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Oxigenación hiperbárica: clínica médica Clinical Research, BioBárica
Propiedad intelectual de BioBárica 1
OXIGENACIÓN HIPERBÁRICA: CLINICA MEDICA
Mariana Cannellotto (Directora Médica), Irene Wood* (Doctora en Bioquímica, Clinical Research), BioBárica, Argentina. *irene.wood@biobarica.com
En este documento desarrollamos diferentes aspectos de la terapia de oxigenación
hiperbárica (TOHB) en el área de clínica médica.
Fundamentos. El uso clínico de TOHB consiste en respirar oxígeno (O2) en
concentración cercana al 100% en una cámara presurizada al menos a 1.4 atmósferas
absolutas (ATA). En estas condiciones, se disuelve gran cantidad de O2 en el plasma,
para ser usado por todas las células, alcanzando tejidos mal perfundidos.
Eventos bioquímicos. TOHB actúa produciendo hiperoxia y especies reactivas del
oxígeno y estimulando la actividad de sistemas antioxidantes. Desencadena mecanismos
bioquímicos variados, entre los cuales la vasoconstricción, anti-inflamación,
modulación del estado oxidativo y respuesta inmune celular, se destacan como
beneficios terapéuticos en clínica médica. Algunos marcadores bioquímicos de estos
eventos se usan para seguir la TOHB, ya que pueden variar por su acción terapéutica.
Aplicaciones. Las indicaciones de esta terapia en distintas patologías están ampliamente
difundidas y se encuentran en permanente desarrollo e investigación. Existe una amplia
gama de trabajos científicos y protocolos reportando su uso en diversas especialidades:
clínica, deportología, traumatología, neurología, reumatología, oncología y heridas. En
el tratamiento de patologías enmarcadas en el área de Clínica Médica, TOHB se usa
como tratamiento adyuvante y ejerce su efecto terapéutico al reducir la inflamación,
aliviar el dolor, disminuir el riesgo de complicaciones, mejorar el rendimiento
energético y la calidad de vida.
Palabras clave: Oxigenación hiperbárica, Cámara, Marcadores, Clínica Médica.
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Siglas y abreviaturas:
ATA: atmósferas absolutas
EPO: eritropoyetina
ERO: especies reactivas del oxígeno
Hb: hemoglobina
HIF: factor inducible por hipoxia
O2: oxígeno
OHB: oxígeno hiperbárico
ONS: óxido nítrico sintasa
Pp: presión parcial
PpO2: presión o tensión de oxígeno
PtcO2: presión transcutánea de O2
RL: radicales libres
TOHB: terapia de oxigenación hiperbárica
VEGF: vascular endotelial growth factor
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1. Terapia de oxigenación hiperbárica: fundamentos y fisiología del oxígeno
La TOHB consiste en respirar altas concentraciones de oxígeno (O2) (~100%), dentro
de una cámara presurizada por encima de la presión atmosférica normal (a nivel del
mar, 1.0 atmósferas absolutas o ATA). Para su uso clínico, la presión debe ser de al
menos 1.4ATA [1]. El OHB se utiliza como terapia primaria [2], en algunas patologías
e intoxicaciones, y mayormente como terapia adyuvante en patologías que cursan con
inadecuado suministro de oxígeno a los tejidos.
Fisiología del oxígeno
Las cámaras hiperbáricas son dispositivos médicos donde se lleva a cabo la TOHB de
manera no invasiva y segura, administrando O2 al paciente, por medio de un inhalador,
en un ambiente bajo presión. Para entender el funcionamiento de esta terapia, es
necesario recordar la función principal de la respiración: ingresar oxígeno al organismo,
para ser distribuido por el sistema circulatorio a todos los órganos y tejidos.
Bases físicas
El fundamento físico-químico de la terapia se apoya esencialmente en dos leyes físicas
que describen el comportamiento de los gases. Por un lado, la Ley de Dalton establece
que, a temperatura constante, la presión de una mezcla de gases es igual a la suma de las
presiones parciales (Pp) de cada uno de los gases que la componen. Dicho en otras
palabras, que cada gas ejerce una presión proporcional a su fracción en el volumen total
de la mezcla [3]. Por lo tanto, al administrar concentraciones de O2 cercanas al 100% y
bajo presión, se obtiene una Pp de O2 en el organismo muchas veces mayor que en
condiciones normales (respirando aire normal, 21%O2, a 1.0ATA).
