer, Parkinson, boala Huntington și SLA, marcându-l ca o țintă crucială pentru medicamente.

Deoarece vârsta este un factor de risc semnificativ pentru multiple tulburări neurodegenerative, investigarea impactului HBOT asupra neurobiologiei îmbătrânirii este vitală. Studiile au indicat faptul că HBOT poate îmbunătăți deficitele cognitive legate de vârstă la subiecții vârstnici sănătoși.În plus, pacienții vârstnici cu deficiențe semnificative de memorie au prezentat îmbunătățiri cognitive și o creștere a fluxului sanguin cerebral în urma expunerii la HBOT.

 

1. Impactul HBOT asupra inflamației și stresului oxidativ

HBOT a demonstrat capacitatea de a atenua neuroinflamația la pacienții cu disfuncții cerebrale severe. Aceasta posedă capacitatea de a regla în jos citokinele proinflamatorii (cum ar fi IL-1β, IL-12, TNFα și IFNγ), în timp ce reglează în sus citokinele antiinflamatorii (cum ar fi IL-10). Unii cercetători propun că speciile reactive de oxigen (ROS) generate de HBOT mediază mai multe efecte benefice ale terapiei. Prin urmare, pe lângă acțiunea sa de reducere a formării de bulele dependentă de presiune și atingerea unei saturații ridicate a oxigenului în țesuturi, rezultatele pozitive legate de HBOT depind parțial de rolurile fiziologice ale ROS produse.

2. Efectele HBOT asupra apoptozei și neuroprotecției

Cercetările au indicat faptul că HBOT poate reduce fosforilarea hipocampului a proteinei kinazei activate de mitogeni p38 (MAPK), îmbunătățind ulterior funcția cognitivă și diminuând leziunile hipocampice. Atât HBOT individual, cât și în combinație cu extractul de Ginkgo biloba s-au dovedit a reduce expresia Bax și activitatea caspazei-9/3, rezultând rate scăzute de apoptoză la modelele de rozătoare induse de aβ25-35. În plus, un alt studiu a demonstrat că precondiționarea HBOT a indus toleranță împotriva ischemiei cerebrale, cu mecanisme care implică creșterea expresiei SIRT1, alături de niveluri crescute de limfom cu celule B 2 (Bcl-2) și o reducere a caspazei-3 active, subliniind proprietățile neuroprotectoare și antiapoptotice ale HBOT.

3. Influența HBOT asupra circulației șiNeurogeneză

Expunerea subiecților la HBOT a fost asociată cu multiple efecte asupra sistemului vascular cranian, inclusiv creșterea permeabilității barierei hematoencefalice, promovarea angiogenezei și reducerea edemelor. Pe lângă asigurarea unei cantități crescute de oxigen către țesuturi, HBOTfavorizează formarea vascularăprin activarea factorilor de transcripție precum factorul de creștere endotelial vascular și prin stimularea proliferării celulelor stem neuronale.

4. Efectele epigenetice ale HBOT

Studiile au arătat că expunerea celulelor endoteliale microvasculare umane (HMEC-1) la oxigen hiperbaric reglează semnificativ 8.101 gene, incluzând atât expresiile suprareglate, cât și cele subreglate, evidențiind o creștere a expresiei genelor asociată cu căile de răspuns antioxidant.