Нейродегенеративные заболеванияНейродегенеративные заболевания (НДЗ) характеризуются прогрессирующей или стойкой потерей определенных уязвимых популяций нейронов в головном или спинном мозге. Классификация НДЗ может основываться на различных критериях, включая анатомическое распределение нейродегенерации (например, экстрапирамидные расстройства, лобно-височная дегенерация или спиноцеребеллярная атаксия), первичные молекулярные аномалии (такие как амилоид-β, прионы, тау-белок или α-синуклеин) или основные клинические проявления (например, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз и деменция). Несмотря на эти различия в классификации и проявлении симптомов, такие заболевания, как болезнь Паркинсона (БП), боковой амиотрофический склероз (БАС) и болезнь Альцгеймера (БА), имеют общие лежащие в основе процессы, приводящие к нейронной дисфункции и последующей гибели клеток.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, к 2040 году миллионы людей во всем мире страдают от нейродегенеративных заболеваний, и эти болезни станут второй по значимости причиной смерти в развитых странах. Хотя существуют различные методы лечения, позволяющие облегчить и контролировать симптомы, связанные с конкретными заболеваниями, эффективные способы замедления или излечения прогрессирования этих состояний остаются недоступными. Недавние исследования указывают на сдвиг в парадигмах лечения от простого симптоматического лечения к использованию механизмов клеточной защиты для предотвращения дальнейшего ухудшения состояния. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что окислительный стресс и воспаление играют ключевую роль в нейродегенерации, что делает эти механизмы важными мишенями для клеточной защиты. В последние годы фундаментальные и клинические исследования выявили потенциал гипербарической кислородной терапии (ГБОТ) в лечении нейродегенеративных заболеваний.
Понимание гипербарической кислородной терапии (ГБОТ)
Гипербарическая оксигенация (ГБОТ) обычно включает повышение давления до уровня выше 1 абсолютной атмосферы (АТА) — давления на уровне моря — в течение 90-120 минут, часто требуя нескольких сеансов в зависимости от конкретного заболевания. Повышенное давление воздуха улучшает доставку кислорода к клеткам, что, в свою очередь, стимулирует пролиферацию стволовых клеток и усиливает процессы заживления, опосредованные определенными факторами роста.
Первоначально применение гипербарической оксигенации (ГБОТ) основывалось на законе Бойля-Марриотта, который постулирует зависимое от давления уменьшение количества газовых пузырьков наряду с преимуществами высокого уровня кислорода в тканях. Известно, что гиперксическое состояние, создаваемое ГБОТ, может быть полезно при ряде патологий, включая некротические ткани, лучевые повреждения, травмы, ожоги, компартмент-синдром и газовую гангрену, а также другие заболевания, перечисленные Подводным и гипербарическим медицинским обществом. Примечательно, что ГБОТ также показала эффективность в качестве вспомогательного лечения при различных воспалительных или инфекционных заболеваниях, таких как колит и сепсис. Учитывая ее противовоспалительные и окислительные механизмы, ГБОТ обладает значительным потенциалом в качестве терапевтического метода лечения нейродегенеративных заболеваний.
Доклинические исследования гипербарической кислородной терапии при нейродегенеративных заболеваниях: результаты, полученные на мышиной модели 3×Tg.
Одно из примечательных исследованийИсследование было сосредоточено на мышиной модели болезни Альцгеймера (БА) 3×Tg, которая продемонстрировала терапевтический потенциал гипербарической оксигенации (ГБОТ) в улучшении когнитивных нарушений. В исследовании участвовали 17-месячные самцы мышей 3×Tg, которых сравнивали с 14-месячными самцами мышей C57BL/6, служившими контрольной группой. Исследование показало, что ГБОТ не только улучшает когнитивные функции, но и значительно снижает воспаление, количество бляшек и фосфорилирование тау-белка — критически важный процесс, связанный с патологией БА.
Защитные эффекты гипербарической оксигенации (ГБОТ) объясняются снижением нейровоспаления. Это подтверждается уменьшением пролиферации микроглии, астроглиоза и секреции провоспалительных цитокинов. Эти результаты подчеркивают двойную роль ГБОТ в улучшении когнитивных функций и одновременном смягчении нейровоспалительных процессов, связанных с болезнью Альцгеймера.
В другой доклинической модели использовались мыши, получавшие 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (MPTP), для оценки защитных механизмов гипербарической оксигенации (ГБОТ) на нейрональную функцию и двигательные возможности. Результаты показали, что ГБОТ способствовала повышению двигательной активности и силы хвата у этих мышей, что коррелировало с увеличением сигнальной активности митохондриального биогенеза, в частности, за счет активации SIRT-1, PGC-1α и TFAM. Это подчеркивает значительную роль митохондриальной функции в нейропротекторном эффекте ГБОТ.
