Choroby neurodegeneracyjneZaburzenia funkcji poznawczych (NDD) charakteryzują się postępującą lub trwałą utratą określonych, wrażliwych populacji neuronów w mózgu lub rdzeniu kręgowym. Klasyfikacja NDD może opierać się na różnych kryteriach, w tym na anatomicznym rozmieszczeniu neurodegeneracji (takich jak zaburzenia pozapiramidowe, zwyrodnienie czołowo-skroniowe lub ataksje rdzeniowo-móżdżkowe), pierwotnych nieprawidłowościach molekularnych (takich jak beta-amyloid, priony, białko tau lub α-synukleina) lub głównych cechach klinicznych (takich jak choroba Parkinsona, stwardnienie zanikowe boczne i otępienie). Pomimo tych różnic w klasyfikacji i obrazie objawów, zaburzenia takie jak choroba Parkinsona (PD), stwardnienie zanikowe boczne (ALS) i choroba Alzheimera (AD) mają wspólne procesy leżące u podstaw, prowadzące do dysfunkcji neuronów i ostatecznie do śmierci komórek.
Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że do 2040 roku choroby te staną się drugą najczęstszą przyczyną zgonów w krajach rozwiniętych, ponieważ miliony ludzi na całym świecie cierpią na NDD. Chociaż dostępne są różne metody leczenia łagodzące i łagodzące objawy związane z konkretnymi chorobami, skuteczne metody spowolnienia lub wyleczenia ich postępu wciąż pozostają nieuchwytne. Najnowsze badania wskazują na zmianę paradygmatów leczenia z leczenia wyłącznie objawowego na wykorzystanie mechanizmów ochronnych komórek w celu zapobiegania dalszemu pogorszeniu. Liczne dowody sugerują, że stres oksydacyjny i stan zapalny odgrywają kluczową rolę w neurodegeneracji, co czyni te mechanizmy kluczowymi celami ochrony komórkowej. W ostatnich latach badania podstawowe i kliniczne ujawniły potencjał hiperbarycznej terapii tlenowej (HBOT) w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych.
Zrozumienie terapii tlenem hiperbarycznym (HBOT)
Terapia HBOT zazwyczaj polega na zwiększeniu ciśnienia do wartości powyżej 1 atmosfery absolutnej (ATA) – ciśnienia na poziomie morza – przez okres 90–120 minut, często wymagając kilku sesji w zależności od konkretnego schorzenia. Zwiększone ciśnienie powietrza poprawia dopływ tlenu do komórek, co z kolei stymuluje proliferację komórek macierzystych i przyspiesza procesy gojenia, w których pośredniczą określone czynniki wzrostu.
Pierwotnie zastosowanie HBOT opierało się na prawie Boyle'a-Marriotta, które postuluje zależną od ciśnienia redukcję pęcherzyków gazu, a także korzyści płynące z wysokiego poziomu tlenu w tkankach. Istnieje szereg patologii, które korzystają ze stanu hiperoksycznego wywołanego przez HBOT, w tym tkanki martwicze, urazy popromienne, urazy, oparzenia, zespół ciasnoty przedziałów powięziowych i gangrenę gazową, między innymi wymienione przez Undersea and Hyperbaric Medical Society. Co istotne, HBOT wykazała również skuteczność jako leczenie wspomagające w różnych modelach chorób zapalnych lub zakaźnych, takich jak zapalenie jelita grubego i sepsa. Biorąc pod uwagę mechanizmy przeciwzapalne i oksydacyjne, HBOT oferuje znaczący potencjał terapeutyczny w chorobach neurodegeneracyjnych.
Badania przedkliniczne terapii tlenem hiperbarycznym w chorobach neurodegeneracyjnych: spostrzeżenia z modelu myszy 3×Tg
Jedno z godnych uwagi badańSkupiono się na mysim modelu choroby Alzheimera (AD) 3×Tg, który wykazał potencjał terapeutyczny HBOT w łagodzeniu deficytów poznawczych. W badaniu wzięły udział 17-miesięczne samce myszy 3×Tg i 14-miesięczne samce myszy C57BL/6, stanowiące grupę kontrolną. Badanie wykazało, że HBOT nie tylko poprawiła funkcje poznawcze, ale także znacząco zmniejszyła stan zapalny, obciążenie blaszkami miażdżycowymi i fosforylację białka tau – kluczowy proces związany z patologią AD.
Ochronne działanie HBOT przypisuje się zmniejszeniu stanu zapalnego układu nerwowego. Świadczy o tym redukcja proliferacji mikrogleju, astrogliozy oraz wydzielania cytokin prozapalnych. Odkrycia te podkreślają podwójną rolę HBOT w poprawie funkcji poznawczych przy jednoczesnym łagodzeniu procesów neurozapalnych związanych z chorobą Alzheimera.
W innym modelu przedklinicznym wykorzystano myszy z 1-metylo-4-fenylo-1,2,3,6-tetrahydropirydyną (MPTP) do oceny mechanizmów ochronnych HBOT na funkcje neuronalne i zdolności motoryczne. Wyniki wskazały, że HBOT przyczyniła się do zwiększenia aktywności motorycznej i siły chwytu u tych myszy, korelując ze wzrostem sygnalizacji biogenezy mitochondrialnej, w szczególności poprzez aktywację SIRT-1, PGC-1α i TFAM. Podkreśla to istotną rolę funkcji mitochondriów w neuroprotekcyjnym działaniu HBOT.
