Pendekatan Menjanjikan untuk Penyakit Neurodegeneratif: Terapi Oksigen Hiperbarik

Memahami Terapi Oksigen Hiperbarik (HBOT)

Terapi HBOT biasanya melibatkan peningkatan tekanan hingga di atas 1 atmosfer absolut (ATA) — tekanan di permukaan laut — selama 90-120 menit, yang seringkali membutuhkan beberapa sesi, tergantung pada kondisi spesifik yang ditangani. Peningkatan tekanan udara ini 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 pengurangan gelembung gas yang bergantung pada tekanan, di samping manfaat kadar oksigen yang tinggi dalam jaringan. Terdapat berbagai patologi yang diketahui mendapatkan manfaat dari kondisi hiperoksia yang dihasilkan oleh HBOT, termasuk jaringan nekrotik, cedera radiasi, trauma, luka bakar, sindrom kompartemen, dan gangren gas, di antara kondisi-kondisi lain yang tercantum dalam Undersea and Hyperbaric Medical Society. HBOT juga telah menunjukkan efikasi sebagai terapi tambahan dalam berbagai model penyakit inflamasi atau infeksi, seperti kolitis dan sepsis. Mengingat mekanisme anti-inflamasi dan oksidatifnya, HBOT menawarkan potensi yang signifikan sebagai jalur terapeutik untuk penyakit neurodegeneratif.

 

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

Salah satu penelitian yang terkenalPenelitian ini berfokus pada model tikus 3×Tg untuk 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 sebagai kontrol. Studi ini menunjukkan bahwa HBOT tidak hanya meningkatkan fungsi kognitif tetapi juga secara signifikan mengurangi peradangan, beban plak, dan fosforilasi Tau—sebuah proses penting yang terkait dengan patologi AD.

Efek perlindungan HBOT dikaitkan dengan penurunan neuroinflamasi. Hal ini dibuktikan dengan berkurangnya proliferasi mikroglia, astrositosis, dan sekresi sitokin proinflamasi. Temuan ini menekankan peran ganda HBOT dalam meningkatkan kinerja kognitif sekaligus memitigasi proses neuroinflamasi yang terkait dengan penyakit Alzheimer.

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

 

Mekanisme HBOT pada Penyakit Neurodegeneratif

Prinsip dasar penggunaan HBOT untuk NDD terletak pada hubungan antara berkurangnya suplai oksigen dan kerentanan terhadap perubahan neurodegeneratif. Faktor-1 yang dapat diinduksi hipoksia (HIF-1) memainkan peran sentral sebagai faktor transkripsi yang memungkinkan adaptasi seluler terhadap tekanan oksigen rendah dan telah terlibat dalam berbagai NDD termasuk AD, PD, Penyakit Huntington, dan ALS, menjadikannya target obat yang krusial.

Karena usia menjadi faktor risiko signifikan untuk berbagai gangguan neurodegeneratif, menyelidiki dampak HBOT pada neurobiologi penuaan menjadi sangat penting. Penelitian telah 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 perbaikan kognitif dan peningkatan aliran darah otak setelah terpapar HBOT.

 

1. Dampak HBOT terhadap Peradangan dan Stres Oksidatif

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

2. Efek HBOT pada Apoptosis dan Neuroproteksi

Penelitian telah menunjukkan bahwa HBOT dapat mengurangi fosforilasi p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) di hipokampus, yang selanjutnya meningkatkan kognisi dan mengurangi kerusakan hipokampus. Baik HBOT tunggal maupun kombinasi dengan ekstrak Ginkgo biloba telah terbukti menurunkan ekspresi Bax dan aktivitas caspase-9/3, sehingga menurunkan tingkat apoptosis pada model hewan pengerat yang diinduksi oleh aβ25-35. Lebih lanjut, studi lain menunjukkan bahwa prekondisi HBOT menginduksi toleransi terhadap iskemia serebral, dengan mekanisme yang melibatkan peningkatan ekspresi SIRT1, serta peningkatan kadar limfoma sel B 2 (Bcl-2) dan penurunan caspase-3 aktif, yang menggarisbawahi sifat neuroprotektif dan anti-apoptosis HBOT.

3. Pengaruh HBOT terhadap Sirkulasi danNeurogenesis

Paparan HBOT terhadap subjek telah dikaitkan dengan berbagai efek pada sistem vaskular kranial, termasuk peningkatan permeabilitas sawar darah-otak, mendorong angiogenesis, dan mengurangi edema. Selain meningkatkan suplai oksigen ke jaringan, HBOTmendorong 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.