Regeneracja mięśni, więzadeł i nerwów a tlen hiperbaryczny – co pokazały badania

Dlaczego tlen ma znaczenie dla odbudowy tkanek

Badacze zajmujący się inżynierią tkankową podkreślają, że przeżycie wszczepionej tkanki zależy przede wszystkim od naczyń krwionośnych, które zapewniają jej stały dopływ tlenu¹. Tlenoterapia hiperbaryczna (HBOT), czyli oddychanie czystym tlenem pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego, pobudza wydzielanie czynników angiogennych, czyli sygnałów uruchamiających tworzenie nowych naczyń¹. W hodowli błony śluzowej wytworzonej metodami inżynierii tkankowej już pojedyncza ekspozycja zwiększała wydzielanie czterech takich czynników, a po pięciu ekspozycjach podwyższony był m.in. poziom VEGF, czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego¹. W tym modelu powtarzane ekspozycje wiązały się jednak także z pojawieniem się komórek z cechami obumierania, a żywa warstwa nabłonka bywała cieńsza¹.

Korzystne sygnały płyną też z badań na zwierzętach. U szczurów z niedokrwionym zespoleniem jelita grubego (miejscem połączenia jego odcinków po operacji) tlen hiperbaryczny podawany razem z hormonem wzrostu istotnie zwiększał wytrzymałość zespolenia na rozerwanie, co autorzy uznali za korzystny efekt leczniczy; ocena mikroskopowa wykazała też istotne różnice w tworzeniu nowych naczyń i odkładaniu kolagenu².

Mięśnie: szybsza odbudowa i większa siła włókien

Autorzy badania na szczurach zauważają, że po tlenoterapię hiperbaryczną coraz częściej sięgają wyczynowi sportowcy, którzy chcą szybciej wrócić do formy po urazach mięśni³. Postanowili więc sprawdzić, co dzieje się w uszkodzonym mięśniu: mięsień piszczelowy przedni uszkadzano wstrzyknięciem toksyny, a następnie przez dwa tygodnie, pięć dni w tygodniu, stosowano ekspozycje³. W grupie z tlenem regenerujące się włókna mięśniowe były grubsze i osiągały większą siłę maksymalną³. Już w 3. i 5. dobie po urazie rosła aktywność genów kierujących odbudową mięśnia, m.in. miogeniny i insulinopodobnego czynnika wzrostu 1 (IGF-1), a przybywało dzielących się komórek satelitarnych, czyli komórek macierzystych mięśnia, z których powstają nowe włókna³. Według autorów tlen przyspieszał namnażanie tych komórek i dojrzewanie włókien, a tym samym gojenie i powrót funkcji mięśnia po urazie³.

Więzadła i kości: mocniejszy kolagen i lepsza odbudowa

W badaniu laboratoryjnym fibroblasty (komórki tkanki łącznej) pobrane z więzadła pobocznego przyśrodkowego kolana królika namnażały się pod wpływem tlenu hiperbarycznego szybciej, w sposób zależny od dawki, a połączenie tlenu z płytkopochodnym czynnikiem wzrostu dawało efekt sumujący się⁴. Tlen zmniejszał też udział kolagenu typu III względem kolagenu typu I, co – zdaniem autorów – może prowadzić do powstawania mechanicznie mocniejszych włókien kolagenowych⁴. Badacze proponują więc HBOT jako potencjalnie skuteczną metodę wspomagającą gojenie tego więzadła⁴. Badań poświęconych bezpośrednio ścięgnom w omawianym zestawie prac nie ma.

Tlen wspierał również odbudowę kości. U królików, którym ubytek kości promieniowej wypełniano przeszczepem z własnej kości biodrowej, zarówno tlen hiperbaryczny, jak i osocze bogatopłytkowe zwiększały tworzenie nowej kości i naczyń w 3. i 6. tygodniu⁵. Najlepsze wyniki dawało połączenie obu metod – z synergistycznym wpływem na tworzenie naczyń – a zwierzęta dobrze tolerowały leczenie⁵. W hodowlach komórek ze zwyrodniałych ludzkich krążków międzykręgowych tlen ograniczał wytwarzanie mediatorów zapalnych i pobudzał odbudowę macierzy^6,7 – więcej w artykule o kręgosłupie, stawach i krążkach międzykręgowych.

