Wpływ krioterapii i tlenoterapii hiperbarycznej na stan zapalny

Stan zapalny jest poważną kwestią w fizjoterapii, dlatego fizjoterapeuci powinni znać jego fizjologiczne podstawy i mieć aktualną wiedzę o metodach fizykalnych regulujących przebieg zapalenia. W niniejszym artykule skupimy się na dwóch metodach, które mają interesujące podstawy badawcze – krioterapii i tlenoterapii hiperbarycznej. Z przytoczonych badań wynika, że rozsądnie zastosowane, mogą one ograniczyć wtórne uszkodzenia wynikające z reakcji zapalnej oraz skrócić czas rekonwalescencji.
Article Image

Czym jest stan zapalny?

W 2013 roku brytyjscy fizjoterapeuci jako pierwsi uzyskali prawo do wystawiania recept na niesterydowe leki przeciwzapalne1. Fizjoterapeuci z innych krajów, w tym z Polski, będą musieli jeszcze zaczekać, zanim nabędą takie uprawnienia. Nie jest jednak wykluczone, że w przyszłości staną się one rzeczywistością.

Oznacza to, że problem stanu zapalnego jest w fizjoterapii sprawą istotną. Z drugiej strony badania dotyczące wiedzy fizjoterapeutów na temat NLPZ, przeprowadzone w Kanadzie i Nowej Zelandii, wskazują, że jest ona niepełna, a często niezgodna z aktualnymi doniesieniami naukowymi.

Zanim więc zaczniemy rościć sobie prawo do przepisywania środków farmakologicznych, powinniśmy zrozumieć podstawy fizjologiczne procesu zapalnego. Warto również uaktualnić i uzupełnić wiedzę o metodach fizykalnych regulujących przebieg zapalenia. Jest ich wiele. W tym artykule skupimy się na dwóch, które mają interesujące podstawy badawcze.

Zapalenie nie jest prostym procesem, a raczej złożoną kaskadą reakcji biochemicznych i fizjologicznych, wyzwalaną przez organizm w sytuacji zagrożenia integralności. Jego zadaniem jest usunięcie realnego niebezpieczeństwa i przygotowanie odpowiednich warunków do rozpoczęcia procesów regeneracyjnych.

Ze względu na kompleksowość zachodzących przemian i często ich burzliwy przebieg, niektóre z nich mogą wymknąć się spod kontroli, przybierając rozmiary, które zdają się w większym stopniu narażać tkanki na poważniejsze uszkodzenie niż je chronić. Czasami zaburzenia są jeszcze poważniejsze, a w rezultacie ostry stan przewlekły przekształca się w stan przewlekły.

Odrębne zagadnienie stanowią autoimmunologiczne choroby zapalne, które także bardzo często atakują układ ruchu. Wiadomo jednak, że stan zapalny jest procesem potrzebnym. Z tego powodu w medycynie oraz w fizjoterapii, jako jej integralnej części, zmienia się nastawienie do stanu zapalnego, a dokładniej – do ostrej reakcji zapalnej organizmu.

Coraz częściej słyszy się o "kontrolowaniu stanu zapalnego", "towarzyszeniu stanowi zapalnemu", "wspieraniu organizmu w regulacji stanu zapalnego", a nie o jego tłumieniu.

Jak wspomnieliśmy, reakcja zapalna jest złożonym procesem, w którym w uproszczeniu wyróżnić można trzy podstawowe fazy: zapoczątkowania odpowiedzi zapalnej, jej nasilania się i rozwoju oraz wygaszania2.

Faza początkowa często wyzwalana jest przez przerwanie integracji naczyniowej. Dochodzi wówczas do uruchomienia procesów koagulacyjnych. Następuje uwolnienie anafilatoksyn prowadzących do degranulacji komórek tucznych3. Są one bogate w histaminę powodującą m.in. wzrost przepuszczalności naczyń i związane z tym narastanie obrzęku.

Wiadomo też, że także aseptyczne uszkodzenie tkanki powoduje zmiany w obrębie macierzy zewnątrzkomórkowej. Czynniki te prowadzą do aktywacji różnych typów komórek rezydujących w miejscu uszkodzenia, które przyciągają kolejne czynniki prozapalne.

W rezultacie uruchomiona zostaje druga faza stanu zapalnego. W fazie narastania stanu zapalnego lokalne czynniki prozapalne zwiększają stopień wazodylatacji oraz przepuszczalności naczyniowej. Cząsteczki adhezyjne powodują napływ prozapalnych komórek krążących we krwi do uszkodzonych tkanek4.

Najpierw pojawiają się neutrofile i monocyty, które ulegają przekształceniu w makrofagi. Neutrofile są zdolne do fagocytozy. Poza tym uwalniają one liczne enzymy proteolityczne i aktywne formy tlenu.

Ich działanie nie jest wybiórcze i może doprowadzić do nadmiernego uszkodzenia tkanki. Obejmuje ono nie tylko miejsce bezpośredniego uszkodzenia, lecz także okoliczne obszary. Uważa się, że z tego powodu jest to zjawisko częściowo niepożądane, jeśli ulegnie rozszerzeniu na zdrowe tkanki.

Trzecia faza polega na wyciszaniu stanu zapalnego. Wbrew pozorom nie ma ona jedynie charakteru biernego5. Dotychczas panowało przekonanie, zgodnie z którym stan zapalny ustępuje w wyniku zaniechania napływu mediatorów stanu zapalnego do uszkodzonego miejsca.

Stosunkowo niedawno odkryto jednak mechanizmy czynnego hamowania stanu zapalnego. Toczące się procesy są złożone i wiele kwestii nadal pozostaje nie do końca wyjaśnionych i dostatecznie poznanych.

Z tego powodu z pewnością rozsądniejsze jest regulowanie stanu zapalnego pod kątem jego przejawów, które uznawane są za negatywne, niż próby całkowitego jego stłumienia. Dotyczy to w szczególności ostrych, pourazowych, aseptycznych stanów zapalnych, z którymi często mają do czynienia fizjoterapeuci.

