Zdrowie

Hipoksja i prewencja w leczeniu

  • Schorzenia układu oddechowego:

Wdrożenie treningu przerywanej hipoksji (IHT) do procesu leczenia schorzeń układu oddechowego może przysłużyć się poprawie komfortu życia pacjentów cierpiących na takie jednostki chorobowe jak astma oskrzelowa czy przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP).

Wyniki badań wykazały, że IHT może skutecznie minimalizować objawy astmy oskrzelowej, oraz zmniejszać nasilenie epizodów astmatycznych i przewlekłego zapalenia oskrzeli. Dowiedziono, że pod wpływem treningu IHT dochodzi do zwiększenia natężonej pojemności życiowej płuc (FVC) i natężonej objętość wydechowej (FEV).

Następuje również wzrost aktywności enzymów antyoksydacyjnych, co doprowadza do normalizacji wysokiej aktywności wolnych rodników i ma pozytywny wpływ na status immunologiczny pacjentów z astmą oskrzelową.

  • Zaburzenia Neurologiczne:

Badania naukowe wskazują na wazoprotekcyjny i neuroprotekcyjny wpływ ekspozycji na hipoksję. Powtarzana ekspozycja pacjenta na niedotlenienie (IHT) wpływa na poprawę funkcji naczyń mózgowych i zapobiega zmniejszeniu gęstości naczyń krwionośnych w mózgu, zapobiega degeneracji neuronów i stymuluje neurogenezę i neuroregenerację ograniczając utratę neuronów w korze mózgowej.

Przebywanie w warunkach hipoksyjnych przyczynia się także do poprawy regionalnego przepływu krwi, dzięki zwiększonemu wytwarzaniu śródbłonkowego tlenku azotu. Ponadto (IHT) wpływa na redukcję stresu oksydacyjnego, który odgrywa kluczową rolę w patogenezie Alzheimera i Parkinsona.

  • Choroby Układu Krążenia:

Technologia AIR ZONE wywiera również bardzo korzystny wpływ na serce. Dotychczasowe badania wskazują, że incydenty zawału mięśnia sercowego zdarzają się niezwykle rzadko u ludzi mieszkających na wysokości, co spowodowane jest kardioprotekcyjnym (chroniące serce) wpływem stanu hipoksji.

Podczas ekspozycji na działanie zdrowej hipoksji w mięśniu sercowym dochodzi w pierwszej kolejności do uaktywnienia mitochondrialnych kanałów potasowych zależnych od ATP. Prowadzi to do hiperpolaryzacji błony komórkowej, co z kolei powoduje zmniejszoną kurczliwość pomagając zaoszczędzić energię i tlen. Kolejnym pozytywnym czynnikiem jest pobudzanie poprzez ekspozycję na hipoksję śródbłonka naczyń do uwalniania większych ilości tlenku azotu (NO).

Większa obecność NO powoduje rozszerzenie naczyń wieńcowych umożliwiając przepływ krwi. Tlenek azotu uwalnia dodatkowo czynnik wzrostu hepatocytów (HGF), który posiada udowodnione działanie kardioprotekcyjne oraz regeneracyjne.

  • Cukrzyca Typ II

Trening w warunkach zdrowej hipoksji może bezpośrednio spowodować poprawę zdrowia chorych na cukrzyce typu II. Badania wykazały, że odpowiednio dobrany zestaw ćwiczeń wykonywanych w warunkach kontrolowanej hipoksji (powyżej 2500 m n.p.m. – poziom tlenu ~15%) pozwalają w krótkim czasie wywołać odpowiedź polegającą na pojawieniu się większych ilości transporterów glukozy (GLUT, ang. glucose transporters), dzięki czemu glukoza dużo łatwiej dostaje się do komórek przez co jej ilość w krwi obniża się.

