Pendekatan yang Menjanjikan untuk Penyakit Neurodegeneratif: Terapi Oksigen Hiperbarik

Memahami Terapi Oksigen Hiperbarik (HBOT)

HBOT biasanya melibatkan peningkatan tekanan hingga di atas 1 atmosfer absolut (ATA) — tekanan di permukaan laut — selama 90-120 menit, seringkali membutuhkan beberapa sesi tergantung pada kondisi spesifik yang diobati. Peningkatan tekanan udara meningkatkan pengiriman oksigen ke sel, yang pada gilirannya merangsang proliferasi sel punca dan meningkatkan proses penyembuhan yang dimediasi oleh faktor pertumbuhan tertentu.

Awalnya, penerapan HBOT didasarkan pada hukum Boyle-Marriott, yang menyatakan bahwa pengurangan gelembung gas bergantung pada tekanan, bersamaan dengan manfaat kadar oksigen tinggi dalam jaringan. Terdapat berbagai patologi yang diketahui mendapat manfaat dari kondisi hiperoksik yang dihasilkan oleh HBOT, termasuk jaringan nekrotik, cedera radiasi, trauma, luka bakar, sindrom kompartemen, dan gangren gas, di antara yang tercantum oleh Undersea and Hyperbaric Medical Society. Yang perlu diperhatikan, HBOT juga telah menunjukkan kemanjuran sebagai pengobatan tambahan dalam berbagai model penyakit inflamasi atau infeksi, seperti kolitis dan sepsis. Mengingat mekanisme anti-inflamasi dan oksidatifnya, HBOT menawarkan potensi signifikan sebagai jalur terapi untuk penyakit neurodegeneratif.

 

Studi Praklinis Terapi Oksigen Hiperbarik pada Penyakit Neurodegeneratif: Wawasan dari Model Tikus 3×Tg

Salah satu studi yang pentingPenelitian ini berfokus pada model tikus 3×Tg penyakit Alzheimer (AD), yang menunjukkan potensi terapeutik HBOT dalam memperbaiki defisit kognitif. Penelitian ini melibatkan tikus jantan 3×Tg berusia 17 bulan dibandingkan dengan tikus jantan C57BL/6 berusia 14 bulan yang berfungsi sebagai kontrol. Studi ini menunjukkan bahwa HBOT tidak hanya meningkatkan fungsi kognitif tetapi juga secara signifikan mengurangi peradangan, beban plak, dan fosforilasi Tau—suatu proses penting yang terkait dengan patologi AD.

Efek perlindungan HBOT dikaitkan dengan penurunan neuroinflamasi. Hal ini dibuktikan dengan pengurangan proliferasi mikroglia, astrogliosis, dan sekresi sitokin pro-inflamasi. Temuan ini menekankan peran ganda HBOT dalam meningkatkan kinerja kognitif sekaligus mengurangi proses neuroinflamasi yang terkait dengan penyakit Alzheimer.

Model praklinis lain menggunakan tikus yang diinduksi 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin (MPTP) untuk mengevaluasi mekanisme perlindungan HBOT terhadap fungsi neuron dan kemampuan motorik. Hasilnya menunjukkan bahwa HBOT berkontribusi pada peningkatan aktivitas motorik dan kekuatan cengkeraman pada tikus-tikus ini, yang berkorelasi dengan peningkatan sinyal biogenesis mitokondria, khususnya melalui aktivasi SIRT-1, PGC-1α, dan TFAM. Hal ini menyoroti peran penting fungsi mitokondria dalam efek neuroprotektif HBOT.

 

Mekanisme HBOT pada Penyakit Neurodegeneratif

Prinsip dasar penggunaan HBOT untuk penyakit neurodegeneratif (NDD) terletak pada hubungan antara berkurangnya pasokan oksigen dan kerentanan terhadap perubahan neurodegeneratif. Faktor penginduksi hipoksia-1 (HIF-1) memainkan peran sentral sebagai faktor transkripsi yang memungkinkan adaptasi seluler terhadap tegangan oksigen rendah dan telah terlibat dalam berbagai NDD termasuk penyakit Alzheimer (AD), penyakit Parkinson (PD), penyakit Huntington, dan ALS, menjadikannya target obat yang sangat penting.

Karena usia merupakan faktor risiko signifikan untuk berbagai gangguan neurodegeneratif, menyelidiki dampak HBOT pada neurobiologi penuaan sangat penting. Studi menunjukkan bahwa HBOT dapat memperbaiki defisit kognitif terkait usia pada subjek lanjut usia yang sehat.Selain itu, pasien lanjut usia dengan gangguan memori yang signifikan menunjukkan peningkatan kognitif dan peningkatan aliran darah serebral setelah terpapar HBOT.

 

1. Dampak HBOT terhadap Peradangan dan Stres Oksidatif

HBOT telah menunjukkan kemampuan untuk mengurangi neuroinflamasi pada pasien dengan disfungsi otak berat. Terapi ini memiliki kapasitas untuk menurunkan sitokin pro-inflamasi (seperti IL-1β, IL-12, TNFα, dan IFNγ) sekaligus meningkatkan sitokin anti-inflamasi (seperti IL-10). Beberapa peneliti berpendapat bahwa spesies oksigen reaktif (ROS) yang dihasilkan oleh HBOT berperan dalam beberapa efek menguntungkan dari terapi ini. Akibatnya, selain aksi pengurangan gelembung yang bergantung pada tekanan dan pencapaian saturasi oksigen jaringan yang tinggi, hasil positif yang terkait dengan HBOT sebagian bergantung pada peran fisiologis ROS yang dihasilkan.

2. Pengaruh HBOT terhadap Apoptosis dan Neuroproteksi

Penelitian menunjukkan bahwa HBOT dapat mengurangi fosforilasi p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) di hipokampus, sehingga meningkatkan fungsi kognitif dan mengurangi kerusakan hipokampus. Baik HBOT saja maupun kombinasi dengan ekstrak Ginkgo biloba telah terbukti menurunkan ekspresi Bax dan aktivitas caspase-9/3, yang mengakibatkan penurunan tingkat apoptosis pada model hewan pengerat yang diinduksi oleh aβ25-35. Lebih lanjut, penelitian lain menunjukkan bahwa pra-kondisi HBOT menginduksi toleransi terhadap iskemia serebral, dengan mekanisme yang melibatkan peningkatan ekspresi SIRT1, bersamaan dengan peningkatan kadar B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) dan penurunan aktivitas caspase-3, yang menggarisbawahi sifat neuroprotektif dan anti-apoptosis HBOT.

3. Pengaruh HBOT terhadap Sirkulasi danNeurogenesis

Paparan HBOT (Terapi Oksigen Hiperbarik) telah dikaitkan dengan berbagai efek pada sistem vaskular kranial, termasuk meningkatkan permeabilitas sawar darah-otak, mendorong angiogenesis, dan mengurangi edema. Selain menyediakan pasokan oksigen yang lebih banyak ke jaringan, HBOT juga memberikan manfaat lain.mendorong pembentukan pembuluh darahdengan mengaktifkan faktor transkripsi seperti faktor pertumbuhan endotel vaskular dan dengan merangsang proliferasi sel induk saraf.

4. Efek Epigenetik HBOT

Penelitian telah mengungkapkan bahwa paparan sel endotel mikrovaskular manusia (HMEC-1) terhadap oksigen hiperbarik secara signifikan mengatur 8.101 gen, termasuk ekspresi yang meningkat dan menurun, yang menyoroti peningkatan ekspresi gen yang terkait dengan jalur respons antioksidan.