El tratamiento con oxígeno hiperbárico induce la expresión génica antioxidante

La terapia de oxigenación hiperbárica (TOHB) se ha promovido recientemente como un enfoque para retardar el envejecimiento. TOHB es el uso médico de oxígeno a más de 1 atmósfera (atm) de presión. El principio terapéutico detrás de la TOHB se deriva de aumentar la presión parcial de oxígeno en los tejidos del cuerpo. Además, aumenta la capacidad de transporte de oxígeno del plasma sanguíneo más allá de las alcanzables en condiciones normobáricas. Actualmente se utiliza para tratar la intoxicación por CO, las lesiones por radiación retardada, la enfermedad por descompresión, así como las heridas por diabetes que no cicatrizan y otras.

Además, se ha demostrado que el pre acondicionamiento de TOHB tiene efectos horméticos en la resistencia al estrés y puede aumentar la longevidad de C. elegans. Aunque el mecanismo a través del cual TOHB aumenta la longevidad no está claro, es probable que esté relacionado con el hecho de que puede inducir niveles bajos de estresantes oxidativos como los EROS. Este bajo nivel de EROS podría estar actuando para inducir la expresión génica protectora y para ayudar a las células y los tejidos a manejar varios estresores ambientales y endógenos de manera más eficiente.

Los médicos del departamento de Biología Molecular y Celular de la Universidad de Connecticut y el Departamento de Cirugía del Morristown Memorial Hospital querían abordar esta posibilidad utilizando células endoteliales microvasculares humanas como su sistema modelo para estudiar los efectos del TOHB. Estas células son un objetivo directo de la TOHB durante la cicatrización de la herida, y las investigaciones anteriores han demostrado que puede aumentar la expresión del factor de crecimiento en el sitio de la herida, lo que a su vez ayuda a estimular la angiogénesis. En 2010, los estudios se limitaban a identificar genes seleccionados que participan en el mecanismo HBOT. Para obtener una visión más global de la respuesta genómica de las células endoteliales microvasculares humanas a TOHB, el grupo realizó un análisis de micromatrices de la expresión génica.

Sus resultados indican que TOHB puede cambiar la expresión génica en varias vías celulares, incluidas las vías Nrf2, Integrin y ERK / MAPK. Estas vías contienen una serie de genes que son críticos en la defensa celular. La importancia funcional de estos cambios en la expresión génica se apoya en su descubrimiento de que las células tratadas con TOHBA están protegidas contra un estrés oxidativo que de otra manera sería letal.

Estos hallazgos apoyan el beneficio potencial de la HBOT en una serie de aplicaciones clínicas. Por ejemplo, TOHB de preacondicionamiento puede ser una opción atractiva para los pacientes que están a punto de someterse a operaciones especialmente estresantes, incluidas las cirugías a corazón abierto. Un estudio reciente ha demostrado la capacidad del tratamiento previo con TOHB para proteger a los humanos de la isquemia aguda durante los procedimientos de injerto de derivación de la arteria coronaria que emplean la derivación cardiopulmonar.

Más generalmente, TOHB podría ser una opción de tratamiento viable para retardar el envejecimiento debido a su capacidad para aumentar las enzimas antioxidantes endógenas que suprimen el daño celular inducido por EROS. Los investigadores demostraron que después de solo una ronda de TOHB, la expresión de estos genes protectores aumenta significativamente, y este único tratamiento protege a las células contra un ataque de EROS. En general, la TOHB es un procedimiento de riesgo relativamente bajo que podría aplicarse de manera efectiva como un régimen preventivo más amplio para reducir los efectos del envejecimiento.

Los médicos querían vincular estos estudios de cultivos celulares con estudios en humanos para demostrar que los cambios en la expresión génica inducidos por TOHB también se producen en pacientes en los que proporcionan un nivel de protección similar. El análisis de los datos de la matriz de genes también muestra que TOHB puede estimular la proliferación de células HMEC-1 a través de la activación de genes reguladores del crecimiento. La proliferación de células endoteliales es un componente importante de la angiogénesis y la cicatrización de heridas, las cuales disminuyen con la edad.

Sus resultados también apoyan la idea de que TOHB es un agente hormético que activa los genes antioxidantes y citoprotectores para protegerse más tarde contra un insulto mortal. De los agentes hormonales que se han propuesto para uso humano como tratamientos antiaging, TOHB tiene las ventajas de efectos secundarios mínimos y un historial de uso seguro aprobado por la FDA para una variedad de indicaciones. Para ser efectivo, este tratamiento probablemente depende de la reversión de las disminuciones relacionadas con la edad en la señalización de Nrf2.

Si los estudios en ratas como los descritos anteriormente son aplicables a los humanos, el TOHB se convierte en una opción terapéutica antienvejecimiento atractiva para la población humana. Sin embargo, según los investigadores, se requiere investigación adicional para establecer los efectos beneficiosos de la TOHB y para diseñar protocolos clínicos específicos que maximicen las respuestas protectoras de este tratamiento hormético.

Fuente

Cassandra A. Godman, Rashmi Joshi, Charles Giardina, George Perdrizet and Lawrence E. Hightower. (2010). Hyperbaric oxygen treatment induces antioxidant gene expresión. Ann. N.Y. Acad. Sci. ISSN 0077-8923.

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