Механизмы действия гипербарической оксигенации при нейродегенеративных заболеваниях
Основной принцип использования гипербарической оксигенации (ГБОТ) при нейродегенеративных заболеваниях заключается во взаимосвязи между сниженным поступлением кислорода и восприимчивостью к нейродегенеративным изменениям. Гипоксия-индуцируемый фактор-1 (HIF-1) играет центральную роль в качестве транскрипционного фактора, обеспечивающего клеточную адаптацию к низкому содержанию кислорода, и участвует в развитии различных нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона и боковой амиотрофический склероз, что делает его важной мишенью для лекарственной терапии.
Поскольку возраст является значительным фактором риска развития множества нейродегенеративных заболеваний, исследование влияния гипербарической оксигенации на нейробиологию старения имеет жизненно важное значение. Исследования показали, что гипербарическая оксигенация может улучшить возрастные когнитивные нарушения у здоровых пожилых людей.Кроме того, у пожилых пациентов со значительными нарушениями памяти после воздействия гипербарической оксигенации наблюдалось улучшение когнитивных функций и увеличение мозгового кровотока.
1. Влияние гипербарической оксигенации на воспаление и окислительный стресс.
Гипербарическая оксигенация (ГБОТ) продемонстрировала способность уменьшать нейровоспаление у пациентов с тяжелой дисфункцией головного мозга. Она обладает способностью снижать уровень провоспалительных цитокинов (таких как IL-1β, IL-12, TNFα и IFNγ) и одновременно повышать уровень противовоспалительных цитокинов (например, IL-10). Некоторые исследователи предполагают, что активные формы кислорода (АФК), образующиеся при ГБОТ, опосредуют ряд благоприятных эффектов терапии. Следовательно, помимо зависящего от давления действия по уменьшению пузырьков и достижения высокой сатурации кислорода в тканях, положительные результаты, связанные с ГБОТ, частично зависят от физиологической роли образующихся АФК.
2. Влияние гипербарической оксигенации на апоптоз и нейропротекцию
Исследования показали, что гипербарическая оксигенация (ГБОТ) может снижать фосфорилирование митоген-активированной протеинкиназы p38 (MAPK) в гиппокампе, что впоследствии улучшает когнитивные функции и уменьшает повреждение гиппокампа. Было обнаружено, что как самостоятельная ГБОТ, так и в сочетании с экстрактом гинкго билоба снижают экспрессию Bax и активность каспазы-9/3, что приводит к снижению скорости апоптоза в моделях на грызунах, вызванных β25-35. Кроме того, другое исследование продемонстрировало, что предварительная подготовка с помощью ГБОТ индуцирует толерантность к церебральной ишемии, при этом механизмы включают повышенную экспрессию SIRT1, а также увеличение уровня B-клеточной лимфомы 2 (Bcl-2) и снижение активности каспазы-3, что подчеркивает нейропротекторные и антиапоптотические свойства ГБОТ.
3. Влияние гипербарической оксигенации на кровообращение иНейрогенез
Применение гипербарической оксигенации (ГБОТ) связано с многочисленными эффектами на сосудистую систему черепа, включая повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера, стимуляцию ангиогенеза и уменьшение отеков. Помимо увеличения поступления кислорода к тканям, ГБОТспособствует формированию сосудовпутем активации факторов транскрипции, таких как фактор роста эндотелия сосудов, и путем стимуляции пролиферации нейронных стволовых клеток.
4. Эпигенетические эффекты гипербарической оксигенации
Исследования показали, что воздействие гипербарического кислорода на микрососудистые эндотелиальные клетки человека (HMEC-1) значительно регулирует экспрессию 8101 гена, включая как повышенную, так и пониженную экспрессию, что указывает на увеличение экспрессии генов, связанных с антиоксидантными механизмами ответа.
Заключение
Применение гипербарической оксигенации (ГБОТ) значительно продвинулось за прошедшее время, подтвердив свою доступность, надежность и безопасность в клинической практике. Хотя ГБОТ изучалась как метод лечения нейродегенеративных заболеваний вне зарегистрированных показаний, и были проведены некоторые исследования, по-прежнему существует острая необходимость в проведении строгих исследований для стандартизации практики ГБОТ при лечении этих состояний. Необходимы дальнейшие исследования для определения оптимальной частоты проведения процедур и оценки степени положительного эффекта для пациентов.
В заключение, взаимодействие гипербарической оксигенации и нейродегенеративных заболеваний демонстрирует многообещающие перспективы в терапевтических возможностях, что требует дальнейшего изучения и подтверждения в клинических условиях.
Дата публикации: 16 мая 2025 г.