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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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].
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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].
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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
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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.
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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
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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,
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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
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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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