Malattie neurodegenerativeLe malattie neurodegenerative (MND) sono caratterizzate dalla perdita progressiva o persistente di specifiche popolazioni neuronali vulnerabili all'interno del cervello o del midollo spinale. La classificazione delle MND può basarsi su vari criteri, tra cui la distribuzione anatomica della neurodegenerazione (come disturbi extrapiramidali, degenerazione frontotemporale o atassie spinocerebellari), anomalie molecolari primarie (come amiloide-β, prioni, tau o α-sinucleina) o caratteristiche cliniche principali (come malattia di Parkinson, sclerosi laterale amiotrofica e demenza). Nonostante queste differenze nella classificazione e nella presentazione dei sintomi, disturbi come la malattia di Parkinson (PD), la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) e la malattia di Alzheimer (AD) condividono processi sottostanti comuni che portano a disfunzione neuronale e alla conseguente morte cellulare.
Con milioni di persone in tutto il mondo colpite da malattie neurodegenerative, l'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che entro il 2040 queste patologie diventeranno la seconda causa di morte nei paesi sviluppati. Sebbene siano disponibili diversi trattamenti per alleviare e gestire i sintomi associati a specifiche malattie, metodi efficaci per rallentare o curare la progressione di queste condizioni rimangono ancora da individuare. Studi recenti indicano un cambiamento di paradigma nel trattamento, passando dalla mera gestione sintomatica all'utilizzo di meccanismi di protezione cellulare per prevenire un ulteriore deterioramento. Numerose evidenze suggeriscono che lo stress ossidativo e l'infiammazione svolgano un ruolo cruciale nella neurodegenerazione, rendendo questi meccanismi bersagli fondamentali per la protezione cellulare. Negli ultimi anni, la ricerca di base e clinica ha svelato il potenziale dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) nel trattamento delle malattie neurodegenerative.
Comprendere la terapia con ossigeno iperbarico (HBOT)
L'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) prevede in genere l'aumento della pressione a valori superiori a 1 atmosfera assoluta (ATA) – la pressione a livello del mare – per una durata di 90-120 minuti, spesso richiedendo più sedute a seconda della specifica patologia da trattare. L'aumento della pressione atmosferica migliora l'apporto di ossigeno alle cellule, stimolando a sua volta la proliferazione delle cellule staminali e potenziando i processi di guarigione mediati da specifici fattori di crescita.
In origine, l'applicazione dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) si basava sulla legge di Boyle-Marriott, che postula la riduzione delle bolle di gas dipendente dalla pressione, unitamente ai benefici derivanti da elevati livelli di ossigeno nei tessuti. È noto che diverse patologie traggono beneficio dallo stato iperossico prodotto dall'HBOT, tra cui tessuti necrotici, lesioni da radiazioni, traumi, ustioni, sindrome compartimentale e gangrena gassosa, solo per citarne alcune elencate dalla Undersea and Hyperbaric Medical Society. In particolare, l'HBOT ha dimostrato efficacia anche come trattamento adiuvante in vari modelli di malattie infiammatorie o infettive, come la colite e la sepsi. Grazie ai suoi meccanismi antinfiammatori e antiossidanti, l'HBOT offre un potenziale significativo come approccio terapeutico per le malattie neurodegenerative.
Studi preclinici sulla terapia con ossigeno iperbarico nelle malattie neurodegenerative: spunti dal modello murino 3×Tg
Uno degli studi più importantiLo studio si è concentrato sul modello murino 3×Tg della malattia di Alzheimer (AD), evidenziando il potenziale terapeutico dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) nel migliorare i deficit cognitivi. La ricerca ha coinvolto topi 3×Tg maschi di 17 mesi, confrontati con topi C57BL/6 maschi di 14 mesi utilizzati come gruppo di controllo. Lo studio ha dimostrato che l'HBOT non solo migliora la funzione cognitiva, ma riduce anche significativamente l'infiammazione, il carico di placche e la fosforilazione della proteina Tau, un processo critico associato alla patologia dell'AD.
Gli effetti protettivi dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) sono stati attribuiti a una riduzione della neuroinfiammazione. Ciò è stato dimostrato dalla diminuzione della proliferazione microgliale, dell'astrogliosi e della secrezione di citochine proinfiammatorie. Questi risultati sottolineano il duplice ruolo dell'HBOT nel migliorare le prestazioni cognitive e, al contempo, nell'attenuare i processi neuroinfiammatori associati alla malattia di Alzheimer.
Un altro modello preclinico ha utilizzato topi trattati con 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP) per valutare i meccanismi protettivi dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) sulla funzione neuronale e sulle capacità motorie. I risultati hanno indicato che l'HBOT ha contribuito a migliorare l'attività motoria e la forza di presa in questi topi, correlandosi con un aumento della segnalazione della biogenesi mitocondriale, in particolare attraverso l'attivazione di SIRT-1, PGC-1α e TFAM. Ciò evidenzia il ruolo significativo della funzione mitocondriale negli effetti neuroprotettivi dell'HBOT.