Spośród wielu modalności fizjoterapeutycznych wybraliśmy dwie, które naszym zdaniem – ze względu na doniesienia naukowe – dobrze sprawdzają się w przypadku regulowania ostrych stanów zapalnych w wybranych obszarach fizjoterapii.

Metodami tymi są krioterapia oraz tlenoterapia hiperbaryczna. Poniżej zostaną przedstawione niektóre informacje badawcze opisujące wpływ tych metod na przebieg stanu zapalnego.

Krioterapia w stanie zapalnym

Krioterapia jest bardzo przystępną metodą kontrolowania stanu zapalnego. Łatwość jej zastosowania sprawia, że powinna być dostępna w każdym gabinecie fizjoterapeutycznym.

W celu wykonania miejscowego zabiegu krioterapeutycznego można posłużyć się:

  • zimną wodą,
  • wodą z mieszaniną soli (np. przykładając do ciała ręcznik zmoczony w zimnej wodzie i umieszczony w foliowym woreczku),
  • zamrożonym ręcznikiem,
  • kruszonym lodem (także z dodatkiem soli),
  • żelowym okładem (coldpack)
  • urządzeniem do krioterapii wykorzystującym schłodzone powietrze albo ciekły azot.

Możliwości jest wiele. Najbardziej poręczne jest z pewnością wykorzystanie urządzenia z ciekłym azotem. Zapewnia ono możliwość doboru parametrów zabiegu, jest proste w obsłudze, a czas zabiegu skrócony jest do niezbędnego minimum.

Nie bez znaczenia jest również komfort pacjenta podczas krioterapii aplikowanej za pomocą specjalistycznego urządzenia, w którym zastosowano tzw. suche zimno. Można wówczas uzyskać chłodzenie bardzo niskimi temperaturami i zdecydowanie łatwiej jest kontrolować odczucia pacjenta.

Gdy chłodzącym medium jest woda, jej bardzo duża pojemność cieplna i odbieranie ciepła na zasadzie przewodnictwa powoduje nieprzyjemne doznania, a nawet ból. Zabieg taki jest źle tolerowany przez pacjentów. W przypadku zastosowania środka gazowego niedogodności te nie występują.

W tym artykule naszym głównym obszarem zainteresowań będzie kontrolowanie stanu zapalnego. Na początku rozwiejemy pewne mity, czy też wyjaśnimy nieporozumienia, które mogą być przyczyną obaw przed stosowaniem krioterapii w stanach ostrych, ponieważ – jak wynika z badań naukowych – obawy te wydają się bezpodstawne.

Krioterapia barku za pomocą zimnego okładu

Wpływ rrioterapii na przepływ krwi i obrzęki

Kiedy przypomnimy sobie główne objawy ostrego stanu zapalnego, od razu, niemalże automatycznie, wymieniamy formułę, którą przyswoiliśmy sobie na studiach: dolor (ból), calor (temperatura), rubor (zaczerwienienie), tumor (obrzęk), functio laesa (utrata funkcji).

Obrzęk oraz zaczerwienienie są oznakami stanu zapalnego, który wymyka się spod kontroli. Za rozszczelnienie naczyń krwionośnych i powstanie wysięku odpowiedzialne są mediatory.

Jest wiele mechanizmów fizjologicznych doprowadzających do powstania obrzęku w wyniku stanu zapalnego.

Przez długi czas fizjoterapeuci stosowali krioterapię w celu łagodzenia obrzęku związanego ze stanem zapalnym. Kliniczne wyniki empiryczne były zadowalające. W pewnym momencie pojawiła się jednak teoria, zgodnie z którą takie postępowanie miałoby być niekorzystne.

Ugruntowało się przekonanie, zgodnie z którym krioterapia wprawdzie łagodzi obrzęk w pierwszej fazie zastosowania, jednak w kolejnej fazie, niejako w "reakcji z odbicia", dochodzi do narastania obrzęku w stopniu większym niż uprzednio.

Rozumowanie takie oparte było na błędnym – jak się wydaje na podstawie przeprowadzonych badań – założeniu, że krioterapia zastosowana w miejscu uszkodzenia może niekorzystnie wpływać na średnicę naczyń krwionośnych.

Zakładano, że pod wpływem zimna dochodzi do obkurczenia tętniczek, czyli zjawiska odpowiedzialnego za początkowe ograniczanie obrzęku. W drugiej fazie, szczególnie po zaprzestaniu chłodzenia, miało jednak dochodzić do ich ponownego rozszerzenia, a wzrost prześwitu naczyniowego miał wzrastać bardziej niż uprzednio.

Ponieważ naczynia żylne pozbawione są grubej warstwy mięśniówki, nie reagują one tak dużymi zmianami średnicy. W wyniku rozszerzenia tętniczek zwiększony napływ krwi nie mógłby zostać wystarczająco wydajnie odtransportowany, co miałoby się w rezultacie przyczyniać do narastania obrzęku.

Terapeuci obawiali się tej reakcji, mogącej doprowadzić do większych uszkodzeń i niwelującej osiągnięte wcześniej efekty. Okazuje się jednak, że wpływ krioterapii na rozszerzenie lub zwężenie naczyń krwionośnych jest pozytywny.

Wniosek taki wynika z badań przeprowadzonych za pomocą pletyzmografii impedancyjnej przez zespoły Westona i wsp.6, Karunakary i wsp.7, Knoblocha i wsp.8 oraz innych. Udowodnili oni, że miejscowe chłodzenie wywiera efekt wazokonstrykcji, natomiast nie wiąże się ze wzrostem narastania obrzęku po zaprzestaniu chłodzenia tkanek. Reakcja ta dotyczy nie tylko naczyń powierzchownych, lecz także głębokich.

