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Oxigenación hiperbárica: clínica médica Clinical Research, BioBárica

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OXIGENACIÓN HIPERBÁRICA: CLINICA MEDICA

Mariana Cannellotto (Directora Médica), Irene Wood* (Doctora en Bioquímica, Clinical Research), BioBárica, Argentina. *[email protected]

En este documento desarrollamos diferentes aspectos de la terapia de oxigenación

hiperbárica (TOHB) en el área de clínica médica.

Fundamentos. El uso clínico de TOHB consiste en respirar oxígeno (O2) en

concentración cercana al 100% en una cámara presurizada al menos a 1.4 atmósferas

absolutas (ATA). En estas condiciones, se disuelve gran cantidad de O2 en el plasma,

para ser usado por todas las células, alcanzando tejidos mal perfundidos.

Eventos bioquímicos. TOHB actúa produciendo hiperoxia y especies reactivas del

oxígeno y estimulando la actividad de sistemas antioxidantes. Desencadena mecanismos

bioquímicos variados, entre los cuales la vasoconstricción, anti-inflamación,

modulación del estado oxidativo y respuesta inmune celular, se destacan como

beneficios terapéuticos en clínica médica. Algunos marcadores bioquímicos de estos

eventos se usan para seguir la TOHB, ya que pueden variar por su acción terapéutica.

Aplicaciones. Las indicaciones de esta terapia en distintas patologías están ampliamente

difundidas y se encuentran en permanente desarrollo e investigación. Existe una amplia

gama de trabajos científicos y protocolos reportando su uso en diversas especialidades:

clínica, deportología, traumatología, neurología, reumatología, oncología y heridas. En

el tratamiento de patologías enmarcadas en el área de Clínica Médica, TOHB se usa

como tratamiento adyuvante y ejerce su efecto terapéutico al reducir la inflamación,

aliviar el dolor, disminuir el riesgo de complicaciones, mejorar el rendimiento

energético y la calidad de vida.

Palabras clave: Oxigenación hiperbárica, Cámara, Marcadores, Clínica Médica.



Siglas y abreviaturas:

ATA: atmósferas absolutas

EPO: eritropoyetina

ERO: especies reactivas del oxígeno

Hb: hemoglobina

HIF: factor inducible por hipoxia

O2: oxígeno

OHB: oxígeno hiperbárico

ONS: óxido nítrico sintasa

Pp: presión parcial

PpO2: presión o tensión de oxígeno

PtcO2: presión transcutánea de O2

RL: radicales libres

TOHB: terapia de oxigenación hiperbárica

VEGF: vascular endotelial growth factor



1. Terapia de oxigenación hiperbárica: fundamentos y fisiología del oxígeno

La TOHB consiste en respirar altas concentraciones de oxígeno (O2) (~100%), dentro

de una cámara presurizada por encima de la presión atmosférica normal (a nivel del

mar, 1.0 atmósferas absolutas o ATA). Para su uso clínico, la presión debe ser de al

menos 1.4ATA [1]. El OHB se utiliza como terapia primaria [2], en algunas patologías

e intoxicaciones, y mayormente como terapia adyuvante en patologías que cursan con

inadecuado suministro de oxígeno a los tejidos.

Fisiología del oxígeno

Las cámaras hiperbáricas son dispositivos médicos donde se lleva a cabo la TOHB de

manera no invasiva y segura, administrando O2 al paciente, por medio de un inhalador,

en un ambiente bajo presión. Para entender el funcionamiento de esta terapia, es

necesario recordar la función principal de la respiración: ingresar oxígeno al organismo,

para ser distribuido por el sistema circulatorio a todos los órganos y tejidos.

Bases físicas

El fundamento físico-químico de la terapia se apoya esencialmente en dos leyes físicas

que describen el comportamiento de los gases. Por un lado, la Ley de Dalton establece

que, a temperatura constante, la presión de una mezcla de gases es igual a la suma de las

presiones parciales (Pp) de cada uno de los gases que la componen. Dicho en otras

palabras, que cada gas ejerce una presión proporcional a su fracción en el volumen total

de la mezcla [3]. Por lo tanto, al administrar concentraciones de O2 cercanas al 100% y

bajo presión, se obtiene una Pp de O2 en el organismo muchas veces mayor que en

condiciones normales (respirando aire normal, 21%O2, a 1.0ATA).