La ley de Henry establece que los gases se disuelven en líquidos cuando son sometidos
a presión, haciendo que el O2 administrado en un ambiente presurizado, se disuelva y
distribuya en el plasma y otros líquidos, con los cuales está en contacto el gas [3]. Este
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efecto tiene lugar una vez que aumenta la cantidad de O2 inspirado, que genera un
gradiente local de presión en el alvéolo, favoreciendo la difusión de O2 hacia el plasma.
Este mecanismo es independiente del transporte del O2 unido a hemoglobina (Hb) que,
en condiciones fisiológicas, se encuentra casi totalmente saturado (~97%) [3]. TOHB
permite asegurar la llegada de O2 a los tejidos, sin necesidad del aporte del O2 unido a
Hb: cuando hay una saturación de la Hb, una obstrucción a la perfusión y al flujo de
glóbulos rojos circulantes (edemas, inflamación), o en pacientes anémicos [3]. De esta
manera, la mayor parte del O2 se encuentra disuelto en el plasma y se alcanza una alta
concentración de O2 circulante, disponible a su vez para difundir y penetrar al interior
de tejidos y células.
Fundamento fisiológico
Una vez comprendido el comportamiento difusivo del O2 en el plasma, es importante
entender, mediante un modelo, como los tejidos y sus células reciben O2 durante la
TOHB. El modelo de Krogh [4] considera la densidad capilar en los tejidos, el radio de
capilares y la distancia entre células del tejido y los capilares para calcular la distancia
de difusión y penetración de O2. Por ejemplo, dependiendo de su función y tasa
metabólica, los distintos órganos y tejidos del organismo tienen diferentes niveles de
irrigación y densidad de vasos sanguíneos (capilares y arteriolas) por unidad de
volumen (100 a 3000 vasos/mm3) [4].Además, explica la existencia de gradientes de
presión (PpO2) radiales y longitudinales, en función del radio del capilar y los extremos
arteriales y venosos de la microvasculatura, respectivamente (ver figura 1). A partir de
la combinación de estas variables, el modelo permite predecir la PpO2 en los tejidos: al
administrar O2 a concentración cercana al 100% en un ambiente a 1.4ATA, el radio de
penetración del O2 desde los capilares a los tejidos es de ~75µm.
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Figura 1. Modelo de Krogh. A) radios del capilar (c) y un cilindro de tejido (R). La PO2 puede ser calculada en distintos puntos (c, r y R) ya que varía en función de la existencia de gradientes. B) Esquema
de gradientes de PO2 longitudinal y radial y distancia entre capilares adyacentes [4].
Hiperbaria efectiva
En este punto cabe refrescar el concepto de hiperbaria efectiva y la definición del uso
clínico de TOHB [1]. Al administrar O2 a concentración cercana al 100% a una presión
de 1.4ATA, se logra alcanzar una PpO2 arteriolar de aproximadamente 918mmHg, es
decir, un estado de hiperoxia. Esta presión es más que suficiente para asegurar un
correcto suministro de O2 a todos los tejidos del organismo, a través de la difusión y
penetración del O2 desde el plasma a todas las células, como indica el modelo de Krogh
(ver figura 2). En resumen, bajo condiciones de hiperbaria (al menos 1.4ATA) se
alcanza y supera considerablemente la penetración de O2 (~40µm) requerida para
alcanzar la PpO2 mínima efectiva (20mmHg), necesaria para satisfacer las funciones
celulares. Por lo tanto, los beneficios clínicos y fisiológicos de TOHB se manifiestan a
1.4ATA.
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Figura 2. Efecto de la presión de tratamiento sobre el perfil de difusión y la distancia máxima de difusión en un medio homogéneo. Estimación de la penetración de O2 y la PO2 en función de la distancia R.
En analogía con las terapias farmacológicas, la TOHB debe asegurar que el nivel de O2
se mantenga dentro de la ventana terapéutica. Es decir, superar el umbral mínimo
necesario para cumplir las funciones vitales de las células aerobias, sin superar el techo
de concentración, evitando la toxicidad asociada a la producción desmedida de especies
reactivas del O2 (ERO).
