Hipoxia y Terapia de Oxígeno Hiperbárico

En Estados Unidos enfermedades o trastornos como el Accidente cerebrovascular, cáncer, infartos y patologías crónicas pulmonares representan más del 60% del número total de muertes. La hipoxia es un componente significativo de estas patologías.

La hipoxia es un escenario en el que el tejido recibe menos oxígeno del necesario. Esto implica un desbalance del contenido de oxígeno y el metabolismo basal de las células. Puede presentarse de manera transitoria, aguda o crónica.

A nivel celular, 80% del oxígeno disponible es utilizado por las mitocondrias. Esta molécula es el receptor final en la cadena de transporte de electrones y la energía generada de esta reacción es utilizada para bombear iones hidrógeno, a través del potencial electroquímico, fuera de la mitocondria. Luego, el hidrógeno difunde al interior mitocondrial y la energía generada es utilizada por el Complejo IV o Citocromo C oxidasa para fosforilar ADP, obteniéndose ATP.

Ante la hipoxia, se genera una respuesta fisiológica, pero, de no ser corregida genera disfunción orgánica y muerte celular. Por esto es importante evaluar los efectos de la hipoxia en el cuerpo para poder entender el mecanismo de acción del oxígeno hiperbárico y determinar el óptimo manejo en estas condiciones.

¿Cómo responde el cuerpo a la hipoxia?

Cuando los niveles de oxígeno no son suficientes se produce una respuesta rápida liderada por las células del cuerpo carotídeo o glomus caroticum, que censan la tensión de oxígeno en la sangre.

Con la intención de mantener la adecuada oxigenación celular, se aumenta la frecuencia ventilatoria y cardiaca, aumenta la fuerza de contracción cardiaca, se produce la dilatación de vasos sistémicos y vasoconstricción de vasos pulmonares.

¿Cómo responde la célula a la hipoxia?

Un grupo de proteínas prolil-hidroxilasas PHD ( class prolyl hydroxylase domain proteins) censan el nivel de oxígeno intracelular y regulan la activación de HIF. En normo condiciones, las PHD están activas, inactivando a HIF-1 factor inducido por la hipoxia (HIF por Hypoxia Inducible Factor).

Ante bajos niveles de oxígeno, las PHD son incapaces de causar la degradación de HIF, por lo que es libre de ingresar al núcleo, unirse a genes hepáticos específicos y modular la expresión de mediadores que resultan en cambios en el metabolismo de la glucosa, incremento de transcripción de citocromo oxidasa y promoción del almacenamiento lipídico.

También estimula la expresión de eritropoyetina y del factor de crecimiento vascular. Además, actúa como señal para que la célula abandone el metabolismo aeróbico. Una vez establecida la hipoxia, las mitocondrias sufren un desbalance que conduce a la fuga de electrones al citoplasma, antes de alcanzar el Complejo IV.

A medida que el déficit de oxígeno aumenta, también lo hace la producción de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno, en respuesta al estrés oxidativo sufrido por la célula. Los radicales libres son extremadamente tóxicos, resultan en daño e incluso podrían generar la muerte celular.

Terapia de Oxígeno Hiperbárico

Podríamos clasificar a los mecanismos de acción del oxígeno hiperbárico en primarios y secundarios:

Los primarios son aquellos que incluyen la corrección del estado hipóxico por incremento de la llegada y presión de oxígeno, por ejemplo: actividad microbicida y atenuación de los efectos mediados por HIF. Los efectos secundarios son las consecuencias indirectas como la reducción en la formación de EROS, incremento de la capacidad de reparación tisular, vasoconstricción, angiogénesis y descenso de los niveles de inflamación.

Al crearse un ambiente hiperóxico, las proteínas PHD citoplasmáticas se encuentran activas, bloqueando la activación de HIF evitando sus efectos. Su acción sobre el sistema inmune permite mitigar la demanda de oxígeno por parte del sistema enzimático generador de EROS en los fagocitos, permitiendo una acción correcta.

La TOHB tiene acción directa como bactericida sobre Clostridium perfringens, y bacteriostática sobre Escherichia y Pseudomonas. El oxígeno también es requerido por los fibroblastos para la formación de colágeno, por lo que se genera aumento en capacidad para fabricar nuevos vasos, lo que permite una mejor recuperación del tejido.

TOHB actúa al evitar la lesión por reperfusión, ya que disminuye la producción de especies reactivas de oxígeno y estimula la expresión de enzimas antioxidantes como catalasa, superóxido dismutasa (SOD) y glutatión peroxidasa.

Fuente

Choudhury, R. 2018. Hypoxia and hyperbaric oxygen therapy: a review. International Journal of General Medicine 2018:11 431–442