Недостигът на кислород не само уврежда невронните клетки,
но и засяга ангиогенезата в нарушените тъкани и синаптичната връзка. При нормални условия кислородът се освобождава от червените кръвни телца, преминава през кръвно-мозъчната бариера и достига до глиалните митохондрии.
При Хипербарна оксигенна терапия (ХБОТ) преноса на кислород е независим от преноса през тези клетки, защото концентрацията на разтворения кислород се увеличава
и следователно доставянето му до органелите е по-ефективно. Не е задължително да се започне с ХБОТ веднага след удара, а може да започне в регенеративния или дегенеративния етап.
Повишените нива кислород осигуряват енергията, нужна на клетките за регенериране.
В едно изследване 74 пациенти, претърпели удар преди между 6 и 36 месеца, са третирани с 40 сесии с ХБОТ. Мозъчната активност е била оценявана чрез снимки (SPECT), а неврологичните функции са оценявани с NIHSS, ADL и качество на живот. Резултатите показват, че ХБОТ може да доведе до значително подобрение във възстановяването след мозъчен удар, дори в късни етапи. Наблюдавани са клинични подобрения включващи ре-активация на невропластичността на мозъка, дори след дълги периоди след инцидента1.
В допълнение към когнитивните последствия, ХБОТ може да се прилага при увеличен церебрален кръвен поток и обем,
защото терапията показва, че невропластичността може да се индуцира като се стимулира ангиогенезата2. Това е защото наблюдаваното слабо оросяване е ограничаващ фактор в клетъчната регенерация. С хипербарната терапия нивото на оксигенация се увеличава и така се осигурява нужната енергия за възстановяване. Затова именно създавайки хипероксия, регенеративният процес в невронните и глиалните клетки достига максимум. Осигурявайки кислород като поддържаща терапия може да катализира мозъчната пластичност, увеличава неврогенезата и синаптогенезата. В допълнение увеличаването на оросяването се свързва с подобрение в когнитивните функции в смисъла на визуално-пространствената способност, скорост на обработка на информацията и моторните функции. Други постигани ефекти са подобряване на митохондриалната функция и клетъчния метаболизъм, намаляване на апоптозата, освобождаване от окислителен стрес, увеличени нива на невротрофини и нитритен оксид, както и положително регулиране на невронните агенти2.
Меахнизмът чрез който се възстановява невронната активност е сложен.
Комбинираното действие на хипероксията и хипербарията действат върху тъканите и върху изражението на определени гени. ХБОТ може да стимулира ангиогенезата, да индуцира аксонална регенерация, стимулира аксоналния растеж, повишава интегритета на кръвно-мозъчната бариера и да намали оттока и възпалителните реакции в мозъчната тъкан. В ситуация, която създава хипоксия и клетъчно увреждане, като удар или травма, или церебрална пареза, условията създават деполяризиране на митохондриалната мембрана и предизвикване на MPTP, които намаляват ефикасността при производството на енергия, водещо до повишени нива на EROS.
Следователно ХБОТ може да обърне тази абнормалност3.
ХБОТ може също така да ограничи деформацията на еритроцитите. Намалявайки деформацията, невронните наранявания могат да бъдат намалени. Също, чрез стимулиране на ангиогенезата и тъканното оросяване, ХБОТ поддържа постоянни нива на енергийни молекули като глюкоза, пируват, лактат, защото тя може да повиши неврохимичната абсорбция и да увеличи тяхното складиране в глиалните клетки.
Изследване на Zhang et. Al предполага, че регулирайки нивата на тези метаболити, зоната на нарушението може да бъде намалена4. Както бе обяснено в това изследване, няколко студии предполагат, че третиране на възпалителни процеси предпазват мозъка от увреждане. След мозъчен удар, увеличаването на инфилтрацията на левкоцити води до тъканно увреждане. ХБОТ намалява нивата на TNF alpha, IL 1 и IL 6, секретирани от моноцитите.
ХБОТ възпрепятства прилепването на левкоцитите към мозъчните капиляри и инфилтрацията на неутрофилите.
Друг възпалителен фактор, който се изразява при мозъчно възпаление е COX-2, след хипоксия или исхемия. Друг от невропротективните фактори на ХБОТ е ограничаване на невронната апоптоза. Известно е, че намалява изразяването на CASPASA-3, отменяйки ДНК фрагментирането и запазвайки клетъчния интегритет.
Въпреки че механизмът, отговорен за анти-апоптозния ефект не е ясен, има някои обяснения.
- Първият механизъм включва увеличаване на кислородните нива в места с намален кръвен поток.
- Вторият обяснява, че като намалява хипоксията-исхемията, ХБОТ намалява и патологичните събития, резултат от хипоксията – церебрален отток, увеличена пропускливост на кръвно-мозъчната бариера, нарушен метаболизъм и възпаление.
- Според третия и последен механизъм, ХБОТ може да засегне изразяването на гените на онези, които са чувствителни към кислородните нива.
При ХБОТ е наблюдавано намаление на нивата на HIF-1 и други гени, свързани с хипоксията4. В серия изследвания Bullock et. Al показват, че хипроксията поддържа митохондриалната мембрана потентна и увеличава производството на ATP. Активността на каспаза 9 и каспаза 3 е била значително намалена, но на каспаза 8 не е намалена активността. В следствие на тези разлики е предположено, че невропротекторния ефект от ХБОТ е посредством действието на митохондриите и и запазването на трансмембранния потенциал5.
Действието на ХБОТ е мултифакторно, заради което се счита за по-ефективна терапия при специфични невропротектори. Тази терапия подобрява невронния метаболизъм, намалява апоптозата, смекчава уврежданията от оксидативни радикали и възпалителния отговор, така че тя е много ефективна при намаляване на последствията от удар и ускорява времето за неврологичната рехабилитация.
Източници:
- Efrati S, Fishlev G, Bechor Y, Volkov O, Bergan J, et al. (2013) Hyperbaric Oxygen Induces Late Neuroplasticity in Post Stroke Patients – Randomized, Prospective Trial. PLoS ONE 8(1): e53716.
- Tal S., Hadanny A., Berkovitz N., Sasson, E., Ben-Jacob, E., & Efrati, S. (2015). Hyperbaric oxygen may induce angiogenesis in patients suffering from prolonged post-concussion syndrome due to traumatic brain injury. Restorative neurology and neuroscience, 33(6), 943–951
- Efrati S, Ben-Jacob E, (2014) How and why hyperbaric oxygen therapy can bring new hope for children suffering from cerebral palsy – An editorial perspective. Undersea hyperbar M, 41(2):71-6
- Zhang J, Takkin Lo, Mychaskiwd G, Colohan A. (2005) Mechanisms of hyperbaric oxygen and neuroprotection in stroke. Pathophysiology 12, 65–80
- Yang L, Hei MY, Dai JJ, Hu N, Xiang XY. (2016) Effect of hyperbaric oxygenation on mitochondrial function of neuronal cells in the cortex of neonatal rats after hypoxic-ischemic brain damage. Braz J Med Biol Res;49(5): e5187.
