En lovende tilgang til neurodegenerative sygdomme: Hyperbarisk iltbehandling

Forståelse af hyperbarisk iltbehandling (HBOT)

HBOT involverer typisk en stigning i trykket til over 1 absolut atmosfære (ATA) – trykket ved havets overflade – i en varighed på 90-120 minutter, hvilket ofte kræver flere sessioner afhængigt af den specifikke tilstand, der behandles. Det øgede lufttryk forbedrer tilførslen af ​​ilt til cellerne, hvilket igen stimulerer stamcelleproliferation og forstærker helingsprocesserne medieret af visse vækstfaktorer.

Oprindeligt var anvendelsen af ​​HBOT baseret på Boyle-Marriott-loven, som postulerer den trykafhængige reduktion af gasbobler, sammen med fordelene ved høje iltniveauer i væv. Der er en række patologier, der vides at drage fordel af den hyperoxiske tilstand produceret af HBOT, herunder nekrotisk væv, stråleskader, traumer, forbrændinger, kompartmentsyndrom og gasgangræn, blandt andre opført af Undersea and Hyperbaric Medical Society. Det er værd at bemærke, at HBOT også har vist effektivitet som en supplerende behandling i forskellige inflammatoriske eller infektiøse sygdomsmodeller, såsom colitis og sepsis. På grund af dets antiinflammatoriske og oxidative mekanismer tilbyder HBOT et betydeligt potentiale som en terapeutisk vej til neurodegenerative sygdomme.

 

Prækliniske studier af hyperbarisk iltbehandling ved neurodegenerative sygdomme: Indsigt fra 3×Tg-musemodellen

En af de bemærkelsesværdige studierfokuserede på 3×Tg-musemodellen af ​​Alzheimers sygdom (AD), som viste det terapeutiske potentiale af HBOT til at forbedre kognitive underskud. Forskningen involverede 17 måneder gamle hanlige 3×Tg-mus sammenlignet med 14 måneder gamle hanlige C57BL/6-mus, der fungerede som kontrolpersoner. Undersøgelsen viste, at HBOT ikke kun forbedrede kognitiv funktion, men også signifikant reducerede inflammation, plakbelastning og Tau-fosforylering - en kritisk proces forbundet med AD-patologi.

De beskyttende virkninger af HBOT blev tilskrevet et fald i neuroinflammation. Dette blev påvist ved reduktionen af ​​mikroglial proliferation, astrogliose og udskillelsen af ​​proinflammatoriske cytokiner. Disse fund understreger HBOT's dobbelte rolle i at forbedre kognitiv præstation, samtidig med at den afbøder neuroinflammatoriske processer forbundet med Alzheimers sygdom.

En anden præklinisk model anvendte 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP)-mus til at evaluere HBOT's beskyttelsesmekanismer på neuronal funktion og motoriske evner. Resultaterne indikerede, at HBOT bidrog til forbedret motorisk aktivitet og gribestyrke hos disse mus, hvilket korrelerede med en stigning i mitokondriel biogenesesignalering, specifikt gennem aktivering af SIRT-1, PGC-1α og TFAM. Dette fremhæver den betydelige rolle, som mitokondriefunktionen spiller i de neurobeskyttende virkninger af HBOT.

 

Mekanismerne bag HBOT i neurodegenerative sygdomme

Det underliggende princip for at anvende HBOT til behandling af ikke-destruktive sygdomme (NDD'er) ligger i forholdet mellem reduceret iltforsyning og modtageligheden for neurodegenerative forandringer. Hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) spiller en central rolle som en transkriptionsfaktor, der muliggør cellulær tilpasning til lavt ilttryk, og er blevet impliceret i forskellige NDD'er, herunder AD, PD, Huntingtons sygdom og ALS, hvilket markerer den som et afgørende lægemiddelmål.

Da alder er en betydelig risikofaktor for flere neurodegenerative lidelser, er det afgørende at undersøge virkningen af ​​HBOT på aldringsneurobiologi. Studier har vist, at HBOT kan forbedre aldersrelaterede kognitive underskud hos raske ældre forsøgspersoner.Derudover udviste ældre patienter med betydelige hukommelsesnedsættelser kognitive forbedringer og øget cerebral blodgennemstrømning efter eksponering for HBOT.

 

1. HBOT's indvirkning på inflammation og oxidativ stress

HBOT har vist evnen til at lindre neuroinflammation hos patienter med alvorlig hjernedysfunktion. Det har evnen til at nedregulere proinflammatoriske cytokiner (såsom IL-1β, IL-12, TNFα og IFNγ), samtidig med at det opregulerer antiinflammatoriske cytokiner (som IL-10). Nogle forskere foreslår, at reaktive iltarter (ROS) genereret af HBOT medierer flere gavnlige virkninger af behandlingen. Derfor er de positive resultater forbundet med HBOT, udover dets trykafhængige boble-reducerende virkning og opnåelsen af ​​høj iltmætning i vævet, delvist afhængige af de fysiologiske roller af de producerede ROS.

2. Virkninger af HBOT på apoptose og neurobeskyttelse

Forskning har indikeret, at HBOT kan reducere hippocampal fosforylering af p38 mitogen-aktiveret proteinkinase (MAPK), hvilket efterfølgende forbedrer kognition og mindsker hippocampal skade. Både HBOT alene og i kombination med Ginkgo biloba-ekstrakt har vist sig at sænke ekspressionen af ​​Bax og aktiviteten af ​​caspase-9/3, hvilket resulterer i nedsatte apoptose-rater i gnavermodeller induceret af aβ25-35. Desuden viste et andet studie, at HBOT-forkonditionering inducerede tolerance over for cerebral iskæmi, med mekanismer, der involverer øget SIRT1-ekspression, sammen med forøgede B-celle lymfom 2 (Bcl-2) niveauer og reduceret aktiv caspase-3, hvilket understreger HBOTs neurobeskyttende og anti-apoptotiske egenskaber.

3. Indflydelse af HBOT på kredsløb ogNeurogenese

Eksponering af forsøgspersoner for HBOT er blevet forbundet med flere effekter på kraniets vaskulære system, herunder forbedring af blod-hjerne-barrierens permeabilitet, fremme af angiogenese og reduktion af ødem. Ud over at give øget iltforsyning til væv, har HBOTfremmer vaskulær dannelseved at aktivere transkriptionsfaktorer som vaskulær endotelvækstfaktor og ved at stimulere proliferationen af ​​neurale stamceller.

4. Epigenetiske effekter af HBOT

Studier har vist, at eksponering af humane mikrovaskulære endotelceller (HMEC-1) for hyperbarisk ilt signifikant regulerer 8.101 gener, herunder både opregulerede og nedregulerede ekspressioner, hvilket fremhæver en stigning i genekspression forbundet med antioxidantresponsveje.