- W badaniu z udziałem 20 pacjentów po zabiegu HBOT we krwi krążyło mniej więcej dwa razy więcej komórek progenitorowych z markerem CD34 niż przed zabiegiem.
- Po 10. i 20. zabiegu takich komórek było nawet kilkakrotnie więcej niż przed serią.
- W hodowli ludzkich komórek macierzystych z tkanki tłuszczowej ekspozycja na tlen hiperbaryczny zwiększała ich żywotność i namnażanie.
- W badaniach na szczurach i królikach tlen hiperbaryczny poprawiał odbudowę chrząstki i kości, a najlepsze wyniki dawało połączenie z osoczem bogatopłytkowym.
- HBOT nie jest terapią komórkową, ale może wspierać leczenie – o kwalifikacji decyduje specjalista.
Karta badań: komórki macierzyste i regeneracja tkanek
Najważniejsze badania omówione w artykule w jednym miejscu: rodzaj i uczestnicy badania, protokół HBOT (liczba zabiegów), zaobserwowany wynik, ograniczenia i odnośnik do publikacji. Liczba zabiegów i ciśnienie w Baromedical są dobierane przez specjalistę do jednostki chorobowej.
| Badanie | Uczestnicy | Protokół HBOT | Wynik | Ograniczenia |
|---|---|---|---|---|
| badanie kliniczne mobilizacja komórek macierzystych ze szpiku | 20 kolejnych pacjentów leczonych HBOT w dwóch ośrodkach | co najmniej 20 zabiegów (krew pobierano przy 1., 10. i 20. zabiegu) | Po każdym zabiegu liczba krążących komórek progenitorowych CD34+ była około dwukrotnie wyższa niż przed nim, a przy wyższej dawce tlenu wzrost był 1,9–3 razy większy. Zmobilizowane komórki zawierały więcej białek regulatorowych (m.in. czynników indukowanych hipoksją). | Mała grupa (20 osób), brak grupy kontrolnej, oceniano markery we krwi, a nie efekty kliniczne. |
| badanie laboratoryjne (in vitro) ludzkie komórki macierzyste z tkanki tłuszczowej | hodowle komórek macierzystych pobranych od zdrowych dawców | 2–3 ekspozycje w hodowli; szczegóły niepodane w streszczeniu | Przy wyższym z dwóch badanych ustawień komórki wykazywały większą żywotność i szybszy podział, wyższą ekspresję CD34 oraz mniejsze wydzielanie TGF-β; różnicowanie w kierunku tkanki tłuszczowej nasiliło się, a kostne i chrzęstne pozostało bez zmian. | Badanie na hodowlach komórkowych, bez udziału pacjentów – wyników nie można wprost przenosić na leczenie ludzi. |
| badanie na zwierzętach dojrzewanie komórek β z komórek zarodkowych | myszy z niedoborem odporności po przeszczepie komórek progenitorowych trzustki oraz hodowle in vitro | codzienne zabiegi; liczba i czas trwania niepodane w streszczeniu | Codzienna tlenoterapia hiperbaryczna u myszy po przeszczepie sprzyjała lepszemu wszczepieniu komórek, ich dojrzewaniu w kierunku komórek β, utrzymaniu masy ciała i częstszemu ustępowaniu cukrzycy; w hodowli precyzyjnie dobrany poziom tlenu zwiększał produkcję insuliny. | Badanie na zwierzętach i w hodowlach – wyników nie można wprost przenosić na ludzi. |
| badanie na zwierzętach ubytki kostno-chrzęstne kolana | 32 samice szczurów z wytworzonym ubytkiem kostno-chrzęstnym (4 grupy) | szczegóły protokołu niepodane w streszczeniu (ocena po 30 dniach) | Zarówno HBOT, jak i osocze bogatopłytkowe osobno poprawiały odbudowę chrząstki wobec grupy kontrolnej, a ich połączenie dawało istotnie lepszą regenerację niż każda metoda z osobna. | Badanie na zwierzętach z krótką obserwacją; autorzy podkreślają, że mechanizm wymaga dalszych badań. |
| badanie na zwierzętach regeneracja kości po przeszczepie kostnym | 48 królików z ubytkiem kości promieniowej wypełnionym własnym przeszczepem | zabiegi przez cały okres obserwacji (do 6 tygodni); liczba niepodana w streszczeniu | Dodanie HBOT lub osocza bogatopłytkowego zwiększało tworzenie nowej kości i nowych naczyń po 3 i 6 tygodniach, a połączenie obu metod dało najlepsze wyniki spośród wszystkich grup. Zwierzęta dobrze znosiły leczenie. | Badanie na zwierzętach – wyników nie można wprost przenosić na ludzi. |