Co istotne, badania wskazują także, że zastosowanie zimna ułatwia odpływ żylny z naczyń włośniczkowych. Należy jednak zwrócić uwagę, że istnieją także doniesienia (Schaser i wsp.9), zgodnie z którymi zastosowanie zimna nie ma wpływu ani na średnicę naczyń, ani na prędkość przepływu.

Rozbieżności te wskazują nam, jak trudną kwestią jest prawidłowe zaplanowanie i przeprowadzenie badania naukowego w fizjoterapii. Tym niemniej dostępne badania nie potwierdzają negatywnego wpływu krioterapii na stan obrzęku ze względu na stan naczyń krwionośnych. Okazuje się natomiast, że krioterapia może mieć korzystny wpływ na tzw. wtórne uszkodzenie komórkowe.

Wpływ krioterapii na wtórne uszkodzenie komórkowe

Mechanizm wtórnego uszkodzenia w wyniku rozwijającego się stanu zapalnego nie dotyczy tylko uszkodzonej tkanki, lecz w większym stopniu okolicznych tkanek, które mogą ulec uszkodzeniu pod wpływem rozwijającego się stanu zapalnego.

Zgodnie z tym rozumowaniem rozprzestrzeniający się stan zapalny nie ogranicza się do miejsca uszkodzenia, lecz angażuje także pierwotnie nienaruszoną tkankę. Rozumowanie to poparte jest licznymi obserwacjami empirycznymi, zgodnie z którymi objawy stanu zapalnego znacznie przekraczają granice samego uszkodzenia.

Uważa się, że za taki rozwój wydarzeń odpowiedzialne mogą być mechanizmy enzymatyczne i niedokrwienne. Ustalono także, że stan zakwaszenia tkanek jest niższy po lokalnym zastosowaniu zimna w miejscu uszkodzenia. Uzyskane wyniki świadczą o ograniczeniu tempa metabolizmu, co jest korzystne w przypadku gwałtownych zmian toczących się w uszkodzonej tkance objętej stanem zapalnym.

Badania wykonane przez Sapegę i wsp.10. dowodzą, że schłodzone tkanki lepiej radzą sobie ze skutkami niedokrwienia i niekorzystnymi mechanizmami enzymatycznymi. Stwierdzono, że schłodzone komórki zużywają mniej ATP, co optymalizuje ich zapotrzebowanie energetyczne w trakcie względnego niedokrwienia.

Z kolei badanie przeprowadzone przez Merricka świadczy o ochronnym wpływie procesu ochładzania tkanek na mitochondria i zachodzące w nich procesy utleniania11. Jest to istotne doniesienie, ponieważ procesom tym (jak również innym procesom biochemicznym zachodzącym w komórce) towarzyszy powstawanie reaktywnych form tlenu, których nadmiar może doprowadzać do uszkodzeń na poziomie komórkowym.

Wpływ krioterapii na reaktywne formy tlenu

W komórkach powstaje wiele różnych reaktywnych form tlenu w wyniku tzw. wybuchu oddechowego (ang. respiratory burst). Należą do nich nadtlenki, w tym nadtlenek wodoru, rodnik hydroksylowy, kwas podchlorawy i inne.

Odgrywają one bardzo ważną rolę w procesach obronnych, jednak nie działają selektywnie. Jeżeli uwalniane są w niekontrolowany sposób, niszczą nie tylko patogeny, lecz również zdrowe komórki lub czynią dodatkowe szkody w komórkach uszkodzonych, hamując zachodzące w nich procesy reperacyjne.

Zastosowanie krioterapii spowalnia obrót metaboliczny, wpływając na zmniejszenie aktywności enzymów. Sytuacja taka sprawia, że procesy przebudowy i naprawy zachodzą w sposób bardziej kontrolowany. Dzięki temu fizjoterapeuta zapewnia tkance niezbędny czas na regenerację, którą może wspierać także innymi biernymi i aktywnymi metodami.

Wpływ krioterapii na apoptozę

Apoptoza jest to tak zwana zaprogramowana śmierć komórkowa. Komórka po zakończeniu cyklu życiowego uruchamia kaskadę reakcji chemicznych prowadzących do autoanihilacji. Proces taki jest pożądany, ponieważ stare komórki, z licznymi nieprawidłowościami genetycznymi, mają tendencję do powielania i namnażania błędów.

Apoptoza jest więc mechanizmem ochrony organizmu. Jest również niezbędna w przypadku komórek uszkodzonych mechanicznie w wyniku urazu. Apoptoza w miejscu bezpośredniego uszkodzenia jest więc zjawiskiem pożądanym, pozwala zrobić miejsce dla nowo namnożonych komórek powstających w procesie regeneracji.

Okazuje się jednak, że apoptoza komórkowa po urazie nie ogranicza się tylko do bezpośredniego miejsca uszkodzenia. Badacze zaobserwowali zjawisko wzmożonej indukowanej śmierci komórkowej także w okolicznych tkankach nieobjętych uszkodzeniem. Mechanizm ten nie jest w pełni poznany, chociaż w jego przebiegu postuluje się również udział reaktywnych form tlenu.

Westermann i wsp.12 wykonali badanie przeprowadzone w modelu zwierzęcym, wskazujące, że miejscowa krioterapia może ograniczać apoptozę.

Po schłodzeniu tkanki mięśniowej do 10 stopni Celsjusza w okolicy tkanki, w której sztucznie wytworzono stan zapalny, obserwowano mniejszą liczbę jąder komórkowych ulegających fragmentacji, co świadczyło o niższym współczynniku obumierania komórek.

Chociaż badanie zostało wykonane na zwierzętach, może wskazywać na występowanie mechanizmu związanego z krioterapią, który zabezpiecza przed obumieraniem komórek w miejscach, w których ten proces wydaje się bezzasadny, a nawet szkodliwy. W ten sposób krioterapia pomaga kontrolować, czy też do pewnego stopnia sterować procesami związanymi z rozwojem stanu zapalnego.