I meccanismi dell'ossigenoterapia iperbarica nelle malattie neurodegenerative
Il principio alla base dell'utilizzo dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) per le malattie neurodegenerative risiede nella relazione tra la ridotta disponibilità di ossigeno e la predisposizione ai cambiamenti neurodegenerativi. Il fattore inducibile dall'ipossia-1 (HIF-1) svolge un ruolo centrale come fattore di trascrizione che consente l'adattamento cellulare alla bassa tensione di ossigeno ed è stato implicato in diverse malattie neurodegenerative, tra cui la malattia di Alzheimer (AD), il morbo di Parkinson (PD), la malattia di Huntington e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), il che lo rende un bersaglio farmacologico cruciale.
Poiché l'età rappresenta un fattore di rischio significativo per numerose patologie neurodegenerative, è fondamentale studiare l'impatto dell'ossigenoterapia iperbarica sulla neurobiologia legata all'invecchiamento. Gli studi hanno indicato che l'ossigenoterapia iperbarica può migliorare i deficit cognitivi legati all'età in soggetti anziani sani.Inoltre, i pazienti anziani con significative compromissioni della memoria hanno mostrato miglioramenti cognitivi e un aumento del flusso sanguigno cerebrale in seguito all'esposizione all'ossigenoterapia iperbarica.
1. Impatto dell'ossigenoterapia iperbarica sull'infiammazione e sullo stress ossidativo
L'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) ha dimostrato la capacità di alleviare la neuroinfiammazione nei pazienti con gravi disfunzioni cerebrali. Possiede la capacità di ridurre l'espressione delle citochine pro-infiammatorie (come IL-1β, IL-12, TNFα e IFNγ) e di aumentare quella delle citochine antinfiammatorie (come IL-10). Alcuni ricercatori ipotizzano che le specie reattive dell'ossigeno (ROS) generate dall'HBOT siano responsabili di diversi effetti benefici della terapia. Di conseguenza, oltre alla sua azione di riduzione delle bolle dipendente dalla pressione e al raggiungimento di un'elevata saturazione di ossigeno tissutale, i risultati positivi associati all'HBOT dipendono in parte dal ruolo fisiologico delle ROS prodotte.
2. Effetti dell'ossigenoterapia iperbarica sull'apoptosi e sulla neuroprotezione
La ricerca ha indicato che l'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) può ridurre la fosforilazione ippocampale della proteina chinasi attivata dal mitogeno p38 (MAPK), migliorando di conseguenza la cognizione e riducendo il danno ippocampale. Sia l'HBOT da sola che in combinazione con l'estratto di Ginkgo biloba hanno dimostrato di ridurre l'espressione di Bax e l'attività della caspasi-9/3, con conseguente diminuzione dei tassi di apoptosi in modelli murini indotti da aβ25-35. Inoltre, un altro studio ha dimostrato che il precondizionamento con HBOT induce tolleranza all'ischemia cerebrale, con meccanismi che coinvolgono un aumento dell'espressione di SIRT1, insieme a livelli aumentati di Bcl-2 (linfoma a cellule B 2) e una riduzione della caspasi-3 attiva, sottolineando le proprietà neuroprotettive e anti-apoptotiche dell'HBOT.
3. Influenza dell'HBOT sulla circolazione eNeurogenesi
L'esposizione dei soggetti all'HBOT è stata associata a molteplici effetti sul sistema vascolare cranico, tra cui il miglioramento della permeabilità della barriera emato-encefalica, la promozione dell'angiogenesi e la riduzione dell'edema. Oltre a fornire un maggiore apporto di ossigeno ai tessuti, l'HBOTfavorisce la formazione vascolareattivando fattori di trascrizione come il fattore di crescita endoteliale vascolare e stimolando la proliferazione delle cellule staminali neurali.
4. Effetti epigenetici dell'ossigenoterapia iperbarica
Gli studi hanno rivelato che l'esposizione delle cellule endoteliali microvascolari umane (HMEC-1) all'ossigeno iperbarico regola in modo significativo 8.101 geni, comprese espressioni sia sovraregolate che sottoregolate, evidenziando un aumento dell'espressione genica associata ai percorsi di risposta antiossidante.
Conclusione
L'utilizzo dell'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) ha compiuto progressi significativi nel tempo, dimostrando la sua disponibilità, affidabilità e sicurezza nella pratica clinica. Sebbene l'HBOT sia stata esplorata come trattamento off-label per le malattie neurodegenerative e siano state condotte alcune ricerche in merito, rimane urgente la necessità di studi rigorosi per standardizzare le pratiche di HBOT nel trattamento di queste patologie. Ulteriori ricerche sono essenziali per determinare le frequenze di trattamento ottimali e valutare l'entità degli effetti benefici per i pazienti.
In sintesi, l'intersezione tra ossigenoterapia iperbarica e malattie neurodegenerative rappresenta una frontiera promettente in termini di possibilità terapeutiche, che merita ulteriori approfondimenti e validazioni in ambito clinico.
Data di pubblicazione: 16 maggio 2025