La ley de Henry establece que los gases se disuelven en líquidos cuando son sometidos

a presión, haciendo que el O2 administrado en un ambiente presurizado, se disuelva y

distribuya en el plasma y otros líquidos, con los cuales está en contacto el gas [3]. Este



efecto tiene lugar una vez que aumenta la cantidad de O2 inspirado, que genera un

gradiente local de presión en el alvéolo, favoreciendo la difusión de O2 hacia el plasma.

Este mecanismo es independiente del transporte del O2 unido a hemoglobina (Hb) que,

en condiciones fisiológicas, se encuentra casi totalmente saturado (~97%) [3]. TOHB

permite asegurar la llegada de O2 a los tejidos, sin necesidad del aporte del O2 unido a

Hb: cuando hay una saturación de la Hb, una obstrucción a la perfusión y al flujo de

glóbulos rojos circulantes (edemas, inflamación), o en pacientes anémicos [3]. De esta

manera, la mayor parte del O2 se encuentra disuelto en el plasma y se alcanza una alta

concentración de O2 circulante, disponible a su vez para difundir y penetrar al interior

de tejidos y células.

Fundamento fisiológico

Una vez comprendido el comportamiento difusivo del O2 en el plasma, es importante

entender, mediante un modelo, como los tejidos y sus células reciben O2 durante la

TOHB. El modelo de Krogh [4] considera la densidad capilar en los tejidos, el radio de

capilares y la distancia entre células del tejido y los capilares para calcular la distancia

de difusión y penetración de O2. Por ejemplo, dependiendo de su función y tasa

metabólica, los distintos órganos y tejidos del organismo tienen diferentes niveles de

irrigación y densidad de vasos sanguíneos (capilares y arteriolas) por unidad de

volumen (100 a 3000 vasos/mm3) [4].Además, explica la existencia de gradientes de

presión (PpO2) radiales y longitudinales, en función del radio del capilar y los extremos

arteriales y venosos de la microvasculatura, respectivamente (ver figura 1). A partir de

la combinación de estas variables, el modelo permite predecir la PpO2 en los tejidos: al

administrar O2 a concentración cercana al 100% en un ambiente a 1.4ATA, el radio de

penetración del O2 desde los capilares a los tejidos es de ~75µm.



Figura 1. Modelo de Krogh. A) radios del capilar (c) y un cilindro de tejido (R). La PO2 puede ser calculada en distintos puntos (c, r y R) ya que varía en función de la existencia de gradientes. B) Esquema

de gradientes de PO2 longitudinal y radial y distancia entre capilares adyacentes [4].

Hiperbaria efectiva

En este punto cabe refrescar el concepto de hiperbaria efectiva y la definición del uso

clínico de TOHB [1]. Al administrar O2 a concentración cercana al 100% a una presión

de 1.4ATA, se logra alcanzar una PpO2 arteriolar de aproximadamente 918mmHg, es

decir, un estado de hiperoxia. Esta presión es más que suficiente para asegurar un

correcto suministro de O2 a todos los tejidos del organismo, a través de la difusión y

penetración del O2 desde el plasma a todas las células, como indica el modelo de Krogh

(ver figura 2). En resumen, bajo condiciones de hiperbaria (al menos 1.4ATA) se

alcanza y supera considerablemente la penetración de O2 (~40µm) requerida para

alcanzar la PpO2 mínima efectiva (20mmHg), necesaria para satisfacer las funciones

celulares. Por lo tanto, los beneficios clínicos y fisiológicos de TOHB se manifiestan a

1.4ATA.



Figura 2. Efecto de la presión de tratamiento sobre el perfil de difusión y la distancia máxima de difusión en un medio homogéneo. Estimación de la penetración de O2 y la PO2 en función de la distancia R.

En analogía con las terapias farmacológicas, la TOHB debe asegurar que el nivel de O2

se mantenga dentro de la ventana terapéutica. Es decir, superar el umbral mínimo

necesario para cumplir las funciones vitales de las células aerobias, sin superar el techo

de concentración, evitando la toxicidad asociada a la producción desmedida de especies

reactivas del O2 (ERO).