Krioterapia a układ odpornościowy

Po wystąpieniu ostrego urazu reakcja organizmu w miejscu jego wystąpienia zdominowana jest przez aktywność komórek żernych układu odpornościowego. W reakcji obronnej biorą udział makrofagi, monocyty, neutrofile i eozynofile.

Chociaż reakcja obronna organizmu jest niezbędnym procesem, jej nadaktywność może prowadzić do niekorzystnych uszkodzeń spowalniających procesy gojenia i regeneracji. Sytuacja taka występuje szczególnie w przypadku urazów zamkniętych, kiedy nie dochodzi do przerwania ciągłości tkanki.

Brak czynnika patogennego w postaci drobnoustrojów powoduje, że uruchamianie pewnych mechanizmów staje się zbyteczne. Należy do nich także wspomniane już uwalnianie reaktywnych form tlenu, które stanowią nie tylko produkt uboczny reakcji komórkowych, lecz również mechanizm, którym posługują się niektóre komórki układu odpornościowego.

Miejscowe zastosowanie krioterapii powoduje istotne zmniejszenie liczby neutrofilów w miejscu uszkodzenia. Zależność taką stwierdził Lee i wsp., wykorzystując przyżyciową obserwację za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej13.

Z kolei Farry i wsp., posługując się różnymi metodami wybarwiania, stwierdzili istotny statystycznie spadek liczby leukocytów w uszkodzonym więzadle po zastosowaniu krioterapii14.

Podsumowując, można powiedzieć, że także w tym przypadku krioterapia ma działanie modulacyjne względem stanu zapalnego, a jej właściwe wykorzystanie może przyczynić się do lepszej jego kontroli.

Krioterapia a procesy regeneracyjne

Poza czynnikami ochronnymi istotny jest również wpływ krioterapii miejscowej na przebieg procesu regeneracyjnego. Istnieją bowiem obawy, że krioterapia może doprowadzać do jego spowolnienia lub wpływać niekorzystnie na formowanie się nowej tkanki.

Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez zespół Ramos w 2016 roku, założenia takie nie mają podstaw naukowych15. Badanie było wprawdzie przeprowadzone na zwierzętach, jednak dzięki temu dokonane pomiary mogły być odpowiednio dokładne.

Chociaż należy wykazać ostrożność przy ekstrapolacji tych wyników na ludzi, to mogą one wskazywać przynajmniej pewną tendencję. W badaniu wykazano, że krioterapia miała wpływ na złagodzenie stanu zapalnego, co było zauważalne w wartościach TNF-α, NF-κB, TGF-β i MMP-9.

Stwierdzono także, że krioterapia nie wpływała na markery regeneracji (np. ekspresję diosminy) w miejscu uszkodzenia. Chociaż krioterapia oddziaływała w sposób regulujący na kolagen typu I i II, nie zmieniała wzorca alokacji włókien kolagenowych.

Krioterapia jest skutecznym, bezpiecznym i łatwo dostępnym narzędziem regulacji stanu zapalnego i wspomagania regeneracji tkankowej, co zostało poparte nie tylko codzienną praktyką i obserwacjami empirycznymi, lecz także badaniami naukowymi. Dzięki krioterapii fizjoterapeuta dysponuje kolejnym narzędziem wspomagającym aktywne formy przywracania sprawności pacjenta.

Terapia hiperbaryczna a stan zapalny

W badaniu przeprowadzonym przez zespół Qixu Zhang badano wpływ terapii hiperbarycznej na gojenie się ran objętych zmianami niedokrwiennymi, zwracając szczególną uwagę na wskaźniki stanu zapalnego.

Rany niedokrwienne są szczególnie trudną grupą urazów ze względu na niekorzystne warunki zachodzenia procesów regeneracyjnych. Są to rany występujące powszechnie, które także w przyszłości będą stanowiły rosnące wyzwanie terapeutyczne w związku z rosnącym odsetkiem osób chorych na cukrzycę.

Opisane poniżej badanie zostało przeprowadzone w modelu zwierzęcym, jednak dostarcza wielu przydatnych informacji o procesach zachodzących pod wpływem terapii hiperbarycznej. Badanie zostało wykonane na szczurach, u których w warunkach laboratoryjnych wytworzono ranę o charakterze niedokrwiennym.

Następnie szczury zostały przydzielone do trzech grup porównawczych. W pierwszej grupie zwierzęta poddawano hiperbarycznej tlenoterapii. Szczury spędzały w specjalnie przygotowanej komorze, zapewniającej stałe ciśnienie wielkości 2,4 atmosfery, 90 minut dziennie.

Grupie drugiej podawano N-acetylocysteinę będącą środkiem obniżającym poziom wolnych rodników. Substancja ta była aplikowana wewnątrzotrzewnowo w dawce 150 mg/kg masy ciała. Trzecia grupa nie otrzymywała żadnej formy terapii wspomagającej gojenie się wytworzonej rany.

U zwierząt w różnych odstępach czasu dokonano pomiaru wielu zmiennych i wskaźników zmian zachodzących w tkankach, z których najbardziej interesujące zostaną streszczone poniżej.

