¿Cómo desencadena la regeneración la cámara hiperbárica?

La oxigenoterapia hiperbárica es una potente terapia que puede tener numerosos beneficios para nuestra salud. Los avances científicos sobre el tema continúan y demuestran que incluso sería posible desencadenar mecanismos de reparación a nivel celular . ¡Lo cual es muy interesante para nuestro cuerpo y nuestro cerebro! En este artículo descubriremos con más detalle los efectos de la cámara hiperbárica en nuestras células y qué dice la ciencia al respecto.

Nuestras células necesitan oxígeno.

¿Sabías que el oxígeno es el tercer elemento más abundante en el universo, después del hidrógeno y el helio? Hace unos 300 millones de años, el nivel de oxígeno en el aire era del 35%, lo que puede haber contribuido al gran tamaño de los animales e insectos de la época. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC34224/ . Hoy en día, el oxígeno constituye el 20,8% de la atmósfera terrestre.

Durante la evolución, todos los mamíferos se han adaptado para poder aportar un nivel óptimo de oxígeno a las células de su cuerpo. En los humanos, la cadena de distribución de oxígeno comienza en los pulmones y termina en las mitocondrias de nuestras células.

Estas pequeñas plantas energéticas utilizan el 80% del oxígeno que respiramos, así como de los alimentos que ingerimos, para producir energía (ATP). A esto se le llama respiración celular.

La demanda de oxígeno celular puede variar según las necesidades. Por ejemplo, un músculo en ejercicio tiene una mayor demanda de oxígeno que un músculo en reposo. Por tanto, existen varios mecanismos y reflejos que permiten al cuerpo humano mantener un suministro adecuado de oxígeno. Entre ellos, el aumento de la ventilación y la dilatación de las arterias pulmonares. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18036551/ .

Nuestra capacidad de mantener un suministro constante de oxígeno es esencial para el correcto funcionamiento de nuestras células... ¡y para nuestra supervivencia! Pero ¿qué pasa cuando a nuestras células les falta oxígeno?

La respuesta celular a la hipoxia.

La importancia fundamental del oxígeno se conoce desde hace siglos, pero el descubrimiento de cómo el cuerpo se adapta a su disponibilidad no se remonta hasta 1938. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1938/heymans/facts/ . Peor aún, la reacción celular a la falta de oxígeno, llamada hipoxia, se ha aclarado recientemente. De hecho, no fue hasta 2019 que un equipo de 3 científicos recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary/ por todo su trabajo sobre el tema. Después de casi tres décadas de investigación, ¡finalmente pudieron comprender los mecanismos que se activan a nivel celular!

Factor inducido por hipoxia (HIF)

Advertencia: antes de continuar leyendo este artículo, ten en cuenta que el objetivo es popularizar y hacer que la información sea accesible para todos. Si tienes conocimientos avanzados de biología, te invito a consultar directamente las fuentes científicas disponibles al final del artículo.

Dependiendo de la disponibilidad de oxígeno, un complejo proteico llamado HIF-1α se encuentra en mayor o menor cantidad en el interior de nuestras células:

• En niveles normales de oxígeno, las proteínas HIF-1α se degradan mediante un proceso celular llamado proteosoma.
• Cuando los niveles de oxígeno son bajos, nuestro cuerpo tiene menos especies reactivas de oxígeno ( ROS ) para descomponer este complejo HIF-1α. Como resultado, su cantidad aumenta y suena la señal de alarma. HIF-1α acaba activando determinados genes codificados en nuestro ADN.

Las proteínas que activan genes se denominan factores de transcripción. https://fr.wikipedia.org/wiki/Facteur_de_transcription . Y precisamente, en caso de hipoxia prolongada (por ejemplo, alpinistas que pasan varios días en la montaña), se activa el factor inducido por hipoxia ( HIF en inglés). https://en.wikipedia.org/wiki/Hypoxia-inducible_factor Activa más de cien genes que son esenciales para nuestra supervivencia. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6586788/ .

HIF es el verdadero conductor de la respuesta celular a la hipoxia

Además de estimular muchos genes, el factor inducido por la hipoxia desencadena importantes procesos de regeneración en nuestro organismo:

• Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), que permite la formación de nuevos vasos a partir de una red preexistente. Esto se llama angiogénesis. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18504100/ .
• Proliferación y migración de células madre. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19698058/ .

Sin embargo, la hipoxia prolongada también trae consigo sus efectos negativos a nivel celular:

• Una disminución de la biogénesis mitocondrial y del número de mitocondrias. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6453877/ .
• Nuestras sirtuinas también están reguladas a la baja. Las sirtuinas son enzimas que regulan una amplia gama de procesos biológicos, desde la transcripción genética hasta el metabolismo energético. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2021.752117/full .

