Revisão Cientifica:Efeitos de oxigênio hiperbárico em lesões esportivas

Na última década, os esportes competitivos assumiram um novo significado, onde a intensidade aumentou junto com a incidência de lesões aos atletas. Portanto, há uma forte necessidade de desenvolver tratamentos melhores e mais rápidos que permitam ao atleta ferido retornar à competição mais rápido do que com o curso normal de reabilitação, com baixo risco de retorno da lesão..

As terapias hiperbáricas são métodos utilizados para tratar doenças ou lesões usando pressões superiores à pressão atmosférica local dentro de uma câmara hiperbárica. Dentro das terapias hiperbáricas, a oxigenoterapia hiperbárica (HBO) é a administração de oxigênio puro (100%) a pressões superiores à pressão atmosférica, ou seja, mais de 1 atmosfera absoluta (ATA), por razões terapêuticas.

A aplicação da HBO para o tratamento de lesões esportivas recentemente foi sugerida na literatura científica como uma modalidade de terapia como tratamento primário ou complementar.
As terapias hiperbáricas são métodos utilizados para tratar doenças ou lesões usando pressões superiores à pressão atmosférica local dentro de uma câmara hiperbárica. Dentro das terapias hiperbáricas, a HBO é a administração de oxigênio puro (100%) a pressões superiores à pressão atmosférica, ou seja, mais de 1 ATA ( 1 Atmosfera Absoluta ) , por razões terapêuticas [ Albuquerque e Sousa, 2007 ].

Efeitos bioquímicos, celulares e fisiológicos da HBO

O nível de consumo de O2 por um determinado tecido, na corrente sanguínea local e a distância relativa da zona considerada da arteriola e capilar mais próxima determina a tensão de O2 neste tecido. De fato, o consumo de O2 faz com que a pressão parcial de oxigênio (pO 2 ) caia rapidamente entre arteríolas e vennules. Isso enfatiza o fato de que nos tecidos há uma distribuição de tensões de oxigênio de acordo com um gradiente. Isso também ocorre no nível celular, como na mitocôndria, o local terminal do consumo de oxigênio, onde as concentrações de O2 variam de 1,5 a 3 μM [ Mathieu, 2006 ].

Antes de atingir os locais de utilização dentro da célula, como o perioxoma, as mitocôndrias e o retículo endoplasmático, o oxigênio desloca um gradiente de pressão do gás inspirado para o gás alveolar, sangue arterial, o leito capilar, através do fluido intersticial e intercelular. Sob condições normobaricas, o gradiente de pO 2 conhecido como “cascata de oxigênio” começa a 21,2 kPa (159 mmHg) e acaba com 0,5-3 kPa (3,8-22,5 mmHg) dependendo do tecido alvo [ Mathieu, 2006 ]. A tensão de oxigênio arterial (PaO 2 ) é de aproximadamente 90 mmHg e a tensão de oxigênio do tecido (PtO 2 ) é de aproximadamente 55 mmHg [ Sheridan e Shank, 1999 ]. Estes valores são marcadamente aumentados pela respiração de oxigênio puro em maior pressão atmosférica.

Hiperoxia e hiperoxigenação

O oxigênio é transportado pelo sangue de duas maneiras: quimicamente, ligado à hemoglobina, e fisicamente, dissolvido no plasma. Durante a respiração normal no ambiente em que vivemos, a hemoglobina tem uma saturação de oxigênio de 97%, representando um teor total de oxigênio de cerca de 19,5 ml de O2 / 100 ml de sangue (ou 19,5% em volume), pois 1 g de 100% de hemoglobina saturada transporta 1,34 ml de oxigênio. Nessas condições, a quantidade de oxigênio dissolvido no plasma é de 0,32% em volume, proporcionando um total de 19,82% em volume de oxigênio.

O principal efeito da HBO é hiperoxia.

Durante esta terapia, o oxigênio é dissolvido fisicamente no plasma sanguíneo. Com uma pressão ambiente de 2.8 ATA e respirando 100% de oxigênio, a tensão de oxigênio alveolar (PAO 2 ) é de aproximadamente 2180 mmHg, a PaO 2 é de pelo menos 1800 mmHg e a concentração de tecido (PtO 2 ) é de pelo menos 500 mmHg.

Respirando oxigênio puro em 2 ATA, o teor de oxigênio no plasma é 10 vezes maior do que quando respira o ar ao nível do mar. Em condições normais o pO2 é 95 mmHg; sob condições de uma câmara hiperbárica, a pO 2 pode atingir valores superiores a 2000 mmHg [ Jain, 2004 ].