| badanie na zwierzętach uraz rdzenia kręgowego (model zwierzęcy) | 75 samców szczurów z urazem rdzenia (po 15 w grupie) | szczegóły protokołu niepodane w streszczeniu (obserwacja 6 tygodni) | Połączenie przeszczepu mezenchymalnych komórek szpiku z HBOT dało lepszą sprawność ruchową i regenerację niż każda z metod osobno, więcej dzielących się komórek w miejscu urazu oraz największy spadek cytokin zapalnych. | Badanie na zwierzętach – wyników nie można wprost przenosić na ludzi. |
Czym są komórki macierzyste i co ma do nich tlen
Komórki macierzyste potrafią odnawiać własną pulę i przekształcać się, czyli różnicować, w komórki wyspecjalizowane – kostne, chrzęstne czy tłuszczowe. Pokrewne im komórki progenitorowe są już bardziej ukierunkowane, ale nadal zdolne do namnażania. W badaniu z udziałem pacjentów śledzono komórki progenitorowe pochodzące ze szpiku kostnego, krążące we krwi i rozpoznawane po białku powierzchniowym CD341. Z kolei ludzkie komórki macierzyste z tkanki tłuszczowej uważa się za obiecujący materiał dla regeneracyjnej chirurgii plastycznej, a tlenoterapię hiperbaryczną – za możliwy sposób ich przygotowania („kondycjonowania”) na potrzeby inżynierii tkankowej2.
Tlen jest dla tych komórek ważnym sygnałem. Autorzy badania z udziałem pacjentów wyszli od obserwacji, że zabiegi HBOT uruchamiają wyrzut komórek macierzystych i progenitorowych ze szpiku, a pośredniczą w tym wolne rodniki – dlatego sprawdzili, czy siła tego efektu zależy od dawki tlenu1. Zespół badający komórki wytwarzające insulinę wykazał z kolei we wcześniejszych pracach, że natlenowanie silnie popycha mysie komórki progenitorowe trzustki w stronę komórek wydzielania wewnętrznego3.
Dwa razy więcej komórek progenitorowych we krwi po zabiegu
W badaniu z udziałem 20 kolejnych pacjentów leczonych w dwóch ośrodkach stosujących różne protokoły krew pobierano przed 1., 10. i 20. zabiegiem oraz po każdym z nich1. Po każdym z tych zabiegów komórek CD34+ o słabej ekspresji markera CD45 krążyło we krwi mniej więcej dwa razy więcej niż przed nim, w obu ośrodkach1. W jednym z protokołów efekt był wyraźniejszy: liczba tych komórek była tam od 1,9 do 3 razy większa po 10. zabiegu, a także przed 20. zabiegiem i po nim1.
Zmobilizowane komórki różniły się też składem białek. W komórkach CD34+ pobranych po zabiegu zawartość białek regulacyjnych – m.in. trzech czynników indukowanych hipoksją (HIF-1, -2 i -3), tioredoksyny-1 i enzymu polimerazy poli-ADP-rybozy – była dwukrotnie wyższa niż przed zabiegiem, bez różnic między protokołami1. Autorzy podsumowują, że mobilizacja przypuszczalnych komórek progenitorowych jest większa, a wszystkie nowo uwolnione komórki niosą więcej białek regulacyjnych – co wskazuje, że efekt zależy od dawki tlenu1.
Tlen jako sygnał dla komórek macierzystych w laboratorium
W hodowli ludzkich komórek macierzystych z tkanki tłuszczowej, pobranych od zdrowych dawców, porównano dwa schematy ekspozycji na tlen hiperbaryczny2. W obu rosły żywotność komórek, tempo ich namnażania i ekspresja CD34, a spadało wydzielanie TGF-β, czyli transformującego czynnika wzrostu beta – białka sygnałowego2. Wydzielanie czynnika wzrostu hepatocytów pozostało stabilne, ukierunkowane różnicowanie w komórki kostne i chrzęstne przebiegało bez zmian, a nasiliło się różnicowanie w stronę komórek tłuszczowych2. Wpływ tlenu zależy przy tym od warunków doświadczenia: w części z nich słabło samoistne różnicowanie kostne tych komórek2, a w hodowli szczurzych komórek macierzystych grzebienia nerwowego hodowla w atmosferze zawierającej 80% tlenu hamowała ich namnażanie i nasilała obumieranie, a efekt ten znosił przeciwutleniacz N-acetylocysteina4.
