OXIGENACIÓN HIPERBÁRICA: MEDICINA DEL...

Oxigenación hiperbárica: medicina del deporte Clinical Research, BioBárica

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OXIGENACIÓN HIPERBÁRICA: MEDICINA DEL DEPORTE

Mariana Cannellotto (Directora Médica), Irene Wood* (Doctora en Bioquímica, Clinical Research), BioBárica, Argentina. *[email protected]

En este documento desarrollamos diferentes aspectos de la terapia de oxigenación

hiperbárica (TOHB) en deportología.

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, angiogénesis, anti-

inflamación, modulación del estado oxidativo, estimulación de fibroblastos y respuesta

inmune celular, se destacan como beneficios en deportología. 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 deportología, TOHB se usa como tratamiento adyuvante y ejerce su efecto

terapéutico al resolver la hipoxia, mejorar la vascularización, el rendimiento deportivo y

acelerar la cicatrización.

Palabras clave: Oxigenación hiperbárica, Cámara, Marcadores, Deportología.



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



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



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.



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.



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



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].

En deportología, un correcto suministro de O2 no solo es necesario, sino que

indispensable para asegurar un correcto funcionamiento físico ante un esfuerzo intenso.

La hiperoxia favorece el rendimiento y las reservas energéticas a través del aumento de

la oxigenación de las fibras musculares [7]. El aumento en la disponibilidad de O2 en los

tejidos satura la mioglobina y permite generar reservar intracelulares de O2, mejorando

el rendimiento y la potencia muscular durante la contracción [8]. Esto también favorece

un mejor rendimiento energético e impide que la masa muscular trabaje en condiciones

anaeróbicas, es decir, evita o disminuye la formación de ácido láctico. Además, al

reducirse la necesidad celular de suministro de O2 gracias a la condición de hiperoxia,

disminuye la frecuencia cardíaca (FC) y aumenta la capacidad ventilatoria [9, 10].

Dentro de los mecanismos que favorece o estimula TOHB importantes en medicina del

deporte 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.



Angiogénesis. La hiperoxia estimula la neo-vascularización o formación de nuevos

vasos, a partir de dos procesos: angiogénesis y vasculogénesis [6, 11, 12]. La

angiogénesis es un proceso regional, a cargo de las células endoteliales de los vasos

sanguíneos en regiones afectadas por eventos de injuria o hipoxia local. La

vasculogénesis es la formación de novo de vasos sanguíneos, que se produce gracias al

estímulo producido por células endoteliales y nuevos vasos sobre la formación,

migración, el reclutamiento y diferenciación de células progenitoras hacia el sitio de

injuria o hipoxia [6].

A nivel bioquímico, en este mecanismo participan numerosos factores de crecimiento,

factores de transcripción, hormonas y mediadores químicos (HIF-1, EPO, VEGF, EGF,

PDGF, IL) [5]. Por ejemplo, en sitios de neo-vascularización que cursan con hipoxia, la

generación de ERO estimula la producción de factores de transcripción (HIF-1: factor

inducible por hipoxia) [6], a través de la estabilización y dimerización de subunidades

HIF-1α y HIF-1β [13]. A su vez, HIF-1 estimula la producción de factores de

crecimiento involucrados en neo-vascularización, como VEGF (del inglés vascular

endotelial growth factor) [6], para la migración y diferenciación de células madre a

células endoteliales [5], y eritropoyetina (EPO). Si bien la hipoxia es el principal

mecanismo desencadenante de la angiogénesis [11], si esta condición se prolonga en el

tiempo, el procesos de angiogénesis no persiste [11, 14, 15]. Particularmente, el efecto

pro-angiogénico desencadenado por TOHB está mediado por un aumento de la

producción de VEGF [11], favoreciendo la formación de nuevos vasos tras varias

sesiones.

Por otro lado, en médula ósea TOHB tiene efecto sobre la actividad de la enzima óxido

nítrico sintasa (ONS), que sintetiza óxido nítrico (RL) e interviene en la movilización de

células madre, favoreciendo el proceso de neo-vascularización y cicatrización [6].