Mechanizmy HBOT w chorobach neurodegeneracyjnych
Podstawową zasadą stosowania HBOT w przypadku zaburzeń czynnościowych nerek (NDD) jest związek między zmniejszonym dopływem tlenu a podatnością na zmiany neurodegeneracyjne. Czynnik indukowany hipoksją-1 (HIF-1) odgrywa kluczową rolę jako czynnik transkrypcyjny, który umożliwia adaptację komórkową do niskiego ciśnienia tlenu i jest powiązany z różnymi NDD, w tym z chorobą Alzheimera (AD), chorobą Parkinsona (PD), chorobą Huntingtona i SLA, co czyni go kluczowym celem dla leków.
Ponieważ wiek stanowi istotny czynnik ryzyka wystąpienia wielu chorób neurodegeneracyjnych, niezwykle istotne jest zbadanie wpływu terapii tlenem hiperbarycznym na neurobiologię osób starszych. Badania wykazały, że terapia tlenem hiperbarycznym może łagodzić deficyty poznawcze związane z wiekiem u zdrowych osób starszych.Ponadto u pacjentów w podeszłym wieku ze znacznymi zaburzeniami pamięci zaobserwowano poprawę funkcji poznawczych i wzrost przepływu krwi w mózgu po ekspozycji na HBOT.
1. Wpływ terapii HBOT na stan zapalny i stres oksydacyjny
Terapia tlenem hiperbarycznym wykazała zdolność do łagodzenia neurozapalenia u pacjentów z ciężką dysfunkcją mózgu. Posiada ona zdolność do obniżania poziomu cytokin prozapalnych (takich jak IL-1β, IL-12, TNFα i IFNγ), a jednocześnie podwyższania poziomu cytokin przeciwzapalnych (takich jak IL-10). Niektórzy badacze sugerują, że reaktywne formy tlenu (RFT) generowane przez HBOT pośredniczą w kilku korzystnych efektach terapii. W związku z tym, poza zależnym od ciśnienia działaniem redukującym pęcherzyki i osiągnięciem wysokiego nasycenia tkanek tlenem, pozytywne rezultaty związane z HBOT są częściowo zależne od fizjologicznej roli wytwarzanych RFT.
2. Wpływ HBOT na apoptozę i neuroprotekcję
Badania wskazują, że HBOT może zmniejszyć fosforylację kinazy białkowej aktywowanej mitogenami p38 (MAPK) w hipokampie, co z kolei poprawia funkcje poznawcze i zmniejsza uszkodzenia hipokampa. Stwierdzono, że zarówno samodzielna HBOT, jak i w połączeniu z ekstraktem z miłorzębu japońskiego (Ginkgo biloba) obniżają ekspresję Bax i aktywność kaspazy-9/3, co skutkuje zmniejszeniem wskaźników apoptozy w modelach gryzoni indukowanych przez aβ25-35. Co więcej, inne badanie wykazało, że wstępne kondycjonowanie HBOT indukuje tolerancję na niedokrwienie mózgu, a mechanizmy te obejmują zwiększoną ekspresję SIRT1, a także wzrost poziomu chłoniaka B-komórkowego 2 (Bcl-2) i obniżenie aktywności kaspazy-3, co podkreśla neuroprotekcyjne i antyapoptotyczne właściwości HBOT.
3. Wpływ HBOT na krążenie iNeurogeneza
Ekspozycja pacjentów na HBOT wiąże się z wieloma efektami dla układu naczyniowego czaszki, w tym ze zwiększeniem przepuszczalności bariery krew-mózg, promowaniem angiogenezy i redukcją obrzęku. Oprócz zwiększenia dopływu tlenu do tkanek, HBOTwspomaga tworzenie naczyń krwionośnychpoprzez aktywację czynników transkrypcyjnych, takich jak czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego i poprzez stymulację proliferacji komórek macierzystych układu nerwowego.
4. Efekty epigenetyczne HBOT
Badania wykazały, że ekspozycja ludzkich komórek śródbłonka naczyń włosowatych (HMEC-1) na tlen hiperbaryczny znacząco reguluje 8101 genów, w tym zarówno ekspresję zwiększoną, jak i zmniejszoną, co wskazuje na wzrost ekspresji genów związanej ze szlakami odpowiedzi antyoksydacyjnej.
Wniosek
Zastosowanie HBOT z biegiem czasu poczyniło znaczne postępy, potwierdzając jego dostępność, niezawodność i bezpieczeństwo w praktyce klinicznej. Chociaż HBOT była badana jako leczenie poza wskazaniami w przypadku zaburzeń czynnościowych nerek (NDD) i przeprowadzono pewne badania, nadal istnieje pilna potrzeba przeprowadzenia rygorystycznych badań w celu standaryzacji praktyki HBOT w leczeniu tych schorzeń. Dalsze badania są niezbędne do określenia optymalnej częstotliwości zabiegów i oceny zakresu korzystnych efektów dla pacjentów.
Podsumowując, połączenie terapii hiperbarycznej tlenem i chorób neurodegeneracyjnych otwiera nowe perspektywy w zakresie możliwości terapeutycznych, uzasadniając dalsze badania i walidację w warunkach klinicznych.
Czas publikacji: 16 maja 2025 r.