Conseqüentemente, durante a HBO, a Hbg também está totalmente saturada no lado venoso, e o resultado é uma tensão aumentada de oxigênio em todo o leito vascular. Uma vez que a difusão é conduzida por uma diferença de tensão, o oxigênio será forçado mais para fora nos tecidos do leito vascular [ Mortensen, 2008 ] e difunde-se para áreas inacessíveis às moléculas deste gás quando transportadas pela hemoglobina [ Albuquerque e Sousa, 2007 ].

Após a remoção do ambiente de oxigênio hiperbárico, a PaO 2 normaliza em minutos, mas o PtO 2 pode permanecer elevado por um período variável. A taxa de normalização do PtO 2 não foi claramente descrita, mas provavelmente é medida em minutos a algumas horas, dependendo da perfusão tecidual [ Sheridan e Shank, 1999 ].

Os efeitos fisiológicos da HBO incluem efeitos a curto prazo, como vasoconstrição e aumento da liberação de oxigênio, redução do edema, ativação de fagocitose e também efeito antiinflamatório (função leucocitária aprimorada).

Os efeitos alongo prazo são neovascularização (angiogênese em tecidos moles hipóxicos), osteoneogênese, bem como a estimulação da produção de colágeno por fibroblastos . Isso é benéfico para a cicatrização de ferida e a recuperação de lesões por radiação [ Mayer et al. 2004 ; Sheridan e Shank, 1999 ].
Aplicações HBO em medicina esportiva

A aplicação da HBO para o tratamento de lesões esportivas recentemente foi sugerida na literatura científica como uma modalidade de terapia: um tratamento primário ou adjuvante [ Babul et al. 2003 ]. 

Ishii e colegas relataram o uso de HBO como um método de recuperação de fadiga muscular durante as Olimpíadas de Inverno de Nagano [ Ishii et al. 2005 ]. Neste experimento, sete atletas olímpicos receberam tratamento HBO por 30-40 minutos a 1,3 ATA com um máximo de seis tratamentos por atleta e uma média de dois. Verificou-se que todos os atletas se beneficiaram , apresentando taxas de recuperação mais rápidas.

Esses resultados são concordantes com os obtidos por Fischer , Haapaniemi e colegas que sugeriram que o ácido lático e amônia foram removidos mais rapidamente com períodos de recuperação mais curtos [ Haapaniemi et al. 1995 ; Fischer et al. 1988 ].

 

Lesões musculares

A lesão muscular apresenta um problema desafiador na traumatologia e geralmente ocorre nos esportes. A lesão pode ocorrer como conseqüência de uma deformação mecânica direta (como contusões, lacerações e cepas) ou por causas indiretas (como isquemia e dano neurológico) [ Li et al. 2001 ]. Essas lesões indiretas podem ser completas ou incompletas [ Petersen e Hölmich, 2005 ].

Nos eventos esportivos nos Estados Unidos, a incidência de todas as lesões varia de 10% a 55%. A maioria das lesões musculares (mais de 90%) são causadas por tensão excessiva ou por contusões do músculo [ Järvinen et al. 2000 ].

Oriani e colegas primeiro sugeriram que a HBO poderia acelerar a taxa de recuperação de lesões sofridas em esportes [ Oriani et al. 1982 ]. No entanto, o primeiro relatório clínico apareceu apenas em 1993, onde os resultados sugeriram uma redução de 55% nos dias perdidos para lesão, em jogadores de futebol profissional na Escócia sofrendo de uma variedade de lesões após a aplicação da HBO. Esses valores foram baseados na estimativa de fisioterapeuta do curso do tempo para a lesão versus o número real de dias perdidos com a terapia de rotina e as sessões de tratamento de HBO [ James et al. 1993 ].

DOMS ( Dor muscular ou rigidez de 12 a 48 horas após exercício)

A dor muscular por acumulo de ácido láctico reduz significativamente após HBO quando não há lesão muscular.  Diferentes estudos mostraram resultados inconclusivos sobre a efetividade de HBO no tratamento desta modalidade de lesão muscular {Staples et al. 1995 ] ,[ Staples et al . 1999 ].[ Bennett et al. 2005a ][ Mekjavic et al. 2000[ Harrison et al. 2001 ][ Webster et al. 2002 ].[ Babul et al. 2003 ][ Germain et al. 2003 ]:

 

Lesão por estiramento muscular:
A HBO melhorou a recuperação funcional e morfológica após um estiramento muscular induzido controlado na unidade do músculo-tendão anterior tibial [ Best et al. 1998 ]. Eles usaram um modelo de coelho de lesão e o grupo de tratamento foi submetido a um tratamento de 5 dias com 95% de oxigênio a 2.5 ATA por 60 minutos. Então, após 7 dias, este grupo foi comparado com um grupo controle que não sofreu tratamento com HBO. Os resultados sugeriram que a administração de HBO pode desempenhar um papel na aceleração da recuperação após lesão muscular por estiramento.

