Организм среднего человека, который чаще живет в среде с 21% содержанием кислорода, имеет в организме очень небольшие текущие запасы кислорода, включая остаточные объемы в легких, количества, связанные с гемоглобином, и небольшое депо в межтканевом пространстве и миоглобине. Именно эта ограниченность запасов и настройки метаболической адаптации часто в течении жизни приводят к неадекватному снабжению тканей и органов кислородом или нарушению утилизации в них кислорода в процессе биологического окисления. Это состояние гипоксии.
У человека гипоксия характерна не только множеству физиологических состояний и патологических процессов, но и является одной из важнейших характеристик процессов старения организма человека. И гипоксия при старении не простая сумма патологических процессов, например, тканевой и циркуляционной гипоксии, но и адаптационные процессы, связанные с механизмами гипоксического ответа.
Даже при самой успешной старости происходят значимые изменения всей системы транспортировки кислорода, от бронхиального дерева и самой паренхимы легких до мышц, участвующий в дыхательных движениях. Падает жизненная емкость легких, изменяется сердечно-сосудистая система. Сосуды подвергаются возрастным (снижение эластичности сосудов, чаще это обозначается как артериосклероз) и патологическим изменениям (тут большое разнообразие процессов, но чаще всего речь об атеросклерозе и атеротромбозе, как итоге таких изменений). Падает количество капилляров, количество митохондрий меняется также в сторону большего количества «старого» пула, который вырабатывает меньшее количество АТФ, чем молодые и зрелые. Заметно изменяется и эффективность регуляции внешнего дыхания.
Можно утверждать, что вся патология старости сопровождается гипоксией, а все наши органы в старости испытывают недостаток кислорода. Состояние постоянной тканевой гипоксии не только неотделимый признак старости, но и ухудшает течение всей возраст-ассоциированной патологии. Кроме того, любая травма, инфекция, заживление ран на фоне гипоксии протекают намного хуже.
Учитывая важность гипоксии и гипоксического ответа нашего организма на этот вызов, для понимания механизмов нашей жизнедеятельности, была присуждена Нобелевская премия 2019 года по медицине и физиологии Греггу Семензе и его двум коллегам за исследование «молекулярных переключателей, которые действуют в клетках в условиях гипоксии» [1].
Гипоксия является одним из основных патофизиологических процессов, сопровождающих развитие многих патологических состояний, но она сама по себе ведет к развитию не только функциональных, но и к структурным изменениям.
Фактически вся возрастзависимая патология, это и болезнь Альцгеймера, и болезнь Паркинсона, и диабет 2 типа, и атеросклероз и список можно продолжать далее, протекает на фоне митохондриальной дисфункции. Да и снижение толерантности к физической нагрузке с возрастом, которую мы все отмечаем, следствие того же процесса. Возможно, что именно высокая митохондриальная функциональность лежит в основе долголетия.
У митохондрий клетки есть своя короткая по сравнению с ядерной ДНК и ее недорепарация приводит к накоплению мутаций. И как результат к оксидативному стрессу клеток, что является одним из факторов старения уже всего организма. В 2016 году ученые смогли заменить дефектный ген под названием ATP8 в культуре клеток, что привело к восстановлению митохондриальной функции. Если это окажется эффективным в замедлении старения, то это может быть одним из реальных направлений антивозрастной медицины.
На американском интернет-ресурсе https://www.fightaging.org/, название которого обозначает, что это сайт для информации о борьбе со старением, запущенном в 2004 году, указано, что одной из работ этого сообщества стало исследование митохондриальной дисфункции. В основе лежит предположение, что восстановление функции этих энергетических станций клетки, сможет существенно замедлить процесс старения. На эти работы сообщество собрало пожертвования через фонд Мафусаила и фонд SENS. Через эти фонды провели финансирование проектов CellAge, Juvena Therapeutics, Lysoclear, Leucadia Therapeutics, Oisin Biotechnologies, Repair Biotechnologies, Covalