En el ámbito de la medicina moderna, los antibióticos han demostrado ser uno de los avances más significativos, reduciendo drásticamente la incidencia y la mortalidad asociadas a las infecciones microbianas. Su capacidad para modificar la evolución clínica de las infecciones bacterianas ha prolongado la esperanza de vida de innumerables pacientes. Los antibióticos son fundamentales en procedimientos médicos complejos, como cirugías, colocación de implantes, trasplantes y quimioterapia. Sin embargo, la aparición de patógenos resistentes a los antibióticos ha sido una preocupación creciente, disminuyendo la eficacia de estos fármacos con el tiempo. Se han documentado casos de resistencia a los antibióticos en todas las categorías de estos, a medida que se producen mutaciones microbianas. La presión selectiva ejercida por los fármacos antimicrobianos ha contribuido al aumento de cepas resistentes, lo que supone un importante desafío para la salud mundial.
Para combatir el acuciante problema de la resistencia antimicrobiana, es fundamental implementar políticas eficaces de control de infecciones que frenen la propagación de patógenos resistentes, además de reducir el uso de antibióticos. Asimismo, existe una necesidad urgente de métodos de tratamiento alternativos. La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) se ha consolidado como una modalidad prometedora en este contexto, y consiste en la inhalación de oxígeno al 100 % a niveles de presión específicos durante un período determinado. Ya sea como tratamiento primario o complementario para las infecciones, la OHB puede ofrecer nuevas esperanzas para el tratamiento de infecciones agudas causadas por patógenos resistentes a los antibióticos.
Esta terapia se aplica cada vez más como tratamiento primario o alternativo para diversas afecciones, como inflamación, intoxicación por monóxido de carbono, heridas crónicas, enfermedades isquémicas e infecciones. Las aplicaciones clínicas de la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) en el tratamiento de infecciones son significativas y brindan ventajas invaluables a los pacientes.
Aplicaciones clínicas de la oxigenoterapia hiperbárica en las infecciones
La evidencia actual respalda sólidamente la aplicación de la oxigenoterapia hiperbárica (OHB), tanto como tratamiento único como complementario, ofreciendo beneficios significativos a los pacientes con infecciones. Durante la OHB, la presión parcial de oxígeno en sangre arterial puede alcanzar los 2000 mmHg, y el consiguiente gradiente de presión de oxígeno tisular puede elevar los niveles de oxígeno en los tejidos hasta 500 mmHg. Estos efectos son particularmente valiosos para promover la curación de las respuestas inflamatorias y las alteraciones microcirculatorias observadas en entornos isquémicos, así como para el manejo del síndrome compartimental.
La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) también puede influir en afecciones que dependen del sistema inmunitario. Las investigaciones indican que la OHB puede suprimir síndromes autoinmunitarios y respuestas inmunitarias inducidas por antígenos, lo que ayuda a mantener la tolerancia al injerto al reducir la circulación de linfocitos y leucocitos y modular las respuestas inmunitarias. Además, la OHBfavorece la curaciónEn lesiones cutáneas crónicas, esta terapia estimula la angiogénesis, un proceso fundamental para una mejor recuperación. Además, favorece la formación de la matriz de colágeno, una fase esencial en la cicatrización de heridas.
Se debe prestar especial atención a ciertas infecciones, en particular a las profundas y difíciles de tratar, como la fascitis necrosante, la osteomielitis, las infecciones crónicas de tejidos blandos y la endocarditis infecciosa. Una de las aplicaciones clínicas más comunes de la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) es para las infecciones de piel y tejidos blandos y la osteomielitis asociadas a bajos niveles de oxígeno, a menudo causadas por bacterias anaerobias o resistentes.
1. Infecciones del pie diabético
pie diabéticoLas úlceras son una complicación frecuente entre los pacientes diabéticos, afectando hasta al 25% de esta población. Con frecuencia, estas úlceras se infectan (representando entre el 40% y el 80% de los casos) y aumentan la morbilidad y la mortalidad. Las infecciones del pie diabético (IPD) suelen ser infecciones polimicrobianas con diversos patógenos bacterianos anaerobios. Varios factores, como defectos en la función de los fibroblastos, problemas en la formación de colágeno, mecanismos inmunitarios celulares y la función de los fagocitos, pueden dificultar la cicatrización de las heridas en pacientes diabéticos. Diversos estudios han identificado la oxigenación cutánea deficiente como un importante factor de riesgo de amputaciones relacionadas con las IPD.