Nerwy i rdzeń kręgowy: lepszy powrót sprawności

W badaniu na 40 szczurach przecinano nerw kulszowy i zszywano go technikami mikrochirurgicznymi, a tlen hiperbaryczny włączano w różnym czasie po operacji⁸. Po 16 tygodniach najlepiej chodziły zwierzęta, u których ekspozycje rozpoczęto w pierwszej godzinie po zabiegu; start w pierwszym tygodniu także dawał przewagę nad grupą bez tlenu i nad rozpoczęciem w drugim tygodniu⁸. Przy najwcześniejszym starcie w nerwie powstawało też najmniej włóknienia, czyli tkanki bliznowatej⁸. Autorzy wnioskują, że wczesne włączenie tlenu po zespoleniu nerwu korzystnie wpływa na powrót jego funkcji⁸.

Podobny kierunek widać w urazach rdzenia kręgowego. U szczurów poddawanych ekspozycjom po kontrolowanym urazie rdzenia w 7. i 14. dniu obserwowano wyraźnie lepszą sprawność kończyn tylnych – w 14. dniu średnio blisko 11 punktów w skali sprawności ruchowej, w której zdrowe zwierzęta uzyskują 20–21 punktów, wobec niespełna 7 w grupie bez tlenu⁹. W tkance rdzenia spadała przy tym ilość czynnika HIF-1α, sygnalizującego niedotlenienie, a rosło wytwarzanie VEGF, który sprzyja tworzeniu nowych naczyń⁹. Autorzy przeglądu badań nad neurogenezą, czyli powstawaniem nowych neuronów, opisują hipotetyczny mechanizm, w którym tlen oddziałuje na czynniki transkrypcyjne (białka sterujące aktywnością genów), m.in. na czynniki odpowiedzi na niedotlenienie i białko CREB, co może wspierać naturalną naprawę układu nerwowego¹⁰. Zwracają też uwagę, że wyniki doświadczeń na zwierzętach nie zawsze pokrywały się z wynikami badań klinicznych¹⁰. Przegląd prac nad hartowaniem tlenem przed operacją podsumowuje z kolei, że takie przygotowanie chroni mózg, serce i wątrobę oraz daje obiecujące wyniki w zapobieganiu pooperacyjnym zaburzeniom pamięci i koncentracji¹¹.

Co pokazały badania z udziałem pacjentów

Najmocniejszy rodzaj dowodu w tej grupie prac – badanie randomizowane – dotyczy kości. W podwójnie zaślepionym badaniu z udziałem 20 chorych z jednostronną martwicą głowy kości udowej (obumieraniem fragmentu kości tworzącej staw biodrowy) we wczesnym stadium (II stopień w klasyfikacji Ficata) porównano 30 zabiegów z tlenem i 30 zabiegów z samym sprężonym powietrzem, prowadzonych przez 6 tygodni¹². W grupie tlenowej ból zmniejszył się istotnie już po 20 zabiegach, a między 20. a 30. zabiegiem poprawił się zakres ruchu w stawie biodrowym¹². Po zakończeniu zaślepionej części tlenoterapię zaproponowano także grupie kontrolnej; po 7 latach chorzy pozostawali praktycznie wolni od bólu, żaden nie wymagał wszczepienia endoprotezy, a w badaniach obrazowych w 7 z 9 ocenionych stawów stwierdzono znaczne wygojenie martwicy¹².

Pozostałe dane kliniczne dotyczą tkanek uszkodzonych radioterapią. W ośrodku, który przez 8 lat prospektywnie rejestrował wyniki 411 chorych, korzystną odpowiedź uzyskano u 94% osób z martwicą popromienną kości szczęki lub żuchwy, 89% z popromiennym zapaleniem pęcherza moczowego, 82% z martwicą popromienną krtani, 76% z martwicą napromienianej skóry z otwartymi ranami i 63% z uszkodzeniem przewodu pokarmowego, a także u wszystkich 166 chorych, u których tlenoterapia towarzyszyła zabiegom stomatologicznym w napromienianej szczęce lub żuchwie¹³. Autorzy uznali, że te wyniki zdecydowanie potwierdzają skuteczność tlenoterapii we wszystkich sześciu ocenianych stanach¹³. W retrospektywnej analizie 25 chorych z krwotocznym popromiennym zapaleniem pęcherza, u których wcześniejsze metody zawiodły, po serii 40 zabiegów krwawienie ustąpiło całkowicie lub częściowo u wszystkich, bez nawrotu w obserwacji trwającej średnio 21 miesięcy i bez poważnych powikłań; autorzy proponują rozważać HBOT w tych trudnych przypadkach już jako leczenie pierwszego wyboru¹⁴. Więcej w artykule o gojeniu kości i martwicy popromiennej.