2. EVENTOS BIOQUIMICOS
A nivel celular y en condiciones fisiológicas, el O2 participa en múltiples procesos y
reacciones bioquímicas. La más importante de estas reacciones es la producción de
energía, a través de procesos oxidativos que confluyen en la síntesis de compuestos con
enlaces de alta energía, como ATP. Todos los procesos vitales requieren de energía para
poder ser ejecutados.
Los principales efectos beneficiosos producidos por la TOHB están relacionados con
procesos de transporte de O2, hemodinámicos e inmunológicos [3]. El mecanismo
terapéutico de TOHB consiste en producir hiperoxia y un aumento temporal de la
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producción de ERO [5]. De esta manera, resuelve condiciones adversas como la hipoxia
y el edema, y favorece las respuestas normales o fisiológicas frente a procesos
infecciosos e isquémicos [3]. En condiciones controladas (presión y tiempo de
exposición), además de generar ERO y radicales libres (RL), TOHB estimula la
expresión y actividad de enzimas antioxidantes, para mantener la homeostasis del estado
“redox” (reductivo/oxidativo) y asegurar la inocuidad del tratamiento [3, 6].
Dentro de los mecanismos que favorece o estimula TOHB importantes en clínica
médica podemos destacar:
Vasoconstricción. Está favorecida por el aumento de O2 disponible en pequeñas arterias
y capilares y se produce en tejidos sanos, sin deterioro de la oxigenación, favoreciendo
una redistribución de flujo hacia zonas hipoperfundidas [3]. La vasoconstricción
producida se llama “no hipoxemiante” ya que no contrarresta el efecto de hiperoxia ni
profundiza la hipoxia en tejidos isquémicos o mal perfundidos. Esta vasoconstricción
puede ayudar también a vencer mecanismos de resistencia vascular presentes en algunas
patologías [7]. Este mecanismo también está involucrado en la reducción y el alivio del
dolor, mediado por la reducción en los niveles del vasodilatador óxido nítrico (ON) en
condiciones de hiperoxia [8].
Respuesta inmune celular. El efecto de TOHB sobre la inmunidad celular reduce el
daño celular mediado por glóbulos blancos en tejidos isquémicos sin afectar sus
funciones inmunes (degranulación, fagocitosis), por lo tanto no genera compromiso
inmune [6]. En este contexto, el acondicionamiento o pretratamiento con OHB protege
del daño por reperfusión post-isquémica (inhibe la síntesis de β2-integrinas,
responsables por el secuestro y la adhesión de neutrófilos circulantes a las paredes de
los vasos) [3] y de efectos trombogénicos (mediados por leucocitos) [5].
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Anti-inflamación y reducción del edema. La vasoconstricción favorece la reducción
de la respuesta inflamatoria y por lo tanto la reducción de edemas [3], fenómenos
protagonistas en la fisiopatología de algunas patologías enmarcadas en clínica médica.
La presencia de inflamación y edema está comúnmente asociada a la sensación de dolor.
Por lo tanto, además de los procesos ya mencionados, TOHB reduce la producción y
liberación de citoquinas pro-inflamatorias por neutrófilos y monocitos, contribuyendo a
disminuir el edema y aliviar el dolor [5, 8-10].
Marcadores
El seguimiento de la TOHB incluye la evaluación de parámetros clínicos, bioquímicos y
estudios de imágenes específicos para cada patología puntual. Además, la eficacia
terapéutica de TOHB puede ser monitoreada mediante diferentes marcadores
bioquímicos indicadores de los procesos favorecidos por la hiperoxia. Estos marcadores
son sensibles a diferentes presiones y en diferentes patologías [11-16].