2. EVENTOS BIOQUIMICOS

A nivel celular y en condiciones fisiológicas, el O2 participa en múltiples procesos y

reacciones bioquímicas. La más importante de estas reacciones es la producción de

energía, a través de procesos oxidativos que confluyen en la síntesis de compuestos con

enlaces de alta energía, como ATP. Todos los procesos vitales requieren de energía para

poder ser ejecutados.

Los principales efectos beneficiosos producidos por la TOHB están relacionados con

procesos de transporte de O2, hemodinámicos e inmunológicos [3]. El mecanismo

terapéutico de TOHB consiste en producir hiperoxia y un aumento temporal de la



producción de ERO [5]. De esta manera, resuelve condiciones adversas como la hipoxia

y el edema, y favorece las respuestas normales o fisiológicas frente a procesos

infecciosos e isquémicos [3]. En condiciones controladas (presión y tiempo de

exposición), además de generar ERO y radicales libres (RL), TOHB estimula la

expresión y actividad de enzimas antioxidantes, para mantener la homeostasis del estado

“redox” (reductivo/oxidativo) y asegurar la inocuidad del tratamiento [3, 6].

Dentro de los mecanismos que favorece o estimula TOHB importantes en clínica

médica podemos destacar:

Vasoconstricción. Está favorecida por el aumento de O2 disponible en pequeñas arterias

y capilares y se produce en tejidos sanos, sin deterioro de la oxigenación, favoreciendo

una redistribución de flujo hacia zonas hipoperfundidas [3]. La vasoconstricción

producida se llama “no hipoxemiante” ya que no contrarresta el efecto de hiperoxia ni

profundiza la hipoxia en tejidos isquémicos o mal perfundidos. Esta vasoconstricción

puede ayudar también a vencer mecanismos de resistencia vascular presentes en algunas

patologías [7]. Este mecanismo también está involucrado en la reducción y el alivio del

dolor, mediado por la reducción en los niveles del vasodilatador óxido nítrico (ON) en

condiciones de hiperoxia [8].

Respuesta inmune celular. El efecto de TOHB sobre la inmunidad celular reduce el

daño celular mediado por glóbulos blancos en tejidos isquémicos sin afectar sus

funciones inmunes (degranulación, fagocitosis), por lo tanto no genera compromiso

inmune [6]. En este contexto, el acondicionamiento o pretratamiento con OHB protege

del daño por reperfusión post-isquémica (inhibe la síntesis de β2-integrinas,

responsables por el secuestro y la adhesión de neutrófilos circulantes a las paredes de

los vasos) [3] y de efectos trombogénicos (mediados por leucocitos) [5].



Anti-inflamación y reducción del edema. La vasoconstricción favorece la reducción

de la respuesta inflamatoria y por lo tanto la reducción de edemas [3], fenómenos

protagonistas en la fisiopatología de algunas patologías enmarcadas en clínica médica.

La presencia de inflamación y edema está comúnmente asociada a la sensación de dolor.

Por lo tanto, además de los procesos ya mencionados, TOHB reduce la producción y

liberación de citoquinas pro-inflamatorias por neutrófilos y monocitos, contribuyendo a

disminuir el edema y aliviar el dolor [5, 8-10].

Marcadores

El seguimiento de la TOHB incluye la evaluación de parámetros clínicos, bioquímicos y

estudios de imágenes específicos para cada patología puntual. Además, la eficacia

terapéutica de TOHB puede ser monitoreada mediante diferentes marcadores

bioquímicos indicadores de los procesos favorecidos por la hiperoxia. Estos marcadores

son sensibles a diferentes presiones y en diferentes patologías [11-16].