Pojawienie się większej ilości transporterów glukozy jest związane z aktywnością czynnika indukowanego niedotlenieniem (HIF). Ten sam czynnik pośrednio uczestniczy w rozbudowie mikro naczyń krwionośnych, dzięki czemu skutecznie można powstrzymać angiotoninę cukrzycową. Jednoczesne wykonywanie ćwiczeń fizycznych dodatkowo przyczynia się do zużycia glukozy oraz zwiększenia wrażliwości komórek na insulinę. Dodatkowo dochodzi do obniżenia poziomu cholesterolu.

  • Walka z otyłością

Nadmierny przyrost tkanki tłuszczowej niekorzystnie wpływa na stan zdrowia i jakość życia, w krótkim czasie doprowadza do rozwoju chorób takich jak cukrzyca, choroby układu krążenia czy nadciśnienie tętnicze.

Trening w warunkach hipoksji wpływa na wzrost aktywności czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego co prowadzi do rozbudowy sieci naczyń krwionośnych. Pozwala to na lepsze utlenowanie tkanki tłuszczowej, nasilenie procesu lipolizy (rozkładu trójglicerydów) i szybszą redukcję tkanki tłuszczowej.

Należy również zwrócić uwagę, że w warunkach hipoksji  dochodzi do ograniczenia apetytu i zwiększenia podstawowej przemiany materii.

Powyżej przedstawione doniesienia dowodzą, że zjawisko hipoksji może być niezwykle skutecznym środkiem treningowo-terapeutycznym.

Należy pamiętać, że kluczowym czynnikiem warunkującym skuteczną stymulację mechanizmów adaptacyjnych w organizmie jest odpowiedni dobór zarówno czasu ekspozycji, natężenia hipoksji, a także zastosowanie odpowiednich bodźców treningowych.

Wykaz badań naukowych

HIPOKSJA W PROFILAKTYCE I WSPOMAGANIU LECZENIA OTYŁOŚCI

  • Lizamore C. A., Hamlin M. J., 2017. The use of simulated altitude techniques for beneficial cardiovascular health outcomes in nonathletic, sedentary, and clinical populations: a literature review. High Alt. Med. Biol. 18, 305-321.
  • Park H.Y., Lim K., 2017. The effects of aerobic exercise at hypoxic condition during 6 weeks on body composition, blood pressure, arterial stiffness, and blood lipid level in obese women. Int. J. Sports Sci. 1, 1-5.
  • Park H.Y., Kim J., Park M.Y., Chung, N., Hwang H., Nam S.S. 2018. Exposure and exercise training in hypoxic conditions as a new obesity therapeutic modality: a mini review. J. Obes. Metab. Syndr. 27, 93-101.
  • Kayser B., Verges S., 2013. Hypoxia, energy balance and obesity: from pathophysiological mechanisms to new treatment strategies. Obes. Rev. 14, 579-592.
  • Millet G. P., Debevec T., Brocherie F., Malatesta D., Girard O., 2016. Therapeutic use of exercising in hypoxia: promises and limitations. Front. Physiol. 7, doi:10.3389/fphys.2016.00224.

HIPOKSJA W PROFILAKTYCE I WSPOMAGANIU LECZENIA CUKRZYCY TYPU II

  • Wang Y, Wen L, Zhou S, Zhang Y, Wang XH, He YY, Davie A, Broadbent S. 2018. Effects of four weeks intermittent hypoxia intervention on glucose homeostasis, insulin sensitivity, GLUT4 translocation, insulin receptor phosphorylation, and Akt activity in skeletal muscle of obese mice with type 2 diabetes. PLoS One.10;13(9):e0203551. doi:10.1371/journal.pone.0203551.
  • O’Donnell C.P. 2007. Metabolic Consequences Of Intermittent Hypoxia. In: Roach R.C., Wagner P.D., Hackett P.H. (eds) Hypoxia and the Circulation. Advances in Experimental Medicine and Biology, vol 618. Springer, Boston, MA. https://doi.org/10.1007/978-0-387-75434-5_4
  • Serebrovska TV, Portnychenko AG, Drevytska TI, Portnichenko VI, Xi L, Egorov E, Gavalko AV, Naskalova S, Chizhova V, Shatylo VB. 2017. Intermittent hypoxia training in prediabetes patients: Beneficial effects on glucose homeostasis, hypoxia tolerance and gene expression. Exp Biol Med (Maywood). 2017 Sep;242(15):1542-1552. doi: 10.1177/1535370217723578.
  • Fuller NR, Courtney R, 2016. A case of remission from pre-diabetes following intermittent hypoxic training, Obesity Research & Clinical Practice 10(4), 487-491. https://doi.org/10.1016/j.orcp.2016.05.008.
  • Kim SW, Jung WS, Chung S, Park HY. 2021. Exercise intervention under hypoxic condition as a new therapeutic paradigm for type 2 diabetes mellitus: A narrative review. World J Diabetes 2021; 12(4): 331-343. DOI: 10.4239/wjd.v12.i4.331