Respuesta inmune celular. El efecto de TOHB se manifiesta a través de la prevención

de infecciones y de la reducción del 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, la exposición a 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].

Síntesis de colágeno. El colágeno es una proteína estructural sintetizada por los

fibroblastos mediante reacciones químicas complejas, que incluyen la hidroxilación de

los aminoácidos prolina y lisina. La reacción de hidroxilación y el entrecruzamiento de

las fibras de colágeno son procesos favorecidos en condiciones de hiperoxia (péptidos y

propéptidos del colágeno) [5].

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 heridas. Además de los procesos ya mencionados

(vascularización, inmunidad y reparación), TOHB reduce la producción y liberación de

citoquinas pro-inflamatorias por neutrófilos y monocitos [5].

Proliferación y diferenciación celular. La síntesis de colágeno y la formación de la

matriz extracelular, se producen gracias a la proliferación de fibroblastos, para la

formación de tejido cicatrizal y nuevos vasos, buscando resolver las condiciones de

hipoxia, hipoperfusión e injuria tisulares. Este efecto también está mediado por el

aumento de la síntesis de factores de crecimiento favorecido por TOHB a través de RL

y ERO. Además de las células progenitoras y los nuevos vasos, componentes como el

colágeno son esenciales en las fases proliferativas, principalmente, y de remodelado

durante el proceso de cicatrización [12].



Cicatrización de heridas. Junto con los estímulos que favorecen la síntesis de colágeno

y la neo-vascularización, la hiperoxia también estimula la formación de tejido de

granulación en tejidos afectados por lesiones y heridas. La sinergia entre todos estos

mecanismos acelera el proceso de cicatrización de heridas.

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 [16-21].

Podemos clasificar estos parámetros bioquímicos, entonces, en función de los diferentes

procesos:

- Coagulación y hemostasia: KPTT, Tiempo de protrombina, RIN, fibrinógeno,

plaquetas, hepatograma [22, 23]

- Reactantes de fase aguda y marcadores de inflamación: PCR, ceruloplasmina,

integrinas, interleuquinas, hemograma, hemostasia [17, 19]

- Metabolismo: lactato, glucemia, pH y medio interno [9, 10, 20]

- Estado oxidativo: metabolitos reactivos del O2, malondialdehido, antioxidantes

(enzimáticos: glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa, ONS, catalasa,

mieloperoxidasa; no enzimáticos: glutatión, vitaminas (C, A, E)) [10, 16-20, 22]

- Cicatrización y angiogénesis: VEGF, péptidos de colágeno, EPO [11, 17]

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, 13].

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

A la hora de indicar TOHB, es necesario considerar algunos factores como: cuanto

tiempo luego del entrenamiento, la recuperación o la lesión, comienza el tratamiento, ya

que cuanto más temprano, mejores serán los resultados. El esquema de tratamiento

dependerá de la fase en la que se requiera aplicar: entrenamiento, recuperación,

competencia y/o lesión. Este tipo de pacientes requiere un control médico permanente,

por lo que la duración, cantidad y frecuencia de sesiones puede variar de un deportista a

otro, o de una fase a otra. En particular, el tiempo de duración total del TOHB en

medicina deportiva es variable, dependiendo de la gravedad de la lesión y el tiempo de

recuperación habitual de distintos eventos y/o lesiones. Siempre y cuando sea posible,

es recomendable utilizar sesiones de 90' en éstos pacientes, apuntando a maximizar la

tolerancia a la actividad física y a acortar los tiempos de recuperación.



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 [16].

Tabla 1. Indicaciones y estadística de casos tratados con TOHB Revitalair en medicina del deporte.