Znaczenie dla regeneracji sportowców

Dla sportowca liczy się nie tylko tempo gojenia, ale też to, czy odbudowana tkanka odzyska pełną sprawność. Omawiane prace pokazują, że tlen hiperbaryczny może wspierać ten proces w kilku rodzajach tkanek:

• Mięśnie – u szczurów szybciej namnażały się komórki macierzyste mięśnia, a odbudowane włókna osiągały większą siłę³.
• Więzadła – w hodowli komórek więzadła kolana fibroblasty szybciej się dzieliły, a proporcje kolagenu zmieniały się w kierunku, który według autorów może dawać mocniejsze włókna⁴.
• Nerwy obwodowe – u szczurów po zszyciu nerwu najlepszy powrót sprawności chodu dawało rozpoczęcie zabiegów w pierwszej godzinie po operacji⁸.
• Rdzeń kręgowy – u szczurów po urazie rdzenia kończyny tylne odzyskiwały sprawność wyraźnie lepiej niż bez tlenu⁹.
• Kości – u królików w miejscu przeszczepu powstawało więcej nowej kości i naczyń⁵, a u chorych z martwicą głowy kości udowej zmniejszał się ból i poprawiała ruchomość stawu¹².

Tlenoterapia może więc być rozważana jako uzupełnienie rehabilitacji i leczenia ortopedycznego po urazach. Więcej na ten temat piszemy w artykule HBOT w regeneracji sportowców.

W Baromedical zabieg trwa 90 minut i odbywa się pod ciśnieniem 2,0–3,2 ATA. O tym, czy seria zabiegów ma uzasadnienie po konkretnym urazie, ile zabiegów zaplanować i czy nie ma przeciwwskazań, decyduje specjalista – informacje o bezpieczeństwie zebraliśmy w artykule Przeciwwskazania i bezpieczeństwo HBOT.

Kierunki dalszych badań

Autorzy prac wskazują kilka obiecujących kierunków. Pierwszy to łączenie tlenu z innymi metodami wspierającymi gojenie – w badaniach na zwierzętach korzystne efekty dawało połączenie z osoczem bogatopłytkowym⁵ i z hormonem wzrostu². Drugi to wybór właściwego momentu: po zszyciu nerwu najlepiej sprawdzało się rozpoczęcie ekspozycji tuż po operacji⁸. Autorzy przeglądu o neurogenezie postulują z kolei dalsze badania przedkliniczne, a po nich lepiej zaprojektowane badania kliniczne, które pozwolą wyjaśnić potencjalne korzyści z tlenoterapii¹⁰.

Najczęstsze pytania

Czy tlenoterapia hiperbaryczna przyspiesza regenerację mięśni po urazie?

W badaniu na szczurach z uszkodzonym mięśniem seria ekspozycji na tlen hiperbaryczny przyspieszała namnażanie komórek satelitarnych, czyli komórek macierzystych mięśnia, a odbudowane włókna były grubsze i osiągały większą siłę. Autorzy uznali, że tlen przyspiesza gojenie i powrót funkcji mięśnia. To wynik badania na zwierzętach – u ludzi HBOT może uzupełniać rehabilitację, a o kwalifikacji decyduje specjalista.

Czy tlen hiperbaryczny wspiera regenerację uszkodzonych nerwów?

U szczurów z przeciętym i zszytym nerwem kulszowym najlepszy powrót sprawności chodu i najmniej bliznowacenia obserwowano, gdy ekspozycje rozpoczynano w pierwszej godzinie po operacji. W modelu urazu rdzenia kręgowego tlen również poprawiał sprawność ruchową zwierząt. Autorzy podkreślają znaczenie wczesnego rozpoczęcia zabiegów.

Czy tlenoterapia hiperbaryczna może wspierać powrót sportowca do treningów po urazie?

Omawiane badania pokazują mechanizmy ważne dla sportowców: szybszą odbudowę mięśni, korzystne zmiany w komórkach więzadła oraz lepszą regenerację nerwów i kości – na razie głównie w badaniach na zwierzętach i komórkach. Autorzy jednej z prac zauważają, że po tlenoterapię coraz częściej sięgają wyczynowi sportowcy po urazach mięśni. HBOT może uzupełniać rehabilitację, a o kwalifikacji do zabiegów decyduje specjalista.

Czytaj także

• Tlen hiperbaryczny a gojenie kości, zapalenie kości i implanty – wyniki badań
• Przeciwzapalne i ochronne działanie tlenu hiperbarycznego – co pokazały badania
• Tlen hiperbaryczny a komórki macierzyste: mobilizacja i wsparcie regeneracji