HIPOKSJA W PROFILAKTYCE I WSPOMAGANIU LECZENIA CHORÓB UKŁADU KRĄŻENIA

  • Serebrovskaya T. V., Manukhina E. B., Smith M. L., Downey H. F., Mallet R. T., 2008. Intermittent hypoxia: cause of ortherapy for systemic hypertension? Exp. Biol. Med. 233, 627-650.
  • Kolář F., Oštádal B., 2004. Molecular mechanisms of cardiac protection by adaptation to chronic hypoxia. Physiol. Res. 53, 3-13.
  • Wang J. S., Chen L. Y., Fu L. L., Chen M. L., Wong M. K., 2007. Effects of moderate and severe intermittent hypoxia on vascular endothelial function and haemodynamic control in sedentary men. Eur. J. Appl. Physiol. 100, 127-135.
  • Nishiwaki M., Kawakami R., Saito K., Tamaki H., Takekura H., Ogita F., 2011. Vascular adaptations to hypobaric hypoxic training in postmenopausal women. J. Physiol. Sci. 61, 83-91.
  • Park H.Y., Lim K., 2017. The effects of aerobic exercise at hypoxic condition during 6 weeks on body composition, blood pressure, arterial stiffness, and blood lipid level in obese women. Int. J. Sports Sci. 1, 1-5.
  • Ezzati M., Horwitz M. E., Thomas D. S., Friedman A. B., Roach R., Clark T., 2011. Altitude, life expectancy and mortality from ischaemic heart disease, stroke, COPD and cancers: national population-based analysis of US counties. J. Epidemiol. Comm. Health 66, doi: 10.1136/jech.2010.112938.
  • Zembron-Lacny A., Tylutka A., Wacka E., Wawrzyniak-Gramacka E., Hiczkiewicz D., Kasperska A., Czuba M. 2020. Intermittent Hypoxic Exposure Reduces Endothelial Dysfunction. BioMed Res. Inter. Article ID 6479630, https://doi.org/10.1155/2020/6479630.
  • Wiśniewska A, Płoszczyca K, Czuba M. 2020. Changes in erythropoietin and vascular endothelial growth factor following the use of different altitude training concepts. J. Sports Med. Phys. Fitness 60. doi: 10.23736/S0022-4707.20.10404-3