  • Rany niedokrwienne leczone za pomocą terapii hiperbarycznej stawały się statystycznie istotnie mniejsze w porównaniu z grupą leczoną za pomocą N-acetylocysteiny i z grupą kontrolną. Znaczącą różnicę redukcji rozmiaru zaobserwowano już po 7 dniach. Różnice dotyczyły także ran, które nie wykazywały cech niedokrwienia. We wszystkich grupach goiły się one lepiej niż rany niedokrwienne, lecz proces ten był znacznie szybszy w przypadku zastosowania terapii hiperbarycznej. Istotny efekt tlenoterapii wystąpił już między 1. a 3. dniem.
  • Zastosowanie terapii hiperbarycznej zdecydowanie wpływało na obniżenie czynnika indukowanego hipoksją HIF-1α. Istotny spadek wartości tego wskaźnika w pomiarze przed eksperymentem i w trakcie jego trwania zaobserwowano już po 7 dniach. W przeciwieństwie do tego poziom HIF-1α w grupie, w której podawano N-acetylocysteinę, wzrastał aż do 10. Terapia hiperbaryczna poprawia zaopatrzenie tkanek w tlen i chroni je przed obciążeniem metabolicznym wynikającym z hipoksji.
  • Terapia hiperbaryczna obniżała poziom czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), nazywanego także czynnikiem przepuszczalności naczyniowej. Jak sugeruje nazwa, jego obecność w uszkodzonej tkance może przyczyniać się do wzrostu obrzęku. W przypadku terapii hiperbarycznej obserwowano stały spadek poziomu czynnika VEGF aż do 14. dnia, kiedy osiągnął minimalne wartości. Zarówno w grupie z N-acetylocysteiną, jak i w grupie kontrolnej 7. dnia zaobserwowano znaczny wzrost poziomu czynnika VEGF (większy w grupie z N-acetylocysteiną). W 14. dniu we wszystkich grupach poziomy czynnika były znacznie niższe niż po trzech dniach od wytworzenia rany, jednak najniższe wartości obserwowano w grupie terapii hiperbarycznej. W tej grupie 7. dnia doszło także do gwałtownego spadku stężenia cyklooksygenazy-2 (COX-2) będącej markerem stanu zapalnego.
  • Terapia hiperbaryczna zmniejszała współczynnik apoptozy komórkowej. Często stosowanym i rzetelnym wskaźnikiem apoptozy komórkowej jest kaspaza-3. Jej poziom już 3. dnia (podczas pierwszego pomiaru kontrolnego) był niższy w porównaniu z pozostałymi grupami. Następnie wahał się na podobnie niskim poziomie, z lekką (nieistotną statystycznie) tendencją wzrostową. W przypadku grupy z N-acetylocysteiną poziom 3. dnia był znacznie wyższy niż w przypadku tlenoterapii hiperbarycznej, a następnie do 14. dnia utrzymywał się na podobnie wysokim poziomie. Najgorsza sytuacja miała miejsce w przypadku grupy pozbawionej jakiejkolwiek interwencji. W tej grupie poziom kaspazy-3 w 3. dniu był wprawdzie niższy niż w grupie z N-acetylocysteiną, jednak sukcesywnie wzrastał do 14. dnia, kiedy osiągnął maksimum.

Zaprezentowane badanie wykazało znaczącą przewagę terapii hiperbarycznej w ograniczaniu stanu zapalnego i przyspieszaniu gojenia się ran niedokrwiennych w porównaniu z zastosowaniem N-acetylocysteiny i braku interwencji. Terapia hiperbaryczna jest skuteczną metodą wspomagającą procesy regeneracyjne, poszukiwaną przez coraz większą grupę pacjentów.

Kobieta w komorze hiperbarycznej

Wpływ terapii hiperbarycznej na stan zapalny tkanki mięśniowej

Uszkodzenia tkanek miękkich, w tym szczególnie mięśni, są niezwykle istotną kwestią zwłaszcza wśród sportowców. Odpowiednio długi czas rekonwalescencji jest niezbędny, aby tkanki odzyskały tolerancję obciążeń zapobiegającą ich ponownemu uszkodzeniu.

Retraumatyzacja bardzo często dyskwalifikuje sportowca z dalszej gry na bardzo długi okres, a nawrotowe urazy mogą oznaczać koniec kariery. Pomimo że sportowcy i trenerzy mają świadomość, jak ważna jest odpowiednio długa faza odpoczynku po urazie, czas ten jest traktowany jako stracony.

Sportowiec zazwyczaj (w zależności od miejsca urazu) wyłączony jest z treningu specyficznego dla uprawianej dyscypliny. Utrudnione lub całkowicie uniemożliwione jest wykonywanie treningu ogólnokondycyjnego, co skutkuje całościowym spadkiem formy. W przypadku sportów drużynowych trzeba także liczyć się z koniecznością ponownego wdrożenia zawodnika do gry w zespole.

Wszystkie te negatywne czynniki powodują, że wszyscy są zainteresowani jak największym skróceniem fazy gojenia się urazów, oczywiście z zachowaniem wszelkich czynników bezpieczeństwa i obciążalności zregenerowanej tkanki.

Niezwykle ciekawe doświadczenie w modelu zwierzęcym nad wpływem terapii hiperbarycznej na uszkodzenie mięśni zostało przeprowadzone przez zespół Takuya Oyaizu17. Grupa szczurów, u której w warunkach laboratoryjnych wywołano uraz mięśni podudzia, była poddawana oddziaływaniu terapii hiperbarycznej lub pozostawiona bez oddziaływań terapeutycznych.

Istnieją badania świadczące o tym, że terapia hiperbaryczna pozwala zredukować stan zapalny oraz aktywnie wpływać na przebieg gojenia się kontuzji mięśniowych.

Szczury po urazie zostały umieszczone w specjalnie zaprojektowanej komorze wypełnionej 100% tlenem pod ciśnieniem 2,5 atmosfery, w której spędzały 2 godziny dziennie. Poniżej prezentujemy najważniejsze wyniki przeprowadzonego eksperymentu.