Podemos clasificar estos parámetros bioquímicos, entonces, en función de los diferentes

procesos:

- Coagulación y hemostasia: KPTT, Tiempo de protrombina, RIN, fibrinógeno,

plaquetas, hepatograma [17, 18]

- Reactantes de fase aguda y marcadores de inflamación: PCR, ceruloplasmina,

integrinas, hemograma, hemostasia [9, 12, 14, 19]

- Inmunidad: anticuerpos, interleuquinas, glóbulos blancos, recuento de

neutrófilos y linfocitos [10, 19]

- Estado oxidativo: metabolitos reactivos del O2, malondialdehido, antioxidantes

(enzimáticos: glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa, ONS, catalasa,

mieloperoxidasa; no enzimáticos: glutatión, vitaminas (C, A, E)) [9, 11-15, 20]



3. PROTOCOLOS Y ENSAYOS CLÍNICOS

Se encuentran disponibles numerosos reportes y revisiones describiendo los efectos y

beneficios de TOHB en pacientes, animales de laboratorio y sistemas modelo,

incluyendo ensayos, reportes de casos, opiniones expertas y artículos originales de

investigación. Dentro de los trabajos con pacientes, figuran las revisiones sistemáticas y

ensayos clínicos randomizados (o Randomized Clinical Trials, RCT) que discuten los

efectos de TOHB en numerosas patologías y a diferentes presiones de trabajo.

Esta terapia se puede usar como opción de primera elección (procesos agudos) o de

manera adyuvante y complementaria a otras indicaciones. Además, TOHB muestra una

enorme eficacia cuando es indicada de manera precoz e incluso preventiva [6, 7, 21].

La TOHB se suele indicar especificando diferentes variables que, en conjunto,

determinan la dosis de O2 que recibe el paciente:

- Presión de tratamiento

- %O2 administrado (contínuo o a intervalos)

- Duración de la sesión: 60-90’

- Número total de sesiones

- Frecuencia diaria/semanal de sesiones

- Duración total de sesiones

En los últimos años se ha aplicado en diversas patologías el tratamiento a presiones

cercanas al requisito de presión mínimo establecido por la Sociedad de Medicina

Hiperbárica (UHMS) [1], alrededor de 1.4ATA, ya que es más seguro, fácil de aplicar y

presenta una excelente eficacia terapéutica [11].



Tabla 1. Indicaciones y estadística de casos tratados con TOHB Revitalair en clínica médica.

Patología Cantidad de

casos Efectividad Terapéutica

Sesiones indicadas promedio

Frecuencia indicada promedio

Cumplimiento sesiones

Satisfacción paciente

Promedio duración sesión

Evolución del

paciente

Acúfenos 104 90% 21 3 89% 82% 64 min. 92%

Apnea del sueño

27 90% 25 2 93% 78% 58 min. 91%

Chron 27 92% 34 2 93% 96% 62 min. 90%

EPOC 2 100% 20 2 100% 100% 65 min. 100%

Fibromialgia 69 86% 31 4 90% 71% 64 min. 86%

Migrañas 44 96% 24 2 95% 93% 66 min. 96%

Síndrome de fatiga crónica

9 85% 25 3 67% 100% 64 min. 97%

A continuación, mostramos las aplicaciones destacadas de TOHB en clínica médica,

incluyendo fatiga crónica, enfermedad de Crohn, migraña, fibromialgia y síndromes de

dolor crónico.

TOHB en clínica médica

En particular, el tratamiento de OHB es usado ampliamente para un amplio abanico de

patologías de distinto origen, enmarcadas en la especialidad de clínica médica.

El dolor crónico es un problema clínico de difícil tratamiento, para el cual el uso de

TOHB mostró resultados prometedores [8, 9]. Varios trabajos científicos muestran que

TOHB es útil para tratar cefaleas, fibromialgia, síndromes de dolor regional complejo y

neuralgias [9]. La exposición a OHB, al modular la inflamación y el estrés oxidativo,

desencadena un efecto analgésico y anti-nociceptivo [9, 22].

En el tratamiento de la migraña, TOHB produce vasoconstricción, reduce

significativamente la presión intracraneal, alivia los ataques agudos de migraña, reduce

y previene el dolor de cabeza [7, 8, 23]. TOHB ejerce su acción analgésica y anti-

inflamatoria mediante la acción vasoconstrictora, neuromoduladora (agonista de

serotonina) e inmunomoduladora (respuesta a sustancia P) del O2 [7, 23].



En pacientes con síndrome de fibromialgia (FM) y fatiga crónica, al igual que en casos

de LES, se detectaron alteraciones en la perfusión cerebral, que podrían ser tratadas y

mejoradas gracias al uso de TOHB [24]. Además, en FM, migraña y otras patologías

patologías que cursan con dolor, se detectaron áreas de hipoxia local en las regions

dolorosas, con valores de pO2 y densidad vascular menores a los fisiológicos [8].

