Opinia merytoryczna projektu badawczego

Opinia w zakresie wpływu hiperoksji normobarycznej na wybrane parametry czynnościowe autonomicznego układu nerwowego, układu sercowo-naczyniowego i funkcje poznawcze u osób zdrowych

Tlen cząsteczkowy O2 bierze udział w wytwarzaniu energii poprzez oddychanie mitochondrialne. Zwiększenie ciśnienia parcjalnego pO2 we wdychanym powietrzu jest potencjalnie skuteczną opcją terapeutyczną w m.in. niektórych schorzeniach neurologicznych i zwiększaniu wydolności wśród sportowców amatorów i sportowców zawodowych. W badaniach eksperymentalnych hiperoksja normobaryczna stosowana w leczeniu pacjentów z ostrym udarem niedokrwiennym mózgu może zapobiegać śmierci tkanek w wyniku niedokrwienia, i zapobiegać w części jego konsekwencjom. Hiperoksja normobaryczna poprawia mózgowy przepływ krwi i utlenowanie, tym samym stwarza korzystne warunki na ograniczenie negatywnych skutków chorób neurodegeneracyjnych. Założenia efektów terapeutycznych hiperoksji normobarycznej są częściowo powiązanie z tlenoteraią hiperbaryczną, jednakże kliniczny aspekt hiperbarii jest zdecydowanie odmienny. Tlenoterapia hiperbaryczna jest stosowana od prawie wieku w leczeniu wielu poważnych, często zagrażających życiu, stanów chorobowych, zwykle w warunkach intensywnej terapii lub w programach spersonalizowanej terapii.

Hiperbaryczna terapia tlenowa (HBOT) polega na wdychaniu zwiększonej ilości tlenu w komorze hiperbarycznej w warunkach podwyższonego ciśnienia, przekraczającego ciśnienie bezwzględne atmosfery określone jako 1 atmosfera fizyczna (1 ATA). Zakres ciśnień stosowanych w HBOT zwykle oscyluje między 1,5 ATA a 3 ATA, natomiast czas trwania terapii ustala się w przedziale od 30 do 120 minut. Wdychanie tlenu przy 3 ATA zwiększa ciśnienie parcjalne tlenu we krwi do >200 kPa, zwiększając stężenie tlenu we krwi tętniczej z 6,6 do 6,8 mL (O2/100 mL). W normalnych warunkach tlen jest transportowany we krwi w zdecydowanej większości będąc związany z hemoglobiną w krwinkach czerwonych. Co kluczowe w przypadku HBOT, gdy ciśnienie wzrasta do 3 ATA, ilość dostarczanego z krwią O2 wzrasta od 10 do 15 razy ponad normę. Mechanizm ten jest szczególnie istotny w przypadku zatrucia tlenkiem węgla (czadem). Tlenek węgla wiąże się z hemoglobiną 250 razy łatwiej niż tlen i przez to zaburza transport tlenu przez hemoglobinę. W przypadku zatrucia tlenkiem węgla zastosowanie HBOT może być wystarczające do podtrzymania życia nawet w przypadku nieobecności hemoglobiny. Jednakże do skutków ubocznych leczenia tlenem hiperbarycznym (HBOT) w rzadkich przypadkach zalicza się toksyczność tlenową, obrzęk płuc, a częściej hiperoksyczną krótkowzroczność. Ponadto, wielu pacjentów doświadcza klaustrofobii w komorze, co można zminimalizować poprzez zwiększenie powierzchni wewnętrznej komory.
Firma EKONSTAL stworzyła komorę, która różni się w swojej specyfice od standardowo stosowanych komór w ramach terapii znanej w świecie medycznym pod akronimem HBOT. Dlatego, pomimo, że ciśnienie panujące w komorze wynosi 1500 hPa, co przewyższa warunki panujące nad poziomem morza (1013,25 hPa), konstruktorzy postanowili swój produkt nazwać komorą normobaryczną. W komorze normobarycznej ekspozycja przebiega przy zmodyfikowanym ciśnieniu trzech gazów, przy następujących parametrach: 41 pO2 [kPa], 0,55 pH2 [kPa], 2,1 pCO2 [kPa]. Analizując dostępne dane literaturowe można przyjąć hipotezę, że takie parametry gazów oddechowych wywołują pozytywne i oczekiwane efekty terapeutyczne z zachowaniem pełnego bezpieczeństwa warunków ekspozycji.