Como una de las opciones actuales para el tratamiento de la infección del pie diabético (IPD).Se ha demostrado que la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) mejora significativamente la cicatrización de las úlceras del pie diabético, reduciendo así la necesidad de amputaciones e intervenciones quirúrgicas complejas. No solo minimiza la necesidad de procedimientos que requieren muchos recursos, como la cirugía de colgajos y los injertos de piel, sino que también presenta menores costos y mínimos efectos secundarios en comparación con las opciones quirúrgicas. Un estudio de Chen et al. demostró que más de 10 sesiones de OHB produjeron una mejora del 78,3 % en la cicatrización de heridas en pacientes diabéticos.
2. Infecciones necrotizantes de tejidos blandos
Las infecciones necrosantes de tejidos blandos (INTB) suelen ser polimicrobianas, originadas típicamente por una combinación de patógenos bacterianos aerobios y anaerobios, y a menudo se asocian con producción de gas. Si bien las INTB son relativamente raras, presentan una alta tasa de mortalidad debido a su rápida progresión. El diagnóstico y tratamiento oportunos y adecuados son clave para lograr resultados favorables, y la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) se ha recomendado como método complementario para el manejo de las INTB. No obstante, aún existe controversia en torno al uso de la OHB en las INTB debido a la falta de estudios prospectivos controlados,La evidencia sugiere que podría estar correlacionado con mejores tasas de supervivencia y preservación de órganos en pacientes con NSTI.Un estudio retrospectivo indicó una reducción significativa en las tasas de mortalidad entre los pacientes con NSTI que recibieron HBOT.
1.3 Infecciones del sitio quirúrgico
Las infecciones del sitio quirúrgico (ISQ) se pueden clasificar según la localización anatómica de la infección y pueden ser causadas por diversos patógenos, incluyendo bacterias aerobias y anaerobias. A pesar de los avances en las medidas de control de infecciones, como las técnicas de esterilización, el uso de antibióticos profilácticos y las mejoras en las prácticas quirúrgicas, las ISQ siguen siendo una complicación frecuente.
Una importante revisión ha investigado la eficacia de la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) para prevenir infecciones profundas del sitio quirúrgico (ISQ) en la cirugía de escoliosis neuromuscular. La OHB preoperatoria puede reducir significativamente la incidencia de ISQ y facilitar la cicatrización de la herida. Esta terapia no invasiva crea un entorno con niveles elevados de oxígeno en los tejidos de la herida, lo que se ha asociado con la acción oxidativa contra los patógenos. Además, contrarresta la disminución de los niveles de oxígeno y sangre que contribuye al desarrollo de ISQ. Más allá de otras estrategias de control de infecciones, la OHB se ha recomendado especialmente para cirugías limpias-contaminadas, como los procedimientos colorrectales.
1.4 Quemaduras
Las quemaduras son lesiones causadas por calor extremo, corriente eléctrica, sustancias químicas o radiación, y pueden presentar altas tasas de morbilidad y mortalidad. La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) es beneficiosa en el tratamiento de quemaduras al aumentar los niveles de oxígeno en los tejidos dañados. Si bien los estudios en animales y los estudios clínicos presentan resultados mixtos con respecto ala eficacia de la oxigenoterapia hiperbárica en el tratamiento de quemadurasUn estudio con 125 pacientes quemados indicó que la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) no tuvo un impacto significativo en las tasas de mortalidad ni en el número de cirugías realizadas, pero sí redujo el tiempo promedio de cicatrización (19,7 días frente a 43,8 días). La integración de la OHB en el manejo integral de quemaduras podría controlar eficazmente la sepsis en estos pacientes, lo que conllevaría tiempos de cicatrización más cortos y una menor necesidad de líquidos. Sin embargo, se requiere más investigación prospectiva a gran escala para confirmar el papel de la OHB en el tratamiento de quemaduras extensas.