Podemos clasificar estos parámetros bioquímicos, entonces, en función de los diferentes
procesos:
- Coagulación y hemostasia: KPTT, Tiempo de protrombina, RIN, fibrinógeno,
plaquetas, hepatograma [17, 18]
- Reactantes de fase aguda y marcadores de inflamación: PCR, ceruloplasmina,
integrinas, hemograma, hemostasia [9, 12, 14, 19]
- Inmunidad: anticuerpos, interleuquinas, glóbulos blancos, recuento de
neutrófilos y linfocitos [10, 19]
- Estado oxidativo: metabolitos reactivos del O2, malondialdehido, antioxidantes
(enzimáticos: glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa, ONS, catalasa,
mieloperoxidasa; no enzimáticos: glutatión, vitaminas (C, A, E)) [9, 11-15, 20]
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3. PROTOCOLOS Y ENSAYOS CLÍNICOS
Se encuentran disponibles numerosos reportes y revisiones describiendo los efectos y
beneficios de TOHB en pacientes, animales de laboratorio y sistemas modelo,
incluyendo ensayos, reportes de casos, opiniones expertas y artículos originales de
investigación. Dentro de los trabajos con pacientes, figuran las revisiones sistemáticas y
ensayos clínicos randomizados (o Randomized Clinical Trials, RCT) que discuten los
efectos de TOHB en numerosas patologías y a diferentes presiones de trabajo.
Esta terapia se puede usar como opción de primera elección (procesos agudos) o de
manera adyuvante y complementaria a otras indicaciones. Además, TOHB muestra una
enorme eficacia cuando es indicada de manera precoz e incluso preventiva [6, 7, 21].
La TOHB se suele indicar especificando diferentes variables que, en conjunto,
determinan la dosis de O2 que recibe el paciente:
- Presión de tratamiento
- %O2 administrado (contínuo o a intervalos)
- Duración de la sesión: 60-90’
- Número total de sesiones
- Frecuencia diaria/semanal de sesiones
- Duración total de sesiones
En los últimos años se ha aplicado en diversas patologías el tratamiento a presiones
cercanas al requisito de presión mínimo establecido por la Sociedad de Medicina
Hiperbárica (UHMS) [1], alrededor de 1.4ATA, ya que es más seguro, fácil de aplicar y
presenta una excelente eficacia terapéutica [11].
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Tabla 1. Indicaciones y estadística de casos tratados con TOHB Revitalair en clínica médica.
Patología Cantidad de
casos Efectividad Terapéutica
Sesiones indicadas promedio
Frecuencia indicada promedio
Cumplimiento sesiones
Satisfacción paciente
Promedio duración sesión
Evolución del
paciente
Acúfenos 104 90% 21 3 89% 82% 64 min. 92%
Apnea del sueño
27 90% 25 2 93% 78% 58 min. 91%
Chron 27 92% 34 2 93% 96% 62 min. 90%
EPOC 2 100% 20 2 100% 100% 65 min. 100%
Fibromialgia 69 86% 31 4 90% 71% 64 min. 86%
Migrañas 44 96% 24 2 95% 93% 66 min. 96%
Síndrome de fatiga crónica
9 85% 25 3 67% 100% 64 min. 97%
A continuación, mostramos las aplicaciones destacadas de TOHB en clínica médica,
incluyendo fatiga crónica, enfermedad de Crohn, migraña, fibromialgia y síndromes de
dolor crónico.
TOHB en clínica médica
En particular, el tratamiento de OHB es usado ampliamente para un amplio abanico de
patologías de distinto origen, enmarcadas en la especialidad de clínica médica.
El dolor crónico es un problema clínico de difícil tratamiento, para el cual el uso de
TOHB mostró resultados prometedores [8, 9]. Varios trabajos científicos muestran que
TOHB es útil para tratar cefaleas, fibromialgia, síndromes de dolor regional complejo y
neuralgias [9]. La exposición a OHB, al modular la inflamación y el estrés oxidativo,
desencadena un efecto analgésico y anti-nociceptivo [9, 22].
En el tratamiento de la migraña, TOHB produce vasoconstricción, reduce
significativamente la presión intracraneal, alivia los ataques agudos de migraña, reduce
y previene el dolor de cabeza [7, 8, 23]. TOHB ejerce su acción analgésica y anti-
inflamatoria mediante la acción vasoconstrictora, neuromoduladora (agonista de
serotonina) e inmunomoduladora (respuesta a sustancia P) del O2 [7, 23].
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En pacientes con síndrome de fibromialgia (FM) y fatiga crónica, al igual que en casos
de LES, se detectaron alteraciones en la perfusión cerebral, que podrían ser tratadas y
mejoradas gracias al uso de TOHB [24]. Además, en FM, migraña y otras patologías
patologías que cursan con dolor, se detectaron áreas de hipoxia local en las regions
dolorosas, con valores de pO2 y densidad vascular menores a los fisiológicos [8].