  • Tlenoterapia hiperbaryczna zmniejszała objętość uszkodzonego podudzia. Bezpośrednio po kontuzji dochodziło do natychmiastowego wzrostu objętości kończyny ze względu na powstałe wynaczynienie i rozwój obrzęku. Dzięki terapii hiperbarycznej już po 6 godzinach zaobserwowano spadek mierzonych wartości w porównaniu z sytuacją bezpośrednio po urazie. W grupie poddanej tlenoterapii hiperbarycznej średnia objętość uszkodzonych mięśni 6 godzin po urazie wynosiła 3820 ± 21 mm3 w porównaniu do 4051 ± 21 mm3 bez terapii. W ciągu kolejnych pomiarów objętość stale malała, jednak dynamika tych zmian była większa w grupie poddanej tlenoterapii.
  • Analogiczne zmiany zaobserwowano w odniesieniu do mokrej masy mięśniowej. Już po 6 godzinach średnia masa w grupie poddanej tlenoterapii wynosiła 1,45 ± 0,03 g, natomiast w grupie kontrolnej 1,60 ±0,04 g, co było różnicą istotną statystycznie. Ten sam trend utrzymał się do zakończenia pomiarów, 7. dnia po urazie.
  • Terapia hiperbaryczna zmniejszała wolną przestrzeń międzykomórkową. Badacze porównali pod mikroskopem zmiany histologiczne, które zaszły w tkankach grupy badawczej i kontrolnej po 24 godzinach od urazu. Zawartość elementów pozakomórkowych w grupie poddawanej terapii hiperbarycznej wynosiła 31,2%, natomiast w grupie kontrolnej – 41,6%. Wynik ten był wysoce istotny statystycznie na korzyść grupy badawczej. Można go interpretować jako mniejszy wysięk międzykomórkowy, a więc ograniczenie stanu zapalnego. Większy udział elementów komórkowych oznacza również mniejsze straty tkankowe w wyniku doznanego urazu (być może poprzez ograniczenie apoptozy) i/lub skuteczniejsze procesy regeneracyjne, które będą mogły rozpocząć się szybciej i z innego poziomu ilościowego. Bez względu na sposób interpretacji większa zawartość składników komórkowych w tkance mięśniowej oznacza jej lepszą jakość, która przekłada się na wytrzymałość i bardziej optymalne właściwości funkcjonalne.
  • Terapia hiperbaryczna przyczyniła się do ograniczenia przepuszczalności naczyniowej. Autorzy badania posłużyli się metodą barwienia tkanek za pomocą błękitu Evansa. Przepuszczalność naczyniowa zdrowej tkanki (przed wytworzeniem lezji) została oceniona na 0,11. Po 24 godzinach od urazu przepuszczalność naczyniowa w grupie kontrolnej wzrosła do wartości 0,23, natomiast w grupie poddawanej terapii hiperbarycznej wynosiła 0,17. Różnica ta była wysoce istotna statystycznie na korzyść terapii hiperbarycznej. Jest to kolejny dowód na działanie tlenoterapii ograniczające wysięk (obrzęk), czyli jeden z istotnych parametrów stanu zapalnego. Redukcja obrzęku działa ochronnie na tkankę i przyspiesza procesy gojenia.
  • Terapia hiperbaryczna zwiększała liczbę zregenerowanych włókien mięśniowych. Analiza mikroskopowa pozwoliła na oznaczenie zregenerowanych włókien mięśniowych charakteryzujących się centralnie położonymi jądrami komórkowymi. 5. dnia po uszkodzeniu ich liczba była większa w grupie poddawanej terapii hiperbarycznej (wynosiła średnio 33,75 włókna w polu widzenia) niż w grupie kontrolnej (średnio 21,2 włókna w polu widzenia). Jest to kolejny fakt przemawiający za działaniem przyspieszającym regenerację, jakie można osiągnąć przy zastosowaniu terapii hiperbarycznej. 
  • Terapia hiperbaryczna przyczyniała się do wzrostu siły skurczu dynamicznego i tężcowego (wytrzymałościowego). Siłę skurczu dynamicznego oceniano 5. i 7. dnia w obydwu grupach. W grupie kontrolnej wynosiła ona odpowiednio 0,82 i 0,76 (autorzy nie podali jednostek), a w grupie poddanej terapii hiperbarycznej – 0,97 i 1,09. Wszystkie różnice były wysoce istotne statystycznie. Warto zauważyć, że siła skurczu dynamicznego w grupie pozbawionej terapii zmalała jeszcze bardziej po 7 dniach. Taki wynik może wskazywać na zachodzenie destrukcyjnych zmian związanych ze stanem zapalnym i możliwym obumieraniem komórek. Procesy regeneracyjne ulegają wówczas opóźnieniu. W przeciwieństwie do tego zastosowanie tlenoterapii hiperbarycznej przyczyniło się do stałego wzrostu siły skurczu dynamicznego. Siła skurczu tężcowego rosła w obydwu grupach pomiędzy pomiarami 5 i 7 dnia. Warto jednak zauważyć, że średnia wartość siły skurczu tężcowego zmierzona 5. dnia w grupie poddawanej terapii hiperbarycznej była wyższa niż średnia wartość osiągnięta w grupie kontrolnej 7. dnia. Opisany wynik wskazuje, że tlenoterapia hiperbaryczna szybciej i skuteczniej przyczynia się do powrotu funkcji uszkodzonej tkanki mięśniowej.

Przytaczany artykuł zawiera jeszcze wiele innych wskaźników biochemicznych świadczących o pozytywnym wpływie terapii hiperbarycznej na parametry stanu zapalnego i zachodzenie procesów regeneracyjnych oraz powrót funkcji uszkodzonych tkanek.

Zdecydowaliśmy się jednak opisać te z nich, które są najbardziej ewidentne i ważne z punktu widzenia fizjoterapeutów. Nie pozostawiają one wątpliwości, że działanie tej formy terapii jest korzystne i będzie szczególnie poszukiwane przez osoby, którym zależy na wyjątkowo szybkim powrocie do formy i uprawianej dotychczas aktywności.

Badania wpływu terapii hiperbarycznej na ludzi

Przytoczone powyżej badania przeprowadzone w modelu zwierzęcym są z pewnością niezwykle wartościowe. Pozwalają nam na zbadanie parametrów, których – głównie ze względów etycznych – nie moglibyśmy oszacować u ludzi. Tym niemniej badania z udziałem ludzi pozwalają nam na uzyskanie danych funkcjonalnych, które szczególnie interesują fizjoterapeutów pracujących z różnymi grupami pacjentów.