Dobrze dobrana dostępność tlenu może natomiast wyraźnie wspierać dojrzewanie komórek. W pracy nad komórkami beta trzustki (wytwarzającymi insulinę), uzyskiwanymi z ludzkich zarodkowych komórek macierzystych, zastosowano specjalne urządzenie hodowlane, w którym ciśnienie parcjalne tlenu ustawiano na poziomie zbliżonym do panującego w dojrzałych wyspach trzustkowych3. W takich warunkach komórki silniej wykazywały cechy komórek wydzielania wewnętrznego, wydajniej przekształcały się w komórki beta i produkowały więcej insuliny3.
Lepsze przyjęcie przeszczepów komórkowych w badaniach na zwierzętach
W tym samym projekcie komórki progenitorowe trzustki, uzyskane z ludzkich zarodkowych komórek macierzystych, przeszczepiano myszom z niedoborem odporności, u których stosowano codzienne zabiegi tlenoterapii hiperbarycznej3. Przeszczep lepiej się przyjmował, wyraźniej rozdzielały się w nim komórki alfa i beta, zwierzęta utrzymywały masę ciała, a cukrzyca ustępowała u większego odsetka myszy3. Autorzy uważają, że otwiera to drogę do przyszłych przeszczepów w pełni dojrzałych komórek beta3.
W badaniu na 75 szczurach z urazem rdzenia kręgowego, losowo podzielonych na pięć grup po 15 zwierząt, przeszczep mezenchymalnych komórek macierzystych ze szpiku połączony z tlenem hiperbarycznym dawał lepsze wyniki testów ruchowych (skali sprawności kończyn tylnych i próby na równi pochyłej) niż sam przeszczep lub same zabiegi5. W grupie łączonej obraz mikroskopowy wskazywał na najkorzystniejszą regenerację, komórek oznakowanych bromodeoksyurydyną było więcej niż po samym przeszczepie, a stężenia cytokin zapalnych – TNF-α, IL-1β, IL-6 i interferonu alfa – spadły najbardziej5. Autorzy opisują to jako działanie synergistyczne, czyli wzajemnie się wzmacniające5.
Kości i chrząstka – synergia z osoczem bogatopłytkowym
Dla osób aktywnych fizycznie szczególnie interesujące są prace nad chrząstką stawową i kością. W randomizowanym badaniu z grupą kontrolną na 32 szczurach z ubytkiem kostno-chrzęstnym w stawie kolanowym porównano cztery grupy: kontrolną, leczoną osoczem bogatopłytkowym (preparatem z krwi o dużej zawartości płytek), leczoną tlenem hiperbarycznym oraz łączoną6. Po 30 dniach zarówno sam tlen, jak i samo osocze poprawiały gojenie w porównaniu z grupą kontrolną – w podobnym stopniu – a połączenie obu metod dawało najlepszą odbudowę6. Autorzy przypuszczają, że w środowisku hiperbarycznym silniej aktywują się czynniki wzrostu uwalniane z płytek krwi6.
U 48 królików ubytki kości promieniowej, czyli kości przenoszącej obciążenia, wypełniano przeszczepem własnej kości z talerza biodrowego, a leczenie uzupełniano osoczem bogatopłytkowym, tlenem hiperbarycznym lub obiema metodami7. Każdy z tych dodatków zwiększał tworzenie nowej kości i nowych naczyń krwionośnych po 3 i 6 tygodniach, a najlepsze wyniki dawało ich połączenie; wszystkie zwierzęta dobrze tolerowały leczenie7. To wyniki uzyskane na zwierzętach, ale wyznaczają kierunek ważny dla regeneracji po urazach – więcej w artykułach o HBOT w regeneracji sportowców oraz o gojeniu kości.
Co to oznacza dla pacjenta i dokąd zmierzają badania
Omówione prace pokazują, że tlen pod zwiększonym ciśnieniem jest dla komórek macierzystych silnym sygnałem: u 20 pacjentów po zabiegu we krwi krążyło około dwa razy więcej komórek progenitorowych1, a w badaniach na zwierzętach HBOT wspierał przyjęcie się przeszczepów komórkowych oraz odbudowę kości i chrząstki3,5,6,7. Wyniki z hodowli i badań na zwierzętach wyjaśniają mechanizmy działania – nie są jeszcze wynikami leczenia u ludzi.