Entonces, como puede ver, la hipoxia es el desencadenante natural de importantes procesos metabólicos. Positivo (desencadenado por HIF ), pero también negativo (¡desencadenado por falta de O2!).

La paradoja hipóxica hiperóxica

¿Y si te dijera que es posible engañar a nuestras células? Utilizando una cámara hiperbárica , es posible activar este famoso HIF , pero sin estar en estado de hipoxia...
Vimos un poco más arriba que nuestras células tienen la capacidad de detectar hipoxia prolongada. ¡Y afortunadamente para nosotros, esta facultad es falible! De hecho, las células interpretarían de la misma manera las dos situaciones siguientes:

• Pasar de un estado donde hay oxígeno disponible a un estado donde falta.
• Pasar de un estado donde nuestro cuerpo está sobreoxigenado en una cámara hiperbárica (hiperoxia), a un estado normal (normoxia).

Por tanto, pasar de la hiperoxia a la normoxia activaría el HIF y desencadenaría la cascada de procesos de regeneración. ¡Evitando la hipoxia !
Esto se llama paradoja hipóxica hiperóxica. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7355982 .

Los efectos de la paradoja hipóxica hiperóxica en nuestras células

Los investigadores explican los efectos de la paradoja hipóxica hiperóxica en nuestras células utilizando la siguiente hipótesis:

1. En condiciones normóxicas , se encuentran disponibles oxígeno y especies reactivas de oxígeno. Por tanto tiene lugar la degradación de HIF-1α.
2. Durante la hiperoxia en una cámara hiperbárica, la disponibilidad de oxígeno aumenta, lo que naturalmente mejora nuestra producción de especies reactivas de oxígeno y antioxidantes.
3. Al volver a la normoxia después de una única exposición hiperóxica, la proporción de especies reactivas de oxígeno y antioxidantes será alta.
4. Al regresar a la normoxia después de repetidas exposiciones hiperóxicas , la proporción de especies reactivas de oxígeno y antioxidantes será baja. ¡Lo cual es similar a un estado hipóxico! Por lo tanto, la degradación de las proteínas HIF-α no tiene lugar y entonces se activa la señal de alarma ( HIF ).

Esto significa que la hiperoxia intermitente y repetida en una cámara hiperbárica simula la hipoxia al desequilibrar la proporción entre las especies reactivas de oxígeno y los antioxidantes.

¿Cuáles son los efectos de la cámara hiperbárica en nuestras células?

Los efectos beneficiosos de la paradoja hipóxica hiperóxica son múltiples. A continuación se muestran algunos ejemplos de la literatura científica:

• HIF : se ha demostrado el efecto de la hiperoxia intermitente repetida en una cámara hiperbárica sobre diferentes tipos de órganos y células. Por ejemplo, en las células cerebrales dañadas. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4102647 , del sistema digestivo https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5021505/ y el hígado https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18644387/ .
• VEGF : La angiogénesis se estimula después de exposiciones hiperóxicas intermitentes. La terapia con oxígeno hiperbárico puede iniciar mecanismos de reparación celular y vascular para inducir la angiogénesis cerebral y mejorar el flujo sanguíneo a las regiones cerebrales dañadas. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5654341/ .
• Células madre : la hipoxia e hiperoxia intermitentes estimulan la proliferación de células madre. Los estudios en pacientes con lesiones cerebrales han demostrado que las sesiones repetidas en una cámara hiperbárica aumentaron la cantidad de células madre circulantes y que hubo una correlación con las mejoras clínicas observadas. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28779582/ .
• Sirtuina : Las exposiciones hiperóxicas intermitentes estimulan la actividad de la sirtuina. Estos últimos tienen un efecto neuroprotector que ha sido estudiado en varios modelos animales. Las sirtuinas provocan atenuación del infarto cerebral y mejoran la función neurológica https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5489129/ .
• Mitocondrias : la oxigenoterapia hiperbárica suministra mucho más oxígeno a las mitocondrias. Como resultado, esta terapia induce la biogénesis y migración de las mitocondrias, lo que contribuye al mantenimiento de la función neuronal. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4084443 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4968589 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6630002 .

¡Ya sabes por qué las sesiones en cámara hiperbárica son regenerativas!

Conclusión

En los últimos años se han realizado muchos avances en relación con la oxigenoterapia hiperbárica. Es importante observar avances y mejoras que beneficien a los pacientes. Pero también es absolutamente necesario descifrar todos los mecanismos celulares para comprender por qué esta terapia es regenerativa. Cada nuevo estudio científico sobre este tema es un paso más hacia el uso y democratización de esta terapia para tratar el cerebro.