1.5 Osteomielitis
La osteomielitis es una infección del hueso o la médula ósea, a menudo causada por bacterias. Su tratamiento puede ser complejo debido a la escasa irrigación sanguínea de los huesos y la limitada penetración de los antibióticos en la médula. La osteomielitis crónica se caracteriza por la persistencia de patógenos, inflamación leve y la formación de tejido óseo necrótico. La osteomielitis refractaria se refiere a las infecciones óseas crónicas que persisten o reaparecen a pesar del tratamiento adecuado.
Se ha demostrado que la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) mejora significativamente los niveles de oxígeno en los tejidos óseos infectados. Numerosos estudios de casos y cohortes indican que la OHB mejora los resultados clínicos en pacientes con osteomielitis. Su mecanismo de acción parece basarse en diversos mecanismos, como el aumento de la actividad metabólica, la supresión de patógenos bacterianos, la potenciación de los efectos antibióticos, la minimización de la inflamación y la promoción de la cicatrización.procesos. Después de la oxigenoterapia hiperbárica, entre el 60% y el 85% de los pacientes con osteomielitis crónica refractaria muestran signos de supresión de la infección.
1.6 Infecciones por hongos
A nivel mundial, más de tres millones de personas padecen infecciones fúngicas crónicas o invasivas, que causan más de 600 000 muertes anuales. Los resultados del tratamiento de estas infecciones suelen verse comprometidos por factores como la alteración del estado inmunitario, enfermedades subyacentes y la virulencia del patógeno. La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) se está convirtiendo en una opción terapéutica atractiva para las infecciones fúngicas graves debido a su seguridad y carácter no invasivo. Los estudios indican que la OHB podría ser eficaz contra hongos patógenos como Aspergillus y Mycobacterium tuberculosis.
La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) promueve efectos antifúngicos al inhibir la formación de biopelículas de Aspergillus, observándose una mayor eficacia en cepas que carecen de genes de superóxido dismutasa (SOD). Las condiciones de hipoxia durante las infecciones fúngicas dificultan la administración de fármacos antifúngicos, por lo que el aumento de los niveles de oxígeno mediante la OHB representa una intervención potencialmente beneficiosa, si bien se justifica realizar más investigaciones.
Propiedades antimicrobianas de la HBOT
El ambiente hiperóxico generado por la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) induce cambios fisiológicos y bioquímicos que estimulan las propiedades antibacterianas, convirtiéndola en una terapia complementaria eficaz para las infecciones. La OHB demuestra efectos notables contra bacterias aerobias y, predominantemente, anaerobias mediante mecanismos como la actividad bactericida directa, la potenciación de la respuesta inmunitaria y los efectos sinérgicos con agentes antimicrobianos específicos.
2.1 Efectos antibacterianos directos de la HBOT
El efecto antibacteriano directo de la HBOT se atribuye en gran medida a la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que incluyen aniones superóxido, peróxido de hidrógeno, radicales hidroxilo e iones hidroxilo, todos los cuales surgen durante el metabolismo celular.
La interacción entre el O₂ y los componentes celulares es esencial para comprender cómo se forman las especies reactivas de oxígeno (ROS) dentro de las células. Bajo ciertas condiciones conocidas como estrés oxidativo, se altera el equilibrio entre la formación y la degradación de ROS, lo que conlleva un aumento de sus niveles en las células. La producción de superóxido (O₂⁻) es catalizada por la superóxido dismutasa, que posteriormente convierte el O₂⁻ en peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Esta conversión se ve amplificada por la reacción de Fenton, que oxida el Fe²⁺ para generar radicales hidroxilo (·OH) y Fe³⁺, iniciando así una secuencia redox perjudicial de formación de ROS y daño celular.
Los efectos tóxicos de las especies reactivas de oxígeno (ROS) afectan componentes celulares críticos como el ADN, el ARN, las proteínas y los lípidos. En particular, el ADN es un objetivo principal de la citotoxicidad mediada por H₂O₂, ya que altera las estructuras de desoxirribosa y daña la composición de bases. El daño físico inducido por las ROS se extiende a la estructura helicoidal del ADN, posiblemente como resultado de la peroxidación lipídica desencadenada por las ROS. Esto subraya las consecuencias adversas de los niveles elevados de ROS en los sistemas biológicos.