Patología Cantidad de casos

Efectividad Terapéutica

Sesiones indicadas promedio

Frecuencia indicada promedio

Cumplimiento sesiones

Satisfacción paciente

Promedio duración sesión

Evolución del

paciente Contractura

muscular 7 82% 14 4 71% 71% 63 min. 93%

Desgarro Muscular

56 94% 29 4 98% 96% 58 min. 92%

Esguince 5 100% 14 4 100% 100% 65 min. 100%

Recuperación deportiva

79 93% 19 3 92% 87% 57 min. 96%

Tendinopatía 5 100% 25 3 100% 100% 68 min. 100%

TOHB en medicina del deporte

A continuación, mostramos las aplicaciones destacadas de TOHB en deportología.

El tratamiento de OHB en medicina del deporte tiene diferentes objetivos. A nivel

general, TOHB tiene como fin la prevención, tratamiento y rehabilitación de lesiones o

afecciones producidas por el ejercicio deportivo.

Particularmente, se utiliza en a) la preparación física del deportista para el alto

rendimiento deportivo, físico y muscular; b) la recuperación del ejercicio físico y la

prevención de fatiga, en períodos de actividad intensa (antes, durante o luego de

participar de competencias, torneos) [7-9, 24]; c) el tratamiento y rehabilitación de

lesiones traumáticas asociadas a la práctica deportiva [24-27].

En la figura 3 se resumen los principales efectos y beneficios de la TOHB en

deportistas, tanto para las fases de entrenamiento como de recuperación. A través de

todos estos mecanismos, desencadenados por la hiperoxia, el deportista logra mayor

tolerancia al ejercicio y menor fatiga física y muscular [8, 28], maximizando su



rendimiento y acortando el tiempo de recuperación [9]. Además, consigue una mejor y

más rápida cicatrización de tejidos lesionados, acortando el tiempo de inactividad [26].

Figura 3. Principales efectos y beneficios de TOHB en la medicina deportiva.

La TOHB favorece el rendimiento durante el ejercicio físico, ya que, al incrementar la

pO2, aumenta la capacidad ventilatoria máxima, promueve y mejora la difusión de O2 en

el músculo esquelético y minimiza la producción de ácido láctico [9, 10, 20]. La OHB

aumenta el umbral anaeróbico, disminuye la frecuencia cardíaca y, al favorecer la

producción de energía y su depósito en el tejido muscular, previene la fatiga muscular,

los calambres y desgarros en deportistas [9, 10]. Al incrementar el abastecimiento de O2

a los músculos en contracción, favorece la tolerancia al ejercicio y reduce la alteración

celular característica del ejercicio de intensidad casi máxima a máxima [10, 28]. La

exposición a OHB puede mejorar la potencia muscular en ejercicios intensos de corta

duración [9].

La aplicación de TOHB busca maximizar el rendimiento físico y muscular, minimizar el

edema, prevenir la fatiga, acortar el período de recuperación, y en caso de lesiones,



preservar la viabilidad de tejidos, proteger la microvasculatura, mejorar la respuesta

inmune y promover el cierre de heridas, si las hubiera.

La terapia adyuvante de OHB puede beneficiar a cada uno de estos pilares directamente:

el rendimiento, la recuperación y la cicatrización. TOHB se muestra prometedora para

tratar lesiones deportivas [27], acelerar el tiempo de recuperación, reducir el tiempo de

inactividad [26, 29], mejorar la capacidad ventilatoria y la tolerancia al ejercicio intenso

(ver figura 3) [28]. Adicionalmente, los beneficios producidos por el uso temprano de

TOHB reducen considerablemente las complicaciones de lesiones ligamentarias y

tendinosas [24], a través de los mecanismos desencadenados por la hiperoxia asociados

a la resolución de lesiones y heridas y acelerar la cicatrización.

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

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 medicina del deporte, TOHB ha demostrado ser útil favoreciendo el rendimiento

energético de atletas, la rehabilitación y, en lesiones deportivas, resolviendo la isquemia

y la hipoxia, para permitir la reincorporación del paciente a la actividad física. TOHB es

utilizado, entonces, para preparar al deportista en entrenamiento, acortar la

recuperación, prevenir la fatiga y rehabilitar lesiones y traumatismos.

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