Перспективний підхід до нейродегенеративних захворювань: гіпербарична киснева терапія

Розуміння гіпербаричної кисневої терапії (ГБОТ)

ГБО зазвичай передбачає підвищення тиску вище 1 абсолютної атмосфери (АТ) — тиску на рівні моря — протягом 90-120 хвилин, часто потребуючи кількох сеансів залежно від конкретного захворювання, яке лікується. Підвищений тиск повітря покращує доставку кисню до клітин, що, у свою чергу, стимулює проліферацію стовбурових клітин і посилює процеси загоєння, опосередковані певними факторами росту.

Спочатку застосування ГБО ґрунтувалося на законі Бойля-Марріотта, який постулює залежне від тиску зменшення кількості газових бульбашок, поряд з перевагами високого рівня кисню в тканинах. Існує низка патологій, які, як відомо, покращуються від гіпероксичного стану, що викликається ГБО, включаючи некротичні тканини, променеві ураження, травми, опіки, компартмент-синдром та газову гангрену, серед інших, перелічених Підводним та гіпербаричним медичним товариством. Примітно, що ГБО також продемонструвала ефективність як допоміжний засіб лікування різних запальних або інфекційних захворювань, таких як коліт та сепсис. Завдяки своїм протизапальним та окислювальним механізмам, ГБО має значний потенціал як терапевтичний засіб для лікування нейродегенеративних захворювань.

 

Доклінічні дослідження гіпербаричної кисневої терапії при нейродегенеративних захворюваннях: висновки з моделі мишей 3×Tg

Одне з визначних дослідженьзосередилися на мишачій моделі хвороби Альцгеймера (ХА) 3×Tg, яка продемонструвала терапевтичний потенціал ГБО у покращенні когнітивних розладів. У дослідженні брали участь 17-місячні самці мишей 3×Tg порівняно з 14-місячними самцями мишей C57BL/6, які служили контрольною групою. Дослідження продемонструвало, що ГБО не тільки покращує когнітивні функції, але й значно зменшує запалення, бляшки та фосфорилювання тау-протеїну — критичний процес, пов'язаний з патологією ХА.

Захисні ефекти ГБО пояснювалися зменшенням нейрозапалення. Це підтверджувалося зменшенням проліферації мікроглії, астрогліозу та секреції прозапальних цитокінів. Ці результати підкреслюють подвійну роль ГБО у покращенні когнітивних функцій та одночасному пом'якшенні нейрозапальних процесів, пов'язаних з хворобою Альцгеймера.

В іншій доклінічній моделі використовували мишей з 1-метил-4-феніл-1,2,3,6-тетрагідропіридином (MPTP) для оцінки захисних механізмів ГБО щодо нейрональної функції та рухових можливостей. Результати показали, що ГБО сприяє посиленню рухової активності та сили хвата у цих мишей, що корелює зі збільшенням сигналізації мітохондріального біогенезу, зокрема через активацію SIRT-1, PGC-1α та TFAM. Це підкреслює значну роль мітохондріальної функції в нейропротекторній дії ГБО.

 

Механізми дії ГБО при нейродегенеративних захворюваннях

Основний принцип використання ГБО для лікування нейродегенеративних розладів (НРР) полягає у зв'язку між зниженим постачанням кисню та схильністю до нейродегенеративних змін. Гіпоксійно-індукований фактор-1 (HIF-1) відіграє центральну роль як фактор транскрипції, що забезпечує клітинну адаптацію до низького тиску кисню, і був пов'язаний з різними НРР, включаючи хворобу Альцгеймера, хворобу Паркінсона, хворобу Хантінгтона та БАС, що робить його ключовою мішенню для ліків.

Оскільки вік є значним фактором ризику розвитку численних нейродегенеративних розладів, дослідження впливу ГБО на нейробіологію старіння є життєво важливим. Дослідження показали, що ГБО може покращити вікові когнітивні порушення у здорових людей похилого віку.Крім того, у пацієнтів похилого віку зі значними порушеннями пам'яті спостерігалися когнітивні покращення та збільшення мозкового кровотоку після впливу ГБО.

 

1. Вплив ГБО на запалення та оксидативний стрес

ГБО продемонструвала здатність полегшувати нейрозапалення у пацієнтів з тяжкою дисфункцією мозку. Вона має здатність знижувати рівень прозапальних цитокінів (таких як IL-1β, IL-12, TNFα та IFNγ), одночасно підвищуючи рівень протизапальних цитокінів (таких як IL-10). Деякі дослідники припускають, що активні форми кисню (АФК), що генеруються ГБО, опосередковують кілька корисних ефектів терапії. Отже, окрім залежної від тиску дії на зменшення утворення бульбашок та досягнення високого насичення тканин киснем, позитивні результати, пов'язані з ГБО, частково залежать від фізіологічних ролей вироблених АФК.

2. Вплив ГБО на апоптоз та нейропротекцію

Дослідження показали, що ГБО може зменшувати фосфорилювання мітоген-активованої протеїнкінази (MAPK) p38 у гіпокампі, що згодом покращує когнітивні функції та зменшує пошкодження гіпокампу. Було виявлено, що як самостійна ГБО, так і в поєднанні з екстрактом гінкго білоба знижують експресію Bax та активність каспази-9/3, що призводить до зниження рівня апоптозу у гризунячих моделей, індукованого aβ25-35. Крім того, інше дослідження продемонструвало, що попереднє кондиціонування ГБО індукує толерантність до церебральної ішемії з механізмами, що включають підвищену експресію SIRT1, поряд із збільшенням рівня В-клітинної лімфоми 2 (Bcl-2) та зниженням активності каспази-3, що підкреслює нейропротекторні та антиапоптотичні властивості ГБО.

3. Вплив ГБО на кровообіг таНейрогенез

Вплив ГБО на пацієнтів пов'язаний з численними ефектами на черепну судинну систему, включаючи підвищення проникності гематоенцефалічного бар'єру, сприяння ангіогенезу та зменшення набряків. Окрім забезпечення збільшення постачання тканин киснем, ГБОсприяє утворенню судиншляхом активації транскрипційних факторів, таких як фактор росту судинного ендотелію, та стимулювання проліферації нервових стовбурових клітин.

4. Епігенетичні ефекти ГБО

Дослідження показали, що вплив гіпербаричного кисню на мікросудинні ендотеліальні клітини людини (HMEC-1) суттєво регулює 8101 ген, включаючи як підвищену, так і знижену експресію, що підкреслює збільшення експресії генів, пов'язане зі шляхами антиоксидантної відповіді.