Acción antimicrobiana de las ERO
Las especies reactivas de oxígeno (ROS) desempeñan un papel fundamental en la inhibición del crecimiento microbiano, como se ha demostrado mediante la generación de ROS inducida por la oxigenoterapia hiperbárica (HBOT). Los efectos tóxicos de las ROS actúan directamente sobre componentes celulares como el ADN, las proteínas y los lípidos. Las altas concentraciones de especies reactivas de oxígeno pueden dañar directamente los lípidos, provocando la peroxidación lipídica. Este proceso compromete la integridad de las membranas celulares y, por consiguiente, la funcionalidad de los receptores y proteínas asociados a la membrana.
Además, las proteínas, que también son importantes dianas moleculares de las especies reactivas de oxígeno (ROS), sufren modificaciones oxidativas específicas en diversos residuos de aminoácidos, como la cisteína, la metionina, la tirosina, la fenilalanina y el triptófano. Por ejemplo, se ha demostrado que la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) induce cambios oxidativos en varias proteínas de *E. coli*, incluidos el factor de elongación G y DnaK, lo que afecta a sus funciones celulares.
Mejora de la inmunidad mediante la oxigenoterapia hiperbárica
Propiedades antiinflamatorias de la HBOTSe ha documentado su importancia para aliviar el daño tisular y suprimir la progresión de la infección. La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) influye significativamente en la expresión de citocinas y otros reguladores inflamatorios, modulando la respuesta inmunitaria. Diversos sistemas experimentales han observado cambios diferenciales en la expresión génica y la generación de proteínas tras la OHB, que regulan positiva o negativamente los factores de crecimiento y las citocinas.
Durante la oxigenoterapia hiperbárica (OHB), el aumento de los niveles de O₂ desencadena diversas respuestas celulares, como la supresión de la liberación de mediadores proinflamatorios y la promoción de la apoptosis de linfocitos y neutrófilos. En conjunto, estas acciones potencian los mecanismos antimicrobianos del sistema inmunitario, facilitando así la curación de las infecciones.
Además, los estudios sugieren que el aumento de los niveles de O₂ durante la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) puede reducir la expresión de citocinas proinflamatorias, como el interferón gamma (IFN-γ), la interleucina-1 (IL-1) y la interleucina-6 (IL-6). Estos cambios también incluyen la disminución de la proporción de linfocitos T CD4:CD8 y la modulación de otros receptores solubles, lo que en última instancia eleva los niveles de interleucina-10 (IL-10), fundamental para contrarrestar la inflamación y favorecer la cicatrización.
Las actividades antimicrobianas de la HBOT están intrínsecamente ligadas a complejos mecanismos biológicos. Se ha descrito que tanto el superóxido como la presión elevada promueven, de forma inconsistente, la actividad antibacteriana inducida por la HBOT y la apoptosis de neutrófilos. Tras la HBOT, un marcado aumento en los niveles de oxígeno potencia la capacidad bactericida de los neutrófilos, un componente esencial de la respuesta inmunitaria. Además, la HBOT suprime la adhesión de los neutrófilos, mediada por la interacción de las β-integrinas de los neutrófilos con las moléculas de adhesión intercelular (ICAM) de las células endoteliales. La HBOT inhibe la actividad de la integrina β-2 de los neutrófilos (Mac-1, CD11b/CD18) mediante un proceso mediado por óxido nítrico (NO), lo que contribuye a la migración de los neutrófilos al foco de infección.
La reorganización precisa del citoesqueleto es necesaria para que los neutrófilos fagociten patógenos eficazmente. Se ha demostrado que la S-nitrosilación de la actina estimula su polimerización, lo que podría facilitar la actividad fagocítica de los neutrófilos tras el pretratamiento con HBOT. Además, la HBOT promueve la apoptosis en líneas celulares T humanas a través de vías mitocondriales, y se ha observado una muerte acelerada de linfocitos tras la HBOT. El bloqueo de la caspasa-9 —sin afectar a la caspasa-8— ha demostrado los efectos inmunomoduladores de la HBOT.