HBOT nie jest terapią komórkową i nie zastępuje leczenia ortopedycznego, neurologicznego czy diabetologicznego, ale może je wspierać. O kwalifikacji do zabiegów decyduje specjalista, który uwzględnia stan zdrowia i przeciwwskazania – opisujemy je w artykule o przeciwwskazaniach i bezpieczeństwie HBOT. W Baromedical zabieg trwa 90 minut, a ciśnienie dobiera się w zakresie 2,0–3,2 ATA.
Autorzy prac oczekują dalszych badań, które wyjaśnią mechanizm współdziałania tlenu z osoczem bogatopłytkowym i pozwolą ustalić optymalne standardy łączenia obu metod6, a w przypadku komórek trzustki – przybliżą przeszczepy w pełni dojrzałych komórek beta3.
Najczęstsze pytania
Czy tlenoterapia hiperbaryczna mobilizuje komórki macierzyste?
W badaniu z udziałem 20 pacjentów po zabiegach HBOT liczba krążących we krwi komórek progenitorowych z markerem CD34 była mniej więcej dwukrotnie wyższa niż przed zabiegiem. efekt był silniejszy niż, a zmobilizowane komórki zawierały więcej białek regulacyjnych. Autorzy wiążą ten mechanizm z działaniem wolnych rodników.
Czy HBOT może wspierać terapie komórkowe i przeszczepy?
W badaniach na zwierzętach codzienne zabiegi poprawiały przyjęcie się przeszczepionych komórek trzustki u myszy, a u szczurów z urazem rdzenia kręgowego połączenie przeszczepu komórek macierzystych z tlenem hiperbarycznym dawało lepszą poprawę ruchową niż każda z metod osobno. Autorzy pracy o komórkach trzustki uważają, że otwiera to drogę do przyszłych przeszczepów dojrzałych komórek beta.
Czy tlen hiperbaryczny pomaga w regeneracji chrząstki i kości po urazach?
W badaniach na szczurach i królikach tlen hiperbaryczny poprawiał gojenie ubytków chrząstki stawu kolanowego i kości, a połączenie z osoczem bogatopłytkowym dawało najlepsze efekty. To wyniki z badań na zwierzętach, ważne dla kierunku badań nad regeneracją po urazach, także sportowych. O tym, czy zabiegi są wskazane w konkretnej sytuacji, decyduje specjalista.
Umów konsultację kwalifikacyjną
Specjalista oceni wskazania i dobierze protokół dla Twojej jednostki chorobowej. Możliwe rozpoczęcie tego samego dnia po weryfikacji.
Czytaj także
Źródła
- badanie obserwacyjne Mobilizacja komórek macierzystych CD34+/CD45-dim przez tlen hiperbaryczny – zmiany zależne od dawki tlenu. Heyboer M, Milovanova TN, Wojcik S i wsp. Stem Cell Res. 2014;12(3):638-645. publikacja · pełny tekst
- badanie laboratoryjne (in vitro) Wpływ tlenoterapii hiperbarycznej na ludzkie komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej. Yoshinoya Y, Böcker AH, Ruhl T i wsp. Plast Reconstr Surg. 2020;146(2):309-320. publikacja
- badanie na zwierzętach Wpływ modulacji dostępności tlenu in vitro i in vivo na różnicowanie komórek β z ludzkich zarodkowych komórek macierzystych. Cechin S, Alvarez-Cubela S, Giraldo JA i wsp. Stem Cells Transl Med. 2014;3(3):277-289. publikacja · pełny tekst
- badanie laboratoryjne (in vitro) Hipoksja i hiperoksja w odmienny sposób kontrolują proliferację szczurzych komórek macierzystych grzebienia nerwowego poprzez odrębne szlaki regulacyjne białek HIF1α-CXCR4 i TP53-TPM1. Chen CC, Hsia CW, Ho CW i wsp. Dev Dyn. 2017;246(3):162-185. publikacja
- badanie na zwierzętach Wpływ przeszczepienia komórek mezenchymalnych w połączeniu z tlenoterapią hiperbaryczną na rehabilitację urazu rdzenia kręgowego u szczurów. Geng CK, Cao HH, Ying X i wsp. Asian Pac J Trop Med. 2015;8(6):468-473. publikacja
- badanie na zwierzętach Regeneracyjne działanie tlenoterapii hiperbarycznej i osocza bogatopłytkowego na ubytki kostno-chrzęstne u szczurów. Korucu İH, Kekeç AF, Arslan A i wsp. Jt Dis Relat Surg. 2020;31(2):260-266. publikacja · pełny tekst
- 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
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”.