Źródła

1. badanie laboratoryjne (in vitro) Tlenoterapia hiperbaryczna błony śluzowej wytworzonej metodami inżynierii tkankowej nasila wydzielanie czynników angiogennych in vitro. Tra WM, Spiegelberg L, Tuk B i wsp. Tissue Eng Part A. 2014;20(9-10):1523-1530. publikacja
2. badanie na zwierzętach Czy terapia skojarzona jest skuteczniejsza niż sam hormon wzrostu lub sama tlenoterapia hiperbaryczna w gojeniu niedokrwiennych i nieniedokrwiennych zespoleń lewej połowy okrężnicy? Adas M, Kemik O, Adas G i wsp. Clinics (Sao Paulo). 2013;68(11):1440-1445. publikacja · pełny tekst
3. badanie na zwierzętach Nasilenie różnicowania komórek satelitarnych i poprawa czynnościowa w uszkodzonym mięśniu szkieletowym pod wpływem tlenoterapii hiperbarycznej. Horie M, Enomoto M, Shimoda M i wsp. J Appl Physiol (1985). 2014;116(2):149-155. publikacja
4. badanie laboratoryjne (in vitro) Wpływ tlenu hiperbarycznego i płytkopochodnego czynnika wzrostu na fibroblasty więzadła pobocznego przyśrodkowego. Chan YS, Chen AC, Yuan LJ i wsp. Undersea Hyperb Med. 2007;34(3):181-190. publikacja
5. badanie na zwierzętach Synergistyczne działanie HBO i PRP poprawia regenerację kości przy autologicznym przeszczepie kostnym. Schneppendahl J, Jungbluth P, Sager M i wsp. Injury. 2016;47(12):2718-2725. publikacja
6. badanie laboratoryjne (in vitro) Korzystny wpływ tlenu hiperbarycznego na ludzkie komórki zwyrodniałego krążka międzykręgowego poprzez hamowanie IL-1β i szlaku sygnałowego p38 MAPK. Niu CC, Yuan LJ, Chen LH i wsp. J Orthop Res. 2011;29(1):14-19. publikacja
7. badanie laboratoryjne (in vitro) Wpływ hiperbarii tlenowej na zwyrodnienie krążka międzykręgowego: badanie in vitro z użyciem ludzkiego jądra miażdżystego odcinka lędźwiowego. Wang IC, Ueng SW, Lin SS i wsp. Spine (Phila Pa 1976). 2011;36(23):1925-1931. publikacja
8. badanie na zwierzętach Wpływ różnego czasu rozpoczęcia leczenia tlenem hiperbarycznym na regenerację nerwów u szczurów. Ince B, Arslan A, Dadaci M i wsp. Microsurgery. 2016;36(7):586-592. publikacja
9. badanie na zwierzętach Wpływ interwencji z użyciem tlenu hiperbarycznego na ekspresję czynnika indukowanego hipoksją 1α oraz czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego w modelach urazu rdzenia kręgowego u szczurów. Zhou Y, Liu XH, Qu SD i wsp. Chin Med J (Engl). 2013;126(20):3897-3903. publikacja
10. przegląd literatury Tlenoterapia hiperbaryczna sprzyja neurogenezie: na jakim jesteśmy etapie? Mu J, Krafft PR, Zhang JH. Med Gas Res. 2011;1(1):14. publikacja · pełny tekst
11. przegląd literatury Hartowanie tlenem hiperbarycznym łagodzi pooperacyjne zaburzenia funkcji poznawczych poprzez zmniejszenie stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego. Gao ZX, Rao J, Li YH. Neural Regen Res. 2017;12(2):329-336. publikacja · pełny tekst
12. badanie randomizowane (RCT) Tlenoterapia hiperbaryczna w martwicy głowy kości udowej. Camporesi EM, Vezzani G, Bosco G i wsp. J Arthroplasty. 2010;25(6 suppl):118-123. publikacja
13. badanie obserwacyjne Prospektywna ocena wyników leczenia u 411 chorych poddanych tlenoterapii hiperbarycznej z powodu przewlekłego popromiennego uszkodzenia tkanek. Hampson NB, Holm JR, Wreford-Brown CE i wsp. Cancer. 2012;118(15):3860-3868. publikacja
14. badanie retrospektywne Leczenie krwotocznego popromiennego zapalenia pęcherza moczowego tlenoterapią hiperbaryczną. Parra C, Gómez R, Marchetti P i wsp. Actas Urol Esp. 2011;35(3):175-179. publikacja

Materiał ma charakter wyłącznie informacyjny i edukacyjny — nie stanowi porady medycznej i nie zastępuje konsultacji ze specjalistą. O kwalifikacji do tlenoterapii hiperbarycznej, liczbie zabiegów i przebiegu terapii każdorazowo decyduje specjalista po ocenie stanu zdrowia pacjenta. Artykuł jest autorskim omówieniem wyników publikacji naukowych przygotowanym przez Zespół Baromedical — nie stanowi tłumaczenia tych publikacji. Prawa autorskie do publikacji źródłowych przysługują ich autorom i wydawcom; pełne dane bibliograficzne podano w sekcji „Źródła”.