Particularmente, en pacientes con FM, TOHB puede mejorar los síntomas y la calidad
de vida, gracias a la mejoría en la perfusión (SPECT) y normalizar la actividad en áreas
cerebrales relacionadas con el dolor [25, 26].
Los pacientes con fatiga crónica presentan incapacidad de cumplir con sus
responsabilidades laborales, sociales y familiares, y carecen de un tratamiento eficaz
específico. En este sentido, la TOHB disminuye la severidad de la sintomatología,
favorece el bienestar, la mejora del desempeño y la calidad de vida, medidas a través de
cuestionarios validados [20]. TOHB permite disminuir el ácido láctico y aumentar las
defensas antioxidantes para atenuar el efecto deletéreo de ERO, responsables por la
patogénesis del síndrome de fatiga crónica. En relación al rendimiento físico y
muscular, también se observó que OHB aumenta la producción de energía y su depósito
en el tejido muscular y previene la fatiga [27, 28].
La enfermedad de Crohn (EC) es una patología compleja, con base autoinmune e
inflamatoria, que puede complicarse con infecciones de la región perineal. En el
tratamiento de la EC, TOHB aumenta la oxigenación de los tejidos inflamados e
infectados, en los que favorece la reparación tisular y el control de la infección mediante
la estimulación de la fagocitosis por PMN [19]. En EC y otras enfermedades digestivas
inflamatorias, como el síndrome de colon irritable y la colitis ulcerosa, TOHB alivia la
sintomatología al ejercer un efecto anti-inflamatorio al disminuir la producción de
citoquinas y reducir la adhesión de neutrófilos [10, 19].
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Por último, la TOHB se usa en el tratamiento de patologias que afectan el aparato
auditivo, como la sordera súbita y los acúfenos, para el aumento de la ppO2, la
concentración de O2 y mejorar la microcirculación en el oído interno [29, 30]. De esta
manera, el uso de TOHB como adyuvante al tratamiento convencional mostró ser eficaz
para mejorar la sintomatología y la audición en pacientes recientemente diagnosticados,
al corregir la hipoxia y la microcirculación coclear [29, 30].
En resumen, el uso adyuvante de TOHB en patologías del área clínica, resulta eficaz
para resolver la hipoxia, disminuir la inflamación, redistribuir el flujo, modular la
inflamación, la respuesta inmune y el estrés oxidativo. De esta manera, este tratamiento
favorece el alivio de síntomas como el dolor y el cansancio, genera sensación de
bienestar, permite combatir y prevenir infecciones y mejora la calidad de vida [8, 9, 19,
20, 25, 30].
CONCLUSIONES
La OHB es exitosa y ampliamente utilizada como terapia primaria o adyuvante en
distintas patologías. Su efectividad se basa en la producción de hiperoxia, a partir de la
cual se desencadenan múltiples beneficios fisiológicos para el paciente. Muchos de los
efectos y mecanismos bioquímicos favorecidos por la hiperoxia pueden ponerse en
evidencia a través del seguimiento de marcadores de laboratorio. Estos marcadores se
modifican ante la acción terapéutica de OHB a distintas presiones y en patologías
diferentes, manifestándose cambios principalmente en componentes del sistema
antioxidante y la respuesta anti-inflamatoria.
Dado el mecanismo de acción de la TOHB, su aplicación está aprobada para patologías
de origen variado, enmarcadas en distintas especialidades médicas. Su uso está en fase
de constante investigación y crecimiento. Existe una gran cantidad y variedad de
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protocolos que describen los efectos de la TOHB en las distintas especialidades y
patologías. Tanto en la práctica cotidiana como en el desarrollo de protocolos de
ensayos clínicos, es importante considerar principalmente el tiempo de duración de cada
sesión y el número y la frecuencia semanal de las sesiones, para cada patología
específica.
En clínica médica, la TOHB ha demostrado ser útil resolviendo la hipoxia, colaborando
en el alivio del dolor y la mejoría de la calidad de vida. Particularmente, utilizado como
tratamiento coadyuvante, TOHB favorece la vasoconstricción, la modulación del estado
oxidativo y la respuesta inmune, mejora la microcirculación y la perfusión tisular.
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