Ciekawe badanie dostarczające informacji o potencjale wspierania procesów regeneracyjnych zmęczonych/ uszkodzonych tkanek mięśniowych zostało przeprowadzone przez zespół Staplesa18. Badanie było poświęcone wpływowi terapii hiperbarycznej na regenerację, a dokładniej – na siłę skurczu ekscentrycznego niedominującego mięśnia czworogłowego uda.

Osoby badane wykonywały serię przysiadów. Zarówno przed nią, jak i bezpośrednio po niej za pomocą dynamometru badano moment siły skurczu ekscentrycznego. Badani (n = 32) zostali następnie losowo przydzieleni do czterech równolicznych grup: kontrolnej, bezpośredniej terapii hiperbarycznej, opóźnionej terapii hiperbarycznej i pozorowanej terapii hiperbarycznej.

Grupa kontrolna pozbawiona była jakiegokolwiek oddziaływania. W grupie leczonej bezpośrednio za pomocą terapii hiperbarycznej wykonywano zabiegi w momencie rozpoczęcia terapii, w 24. i 48. godzinie. Badani spędzali godzinę w komorze hiperbarycznej ze 100% wysyceniem tlenem, podawanym pod ciśnieniem 2 atmosfer. W 72. i 96. godzinie badani także przebywali w komorze, jednak warunki tlenowe nie odbiegały od panujących na zewnątrz.

W grupie z terapią opóźnioną na początku terapii i w 24. godzinie badani przebywali w komorze z normalnymi warunkami, natomiast w 48., 72. i 96. godzinie parametry tlenu zmieniano na takie, jakie początkowo stosowano w grupie bez opóźnienia.

W grupie z pozorowaną terapią badani przebywali wprawdzie w komorze hiperbarycznej w tych samych odstępach czasu i tak samo długo, jednak warunki tlenowe pozostawały neutralne.

Następnie wykonano pomiary, które wskazały na lepsze wyniki momentu obrotowego siły ekscentrycznej mięśnia czworogłowego uda w grupie terapii hiperbarycznej i opóźnionej terapii hiperbarycznej w porównaniu z terapią pozorowaną i brakiem terapii.

W pierwszej fazie ustalono także brak różnic pomiędzy grupą kontrolą i grupą placebo. Z tego względu z dalszej analizy postanowiono wykluczyć grupę kontrolą (bez jakiejkolwiek interwencji), pozostawiając jedynie grupę terapii hiperbarycznej poddawaną zabiegom przez 3 dni, grupę terapii hiperbarycznej poddawanej zabiegom przez 5 dni oraz grupę terapii pozorowanej.

Pozwoliło to na uproszczenie analizy statystycznej i wyciągnięcie dodatkowych wniosków. Potwierdzono istotnie lepsze wyniki grup poddawanych tlenoterapii hiperbarycznej względem terapii pozorowanej. Ustalono także, że terapia prowadzona przez 5 dni była istotnie skuteczniejsza niż terapia prowadzona przez 3 dni.

Przytoczone badanie tylko co najwyżej pośrednio możemy uznać za dotyczące mikrostanu zapalnego. Nie były wykonywane żadne pomiary biochemiczne mogące obiektywnie wskazywać na rozwój zapalenia.

Z opisu badania wiadomo jedynie, że u uczestników wywoływano stan opóźnionej bolesności mięśniowej (delayed-onset muscle soreness), który może być wskaźnikiem zmian na poziomie biochemicznym.

Trudno jest więc interpretować uzyskane wyniki w kategoriach ograniczającego czy też kontrolującego wpływu terapii hiperbarycznej na stan zapalny mięśni. Tym niemniej wyraźnie widoczny jest wpływ na regenerację tkanki mięśniowej po mikrouszkodzeniach przeciążeniowych, niezależnie od ich interpretacji fizjologicznej oraz biochemicznej.

Wynik ten zasługuje na uwagę, ponieważ duża grupa pacjentów korzysta z usług fizjoterapeutów także po przeciążeniach. Do grupy tej należą m.in. sportowcy, którym szczególnie zależy na przyspieszeniu procesu regeneracji i odzyskaniu sprawności oraz parametrów osiągnięć sprzed przeciążenia.

Tlenoterapia hiperbaryczna obniża wskaźniki stanu zapalnego u pacjentów z jałową martwicą (osteonekrozą) głowy kości udowej

Niezwykle ważne badanie wskazujące na możliwości zastosowania terapii hiperbarycznej u osób cierpiących z powodu jałowej martwicy głowy kości udowej przeprowadził zespół pod kierownictwem Gerardo Bosco19. Jałowa martwica głowy kości udowej jest chorobą wieku, która nieleczona we właściwy sposób może prowadzić do trwałej deformacji stawu biodrowego.

Grupa badaczy przeanalizowała przypadki 23 mężczyzn o średniej wieku 54,2 lat ze stwierdzoną oseonekrozą głowy kości udowej. Pacjenci poddawani byli tlenoterapii hiperbarycznej składającej się z dwóch serii zabiegów. Każda seria obejmowała 30 zabiegów, a pomiędzy seriami wykonano 30-dniową przerwę w leczeniu.

U pacjentów określano poziom markerów stanu zapalnego: czynnik martwicy nowotworów (TNF-a), interleukiny 6 (IL-6), interleukiny 1 beta (IL-1b) oraz reaktywnych form tlenu. Wartości oznaczane były przed przeprowadzeniem terapii, po 15 i 30 dniach od terapii hiperbarycznej, po 30-dniowej przerwie oraz po 60 sesjach.

Zaobserwowano istotny spadek poziomu czynnika martwicy nowotworów pomiędzy pierwszym i drugim pomiarem, a także między drugim i trzecim oraz trzecim i czwartym. Taką samą zależność stwierdzono w przypadku poziomów interleukiny 6. Nie wystąpiły istotne statystycznie różnice w kolejnych pomiarach poziomu interleukiny 1 beta.