Particularmente, en pacientes con FM, TOHB puede mejorar los síntomas y la calidad

de vida, gracias a la mejoría en la perfusión (SPECT) y normalizar la actividad en áreas

cerebrales relacionadas con el dolor [25, 26].

Los pacientes con fatiga crónica presentan incapacidad de cumplir con sus

responsabilidades laborales, sociales y familiares, y carecen de un tratamiento eficaz

específico. En este sentido, la TOHB disminuye la severidad de la sintomatología,

favorece el bienestar, la mejora del desempeño y la calidad de vida, medidas a través de

cuestionarios validados [20]. TOHB permite disminuir el ácido láctico y aumentar las

defensas antioxidantes para atenuar el efecto deletéreo de ERO, responsables por la

patogénesis del síndrome de fatiga crónica. En relación al rendimiento físico y

muscular, también se observó que OHB aumenta la producción de energía y su depósito

en el tejido muscular y previene la fatiga [27, 28].

La enfermedad de Crohn (EC) es una patología compleja, con base autoinmune e

inflamatoria, que puede complicarse con infecciones de la región perineal. En el

tratamiento de la EC, TOHB aumenta la oxigenación de los tejidos inflamados e

infectados, en los que favorece la reparación tisular y el control de la infección mediante

la estimulación de la fagocitosis por PMN [19]. En EC y otras enfermedades digestivas

inflamatorias, como el síndrome de colon irritable y la colitis ulcerosa, TOHB alivia la

sintomatología al ejercer un efecto anti-inflamatorio al disminuir la producción de

citoquinas y reducir la adhesión de neutrófilos [10, 19].



Por último, la TOHB se usa en el tratamiento de patologias que afectan el aparato

auditivo, como la sordera súbita y los acúfenos, para el aumento de la ppO2, la

concentración de O2 y mejorar la microcirculación en el oído interno [29, 30]. De esta

manera, el uso de TOHB como adyuvante al tratamiento convencional mostró ser eficaz

para mejorar la sintomatología y la audición en pacientes recientemente diagnosticados,

al corregir la hipoxia y la microcirculación coclear [29, 30].

En resumen, el uso adyuvante de TOHB en patologías del área clínica, resulta eficaz

para resolver la hipoxia, disminuir la inflamación, redistribuir el flujo, modular la

inflamación, la respuesta inmune y el estrés oxidativo. De esta manera, este tratamiento

favorece el alivio de síntomas como el dolor y el cansancio, genera sensación de

bienestar, permite combatir y prevenir infecciones y mejora la calidad de vida [8, 9, 19,

20, 25, 30].

CONCLUSIONES

La OHB es exitosa y ampliamente utilizada como terapia primaria o adyuvante en

distintas patologías. Su efectividad se basa en la producción de hiperoxia, a partir de la

cual se desencadenan múltiples beneficios fisiológicos para el paciente. Muchos de los

efectos y mecanismos bioquímicos favorecidos por la hiperoxia pueden ponerse en

evidencia a través del seguimiento de marcadores de laboratorio. Estos marcadores se

modifican ante la acción terapéutica de OHB a distintas presiones y en patologías

diferentes, manifestándose cambios principalmente en componentes del sistema

antioxidante y la respuesta anti-inflamatoria.

Dado el mecanismo de acción de la TOHB, su aplicación está aprobada para patologías

de origen variado, enmarcadas en distintas especialidades médicas. Su uso está en fase

de constante investigación y crecimiento. Existe una gran cantidad y variedad de



protocolos que describen los efectos de la TOHB en las distintas especialidades y

patologías. Tanto en la práctica cotidiana como en el desarrollo de protocolos de

ensayos clínicos, es importante considerar principalmente el tiempo de duración de cada

sesión y el número y la frecuencia semanal de las sesiones, para cada patología

específica.

En clínica médica, la TOHB ha demostrado ser útil resolviendo la hipoxia, colaborando

en el alivio del dolor y la mejoría de la calidad de vida. Particularmente, utilizado como

tratamiento coadyuvante, TOHB favorece la vasoconstricción, la modulación del estado

oxidativo y la respuesta inmune, mejora la microcirculación y la perfusión tisular.

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