HIPOKSJA W POPRAWIE JAKOŚCI ŻYCIA OSÓB STARSZYCH

  • Nishimura A., Sugita M., Kato K., Fukuda A., Sudo A., Uchida A., 2010. Hypoxia increases muscle hypertrophy induced by resistance training. Int. J. Sports Physiol. Perform. 5, 497-508.
  • Chycki J., Czuba M., Gołaś A., Zając A., Fidos-Czuba O., Młynarz A. Smółka W., 2016. Neuroendocrine responses and body composition changes following resistance training under normobaric hypoxia. J. Hum. Kinet. 53, 91-98.
  • Guner I., Uzun D. D., Yaman M. O. Genc H., Gelisgen R., Korkmaz G. G., Hallac M., Yelmen N., Sahin G., Karter Y., Simsek G., 2013. The effect of chronic long-term intermittent hypobaric hypoxia on bone mineral density in rats: role of nitric oxide. Biol. Trace Elem. Res. 154, 262-267.
  • Martinez-Guardado I., Ramos-Campo D. J., Olcina G. J., Rubio-Arias J. A., Chung L. H., Marin-Cascales E., Alcaraz P. E., Timón R., 2019. Effects of high-intensity resistance circuit-based training in hypoxia on body composition and strength performance. Eur. J. Sport Sci. 19, 1-11.
  • Schega L., Peter B., Brigadski T., Leßmann V., Isermann B., Hamacher D., Törpel A., 2016. Effect of intermittent normobaric hypoxia on aerobic capacity and cognitive function in older people. J. Sci. Med. Sport 19, 941-945.
  • Belikova M. V., Kolesnikova E. E., Serebrovskaya T. V., 2012. Intermittent hypoxia and experimental Parkinson’s disease. [W:] Intermittent hypoxia and human diseases. Xi L., Serebrovskaya T.V. (red.). Springer, London, 147-153.

HIPOKSJA W WSPOMAGANIU LECZENIA SCHORZEŃ UKŁADU ODDECHOWEGO

  • Serebrovskaia T. V., Mankovskaia I. N., Lysenko G. I., Swanson R., Belinskaia I. V., Oberenko O. A., Daniliuk S. V., 1998. A method for intermittent hypoxic exposures in the combined treatment of bronchial asthma patients. Lik. Sprava 6, 104-108.
  • Harrison C. C., Fleming J. M., Giles L. C., 2002. Does interval hypoxic training affect the lung function of asthmatic athletes. New Zeal. J. Sport. Med. 30, 64-67.
  • Vogtel M, Michels A. 2010. Role of intermittent hypoxia in the treatment of bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Curr Opin Allergy Clin Immunol.10(3):206-13. doi: 10.1097/ACI.0b013e32833903a6. PMID: 20386436.
  • Burtscher M. 2012. Effects of Intermittent Hypoxic Training on Exercise Tolerance in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease. W: Xi L., Serebrovskaya T. (eds) Intermittent Hypoxia and Human Diseases. Springer, London. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-2906-6_10

HIPOKSJA W ZABURZENIACH NEUROLOGICZNYCH

  • Gonzalez-Rothi E. J., Lee K. Z., Dale E. A., Reier P. J., Mitchell G. S., Fuller D. D., 2015. Intermittent hypoxia and neurorehabilitation. J. Appl. Physiol. 119, 1455-1465.
  • Manukhina E. B., Downey H. F., Shi X., Mallet R. T., 2016. Intermittent hypoxia training protects cerebrovascular function in Alzheimer’s disease. Exp. Biol. Med. 241, 1351-1363.
  • Belikova M. V., Kolesnikova E. E., Serebrovskaya T. V., 2012. Intermittent hypoxia and experimental Parkinson’s disease. [W:] Intermittent hypoxia and human diseases. Xi L., Serebrovskaya T.V. (red.). Springer, London, 147-153
  • Manukhina E. B., Goryacheva A. V., Pshennikova M. G., Malyshev I. Y., Mallet R. T., Downey H. F., 2012. Protective effects of adaptation to hypoxia in experimental Alzheimer’s disease. [W:] Intermittent hypoxia and human diseases. Xi L., Serebrovskaya T.V. (red.). Springer, London, 155-171.
  • Gonzalez-Rothi E. J., Lee K. Z., Dale E. A., Reier P. J., Mitchell G. S., Fuller D. D., 2015. Intermittent hypoxia and neurorehabilitation. J. Appl. Physiol. 119, 1455-1465.
  • Piotrowicz, Z.; Chalimoniuk, M.; Płoszczyca, K.; Czuba, M.; Langfort, J. 2020 Exercise-Induced Elevated BDNF Level Does Not Prevent Cognitive Impairment Due to Acute Exposure to Moderate Hypoxia in Well-Trained Athletes. Int. J. Mol. Sci. 21, 5569.