Badanie wskazuje, że tlenoterapia hiperbaryczna wywiera pozytywny wpływ przynajmniej na większą część badanych wskaźników stanu zapalnego u pacjentów z osteonekrozą głowy kości udowej.

Stężenie reaktywnych form tlenu w początkowych pomiarach było podwyższone, natomiast w późniejszym okresie stabilizowało się na poprzednim poziomie. Wypadkową zmianę można więc uznać za nieistotną.

Badanie wskazuje potencjalne korzyści z zastosowania tej formy terapii w przypadku jałowej martwicy. Być może podobny efekt mógłby zostać osiągnięty w przypadku innych chorób zapalnych kości, szczególnie o charakterze aseptycznym. Aby to ustalić, konieczne są dalsze badania.

Tym niemniej przytoczony przykład uzmysławia nam, jak korzystną formą leczenia może być terapia hiperbaryczna w przypadku chorób układu szkieletowego przebiegających z objawami stanu zapalnego.

W artykule przytoczyliśmy przykładowe badania ukazujące mechanizmy regulacyjnego wpływu krioterapii i tlenoterapii hiperbarycznej na poszczególne parametry stanu zapalnego. Rozsądnie zastosowane, mogą one ograniczyć wtórne uszkodzenia wynikające z reakcji zapalnej oraz skrócić czas rekonwalescencji. Odpowiadają więc na zapotrzebowanie dużej grupy pacjentów, którzy zgłaszają się do gabinetu fizjoterapeutycznego po ostrych urazach, którym towarzyszy stan zapalny.

Komora hiperbaryczna

Bibliografia
  • Duchesne E, Dufresne SS, Dumont NA. Impact of Inflammation and Anti-inflammatory Modalities on Skeletal Muscle Healing: From Fundamental Research to the Clinic. Phys Ther. 2017 Aug 1;97(8):807-817.
  • Medzhitov R. Origin and physiological roles of inflammation. Nature. 2008 Jul 24;454(7203):428-35.
  • Theoharides TC, Kempuraj D, Tagen M, Conti P, Kalogeromitros D. Differential release of mast cell mediators and the pathogenesis of inflammation. Immunol Rev. 2007 Jun;217:65-78.
  • McEver RP. Adhesive interactions of leukocytes, platelets, and the vessel wall during hemostasis and inflammation. Thromb Haemost. 2001 Sep;86(3):746-56.
  • Arnold L, Henry A, Poron F, et al. Inflammatory monocytes recruited after skeletal muscle injury switch into antiinflammatory macrophages to support myogenesis. J Exp Med. 2007;204:1057– 1069.
  • Weston M. Taber C. Casagranda L. Cornwall M. Changes in local blood volume during cold gel pack application to trau – matized ankles. J Orthop Sports Phys Ther 1994;19(4):197–9.
  • Karunakara RG, Lephart SM, Pincivero DM. Changes in forearm blood flow during single and intermittent cold application. J Orthop Sports Phys Ther 1999;29(3):177–80.
  • Knobloch K, Grasemann R, Spies M, Vogt PM. Midportion Achilles tendon microcirculation after intermittent combined cryotherapy and compression with cryotherapy alone: a randomized trial. Am J Sports Med 2008;36(11):2128–38.
  • Schaser KD, Stover JF, Melcher I, Lauffer A, Haas NP, Bail HJ, et al. Local cooling restores microcirculatory hemody – namics after closed soft-tissue trauma in rats. J Trauma 2006;61:642–9.
  • Sapega AA, Heppenstall RB, Sokolow DP, Graham TJ, Maris JM, Ghosh AK, et al. The bioenergetics of preservation of limbs before replantation. The rationale for intermediate hypothermia. J Bone Joint Surg Am 1988;70(10):1500–13.
  • Merrick MA. Secondary injury after musculoskeletal trauma: a review and update. J Athl Train 2002;37(2):209–17.
  • Westermann S, Vollmar B, Thorlacius H, Menger MD. Surface cooling inhibits tumor necrosis factor-a-induced microvascular perfusion failure, leukocyte adhesion, and apoptosis in the striated muscle. Surgery 1999;126:881–9.
  • Lee H, Natsui H, Akimoto T, Yanagi K, Ohshima N, Kono I. Effects of cryotherapy after contusion using real-time intravital microscopy. Med Sci Sports Exerc 2005;37(7):1093–8.
  • Farry PJ, Prentice NG, Hunter AC, Wakelin CA. Ice treatment of injured ligaments: an experimental model. N Z Med J 1980;91(651):12–4.
  • Vieira Ramos G, Pinheiro CM, Messa SP, Delfino GB, Marqueti Rde C, Salvini Tde F, Durigan JL. Cryotherapy Reduces Inflammatory Response Without Altering Muscle Regeneration Process and Extracellular Matrix Remodeling of Rat Muscle. Sci Rep. 2016 Jan 4;6:18525.
  • Zhang Q, Chang Q, Cox RA, Gong X, Gould LJ. Hyperbaric oxygen attenuates apoptosis and decreases inflammation in an ischemic wound model. J Invest Dermatol. 2008 Aug;128(8):2102-12.
  • Oyaizu T, Enomoto M, Yamamoto N, Tsuji K, Horie M, Muneta T, Sekiya I, Okawa A, Yagishita K. Hyperbaric oxygen reduces inflammation, oxygenates injured muscle, and regenerates skeletal muscle via macrophage and satellite cell activation. Sci Rep. 2018 Jan 22;8(1):1288.
  • Staples JR, Clement DB, Taunton JE, McKenzie DC. Effects of hyperbaric oxygen on a human model of injury. Am J Sports Med. 1999 Sep-Oct;27(5):600-5.
  • Camporesi EM, Vezzani G, Bosco G, Mangar D, Bernasek TL. Hyperbaric oxygen therapy in femoral head necrosis. J Arthroplasty. 2010 Sep;25(6 Suppl):118-23; doi:10.1016/j.arth.2010.05.005.
AUTOR
Udostępnij
UK Logo