Isquemia:
Outra lesão muscular que muitas vezes é uma conseqüência do trauma é a isquemia. Normalmente, é acompanhada de glicólise anaeróbica, a formação de lactato e depleção de fosfatos de alta energia dentro do líquido extracelular do tecido do músculo esquelético afetado.

Quando a isquemia é prolongada, pode resultar em perda de homeostasia celular, destruição de gradientes de íons e degradação de fosfolípidos de membrana.

A ativação de neutrófilos, a produção de radicais de oxigênio e a liberação de fatores vasoativos, durante a reperfusão, podem causar danos adicionais aos tecidos locais e remotos.

No entanto, os mecanismos da lesão muscular induzida por isquemia-reperfusão não são totalmente compreendidos [ Bosco et al. 2007 ].

Esses autores visaram ver os efeitos da HBO no músculo esquelético de ratos após lesão induzida por isquemia e descobriram que o tratamento com HBO atenuou significativamente o aumento dos níveis de lactato e glicerol causados ​​pela isquemia, sem afetar a concentração de glicose e modulando a atividade enzimática antioxidante no músculo esqueletico .

Um estudo semelhante foi realizado em 1996 [ Haapaniemi et al. 1996 ] em que os autores concluíram que HBO tinha aspectos positivos durante pelo menos 48 horas após lesão grave, elevando os níveis de compostos de fosfato de alta energia, o que indicava uma estimulação da oxidação aeróbia nas mitocôndrias. Isso mantém o transporte de íons e moléculas através da membrana celular e otimiza a possibilidade de preservar a estrutura celular muscular.

[Gregorevic et al. 2000 ]. Os resultados deste estudo demonstraram que o mecanismo de capacidade funcional melhorada não está associado ao restabelecimento de um suprimento de sangue previamente comprometido ou à reparação de componentes nervosos associados, como se observa na isquemia, mas com a pressão do oxigênio inspirado em um papel crucial na melhoria da capacidade máxima de produção de força das fibras musculares regeneradoras após essa lesão miotoxica. Além disso, houve melhores resultados após 14 dias de tratamento com HBO em 3 ATA do que em 2 ATA.

Entorses do tornozelo

Em 1995, um estudo realizado na Universidade do Templo sugeriu que os pacientes tratados com HBO retornaram aproximadamente 30% mais rápido do que o grupo controle após torção no tornozelo.  [ Staples and Clement, 1996 ].

Ligamento colateral médio :

Horn e colegas em um estudo em animais desgastados cirurgicamente ligamento colateral medial de 48 ratos [ Horn et al. 1999 ]. Metade eram controles sem intervenção e a outra metade foi exposta à HBO em 2,8 ATA por 1,5 horas por dia durante 5 dias. Seis ratos de cada grupo foram eutanásicos às 2, 4, 6 e 8 semanas e, a 4 semanas, foi necessária uma força estatisticamente maior para causar falha nos ligamentos previamente divididos para aqueles expostos à HBO do que no grupo controle. Após 4 semanas, uma contribuição interessante da HBO pode ser observada na medida em que promoveu o retorno da rigidez normal do ligamento.

Ishii e colegas induziram lacerações ligamentares no membro direito de 44 ratos e os dividiram em quatro grupos [ Ishii et al. 2002 ]: grupo de controle, onde os animais respiraram ar ambiente em 1 ATA por 60 min; Tratamento HBO em 1,5 ATA por 30 minutos, uma vez ao dia; Tratamento HBO em 2 ATA por 30 minutos, uma vez por dia; e 2 ATA por 60 minutos uma vez por dia. Após 14 dias após a morte, das três exposições, o último grupo foi mais efetivo na promoção da cicatrização, aumentando a deposição de matriz extracelular, conforme medido pela síntese de colágeno.

Mashitori e colegas removeram um segmento de 2 mm do ligamento colateral medial em 76 ratos [ Mashitori et al. 2004 ]. Metade desses ratos foram expostos à HBO a 2,5 ATA durante 2 horas por 5 dias por semana e as restantes ratas foram expostas ao ar ambiente. Os autores observaram que a HBO promove a formação de tecido cicatricial aumentando a expressão gênica do tipo I procolágeno, aos 7 e 14 dias após a lesão, o que contribui para a melhoria de suas propriedades de tração.

Em um estudo randomizado, controlado e duplo-cego, Soolsma examinou o efeito da HBO na recuperação de um ligamento medial grau II do joelho apresentado em pacientes dentro de 72 horas de lesão. Depois de um grupo ter sido exposto à HBO a 2 ATA por 1 hora e ao grupo controle em 1,2 ATA, ar ambiente, durante 1 hora, ambos os grupos para 10 sessões, os dados sugeriram que, às 6 semanas, a HBO teve efeitos positivos sobre a dor e resultados funcionais, como diminuição do volume de edema, melhor amplitude de movimento e melhora máxima da flexão, em comparação com o grupo simulado [ Soolsma, 1996 ].

Após a Reconstrução de Ligamento Cruzado Anterior: 

Yeh e colegas investigaram os efeitos da HBO na neovascularização na junção tendão-osso, fibras de colágeno do enxerto de tendão e a interface do enxerto-tendão do tendão que é incorporada no túnel ósseo [Yeh et al. 2007].  Descobriram que o grupo HBO aumentou significativamente a quantidade de osso trabecular em torno do enxerto de tendão, aumentando a sua incorporação ao osso e, portanto, aumentando a força de carga de tração do enxerto de tendão.

Takeyama e colegas estudaram os efeitos da HBO sobre expressões genéticas de pró colageno e inibidor de tecido de metaloproteinase (TIMPS) em ligamentos cruzados anteriores lesionados [ Takeyama et al. 2007 ]. Os resultados indicam que a HBO melhora a síntese de proteínas estruturais e inibe os processos de degradação. Conseqüentemente, usar a HBO como terapia adjuvante após o reparo primário da LCA lesada provavelmente aumentará o sucesso, situação confirmada pelo British Medical Journal Evidence Center [ Minhas, 2010 ].

Fraturas e Irradiação Óssea

O tratamento clássico com osteossíntese e enxerto ósseo nem sempre é bem sucedido e a tentativa de curar a não união e fraturas complicadas, onde a probabilidade de infecção é aumentada, é um desafio.

Okubo e colegas  [ Okubo et al. 2001 ]. O grupo tratado com HBO, exposto a 2 ATA por 60 minutos ao dia, aumentou significativamente a neoformação óssea em comparação com o grupo controle e a cartilagem estava presente na borda externa do material implantado após 7 dias.

Komurcu e colegas  [ Komurcu et al. 2002 ]. A infecção óssea após a operação que foi resolvida com sucesso após 20-30 sessões da HBO.

Muhonen e colegas  [ Muhonen et al. 2004 ]. Sobre lesão óssea pós Radioterapia : Um grupo foi exposto a 18 sessões de HBO e com dois grupos controles . Os autores concluíram que a irradiação anterior suprime a atividade osteoblástica e HBO retorna o padrão de atividade de formação de osso mais próximo ao normal ( não irradiado)

Wang e colaboradores, num modelo de fraturas induzidas de tíbia de coelho, foram capazes de demonstrar que animais tratados com HBO tinha maior densidade mineral óssea e propriedades mecânicas superiores em comparação com os controlos  durante a fase inicial do processo de cicatrização da tíbia [ Wang et al. 2005 ].

Conclusão:

Nos vários estudos, a localização da lesão parecia ter uma influência sobre a eficácia do tratamento. Os benefícios são maiores em áreas de perfusão reduzida, tais como os tendões , ligamentos articulares e junções miotendinosas do que em ventres musculares

Ainda é necessário determinar as melhores condições para as indicações ortopédicas, como a pressão atmosférica, a duração das sessões, a frequência das sessões e a duração do tratamento. As diferenças na magnitude da lesão e no tempo entre a lesão e o tratamento também pode afetar os resultados.

Há resultados interessantes ao tratar atletas de alto rendimento, estes tratamentos são multifatoriais e raramente são publicados. Será fundamental a partir de agora ensaios clínicos com grande número de pacientes , controlados  , duplo cegos e aleatórios de modelos humanos (principalmente atletas) e animais  delimitando especificamente os seus  os mecanismos nos tratamentos de lesões desportivas .

 

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