Ponadto ekspozycja w komorze normobarycznej firmy EKONSTAL dzięki swojej zwiększonej powierzchni wewnętrznej może wiązać się z niższym ryzykiem wywołania poczucia klaustrofobii, co wydaje się szczególnie istotne.

Zagadnienia terapeutycznego wykorzystania hiperoksji normobarycznej stanowią przedmiot licznych publikacji oraz wciąż stanowi pole eksploracji uznanych zespołów badawczych. Wśród wielu pozytywnych efektów hiperoksji normobarycznej można wyróżnić:

  • poprawa funkcji śródbłonka naczyniowego
  • zmniejszenie obrzęków gałki ocznej w przebiegu cukrzycy
  • zmniejszenie obrzęków limfatycznych
  • poprawę angiogenezy
  • poprawę funkcji poznawczych
  • zmniejszenie negatywnych skutków niedotlenienia tkanki nerwowej
  • zmniejszenie nasilenia procesów zapalnych
  • poprawę trofiki tkanek
  • stymulacyjny efekt komórek skóry, zwłaszcza w obrębie fibroblastów, poprawa elastyczności
  • spowolnienie negatywnych skutków chorób neurodegeneracyjnych.

Celem projektu przeprowadzonego przez nasz zespół badawczy było zbadanie skuteczności programu składającego się z serii 10 ekspozycji w komorze normobarycznej firmy EKONSTAL. Program trwał dwa tygodnie, każda ekspozycja trwała przez dwie godziny. Oceniono wpływ interwencji na funkcjonowanie poznawcze, biochemiczne (parametry stresu oksydacyjnego i poziom neurotrofin) oraz parametry czynnościowe układu sercowo-naczyniowego – głównie w zakresie regulacji autonomicznej. […]

Głównym wnioskiem z tego badania jest to, że 10 ekspozycji w komorze normobarycznej przy ciśnieniu 1500 hPa, przy zmodyfikowanym stężeniu gazów w następujący sposób (41 pO2 [kPa], 0,55 pH2 [kPa], 2,1 pCO2 [kPa]), ma pozytywny wpływ na szybkość przetwarzania informacji wzrokowej i zdolność do przełączania się między celami, słuchowo-werbalną pamięć krótkotrwałą. Ponadto, odnotowano zwiększoną ekspresję neurotrofin i poprawę czułości odruchu z baroreceptorów tętniczych. Zaobserwowano również zmiany w regulacji równowagi współczulno-przywspółczulnej i regulacji ciśnienia krwi tętniczej w odpowiedzi na test aktywnej pionizacji, co sugeruje poprawę kontroli reakcji ortostatycznych. Obserwowana poprawa odpowiedzi na rekcję ortostatyczną ma niezwykle istotne znaczenie w odniesieniu do krótkoczasowej regulacji autonomicznej. Wiele dotychczasowych badań wskazuje, że poprawa regulacji autonomicznej może być markerem ogólnej poprawy reaktywności układu nerwowego na jego różnych piętrach, w tym funkcji kognitywnych. […]

Ekspozycje w komorze normobarycznej spowodowały również modulację stresu oksydacyjnego, o czym świadczą istotne zmiany parametrów biochemicznych: MDA i SOD. Obniżenie poziomu MDA i wzrost poziomu SOD można być uznane za pozytywny wpływ na zdolność osób poddanych interwencji do radzenia sobie ze stresem oksydacyjnym. Co ważne, wzrost SOD obserwowany w powyższym badaniu może być odpowiedzią na zwiększony stres oksydacyjny związany z indukowanymi przez tlen reaktywnymi formami tlenu. Na szczególną uwagę zasługuje fakt odnotowania podwyższonego poziom białka CC16, będącego wskaźnikiem stresu oksydacyjnego i przebudowy w obrębie tkanki płucnej. […]

Planując ekspozycję w warunkach hiperoksji normobarycznej należy brać pod uwagę szereg przeciwwskazań i ograniczeń tego rodzaju oddziaływania. Dotychczas nie zarejestrowano istotnych skutków ubocznych tej formy terapii, co przemawia za jej bezpieczeństwem, jednak nie zwalnia to zachowania wszelkich środków ostrożności.

Kierownik Katedry Fizjologii Wysiłku Fizycznego i Anatomii Funkcjonalnej CM UMK
Prof. dr hab. Paweł Zalewski