Efectos sinérgicos de la HBOT con agentes antimicrobianos
En la práctica clínica, la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) se utiliza frecuentemente junto con antibióticos para combatir eficazmente las infecciones. El estado hiperóxico que se alcanza durante la OHB puede influir en la eficacia de ciertos antibióticos. Las investigaciones sugieren que algunos fármacos bactericidas específicos, como los β-lactámicos, las fluoroquinolonas y los aminoglucósidos, no solo actúan mediante mecanismos intrínsecos, sino que también dependen parcialmente del metabolismo aeróbico de las bacterias. Por lo tanto, la presencia de oxígeno y las características metabólicas de los patógenos son fundamentales para evaluar los efectos terapéuticos de los antibióticos.
Numerosas evidencias han demostrado que los bajos niveles de oxígeno pueden aumentar la resistencia de Pseudomonas aeruginosa a la piperacilina/tazobactam y que un ambiente con baja oxigenación también contribuye a la mayor resistencia de Enterobacter cloacae a la azitromicina. Por otro lado, ciertas condiciones de hipoxia pueden aumentar la sensibilidad bacteriana a los antibióticos tetraciclinas. La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) constituye un método terapéutico complementario eficaz, ya que induce el metabolismo aeróbico y reoxigena los tejidos hipóxicos infectados, lo que posteriormente aumenta la sensibilidad de los patógenos a los antibióticos.
En estudios preclínicos, la combinación de oxigenoterapia hiperbárica (OHB), administrada dos veces al día durante 8 horas a 280 kPa, junto con tobramicina (20 mg/kg/día), redujo significativamente la carga bacteriana en la endocarditis infecciosa por Staphylococcus aureus. Esto demuestra el potencial de la OHB como tratamiento complementario. Investigaciones posteriores revelaron que, a 37 °C y 3 ATA durante 5 horas, la OHB potenció notablemente los efectos del imipenem contra Pseudomonas aeruginosa infectada por macrófagos. Además, se observó que la combinación de OHB con cefazolina fue más eficaz que la cefazolina sola para tratar la osteomielitis por Staphylococcus aureus en modelos animales.
La oxigenoterapia hiperbárica (OHB) también incrementa significativamente la acción bactericida de la ciprofloxacina contra las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa, especialmente tras 90 minutos de exposición. Este aumento se atribuye a la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) endógenas y muestra una mayor sensibilidad en mutantes con deficiencia de peroxidasa.
En modelos de pleuritis causada por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), el efecto sinérgico de vancomicina, teicoplanina y linezolid con oxigenoterapia hiperbárica (OHB) mostró una eficacia significativamente mayor contra el SARM. El metronidazol, un antibiótico ampliamente utilizado para tratar infecciones anaeróbicas y polimicrobianas graves, como las infecciones del pie diabético (IPD) y las infecciones del sitio quirúrgico (ISQ), ha demostrado una mayor eficacia antimicrobiana en condiciones anaeróbicas. Se requieren estudios futuros para explorar los efectos antibacterianos sinérgicos de la OHB combinada con metronidazol tanto in vivo como in vitro.
Eficacia antimicrobiana de la HBOT sobre bacterias resistentes
Con la evolución y propagación de cepas resistentes, los antibióticos tradicionales suelen perder eficacia con el tiempo. Además, la oxigenoterapia hiperbárica (OHB) puede resultar esencial para tratar y prevenir infecciones causadas por patógenos multirresistentes, constituyendo una estrategia crucial cuando los tratamientos antibióticos fracasan. Numerosos estudios han reportado los significativos efectos bactericidas de la OHB sobre bacterias resistentes de relevancia clínica. Por ejemplo, una sesión de OHB de 90 minutos a 2 atmósferas redujo sustancialmente el crecimiento de SARM. Asimismo, en modelos de relación de dosis, la OHB ha potenciado los efectos antibacterianos de diversos antibióticos contra infecciones por SARM. Se ha confirmado que la OHB es eficaz en el tratamiento de la osteomielitis causada por Klebsiella pneumoniae productora de OXA-48 sin necesidad de antibióticos adyuvantes.
En resumen, la oxigenoterapia hiperbárica representa un enfoque multifacético para el control de infecciones, ya que mejora la respuesta inmunitaria y, a su vez, potencia la eficacia de los antimicrobianos existentes. Gracias a una investigación y un desarrollo exhaustivos, tiene el potencial de mitigar los efectos de la resistencia a los antibióticos, lo que ofrece esperanza en la lucha constante contra las infecciones bacterianas.
Fecha de publicación: 28 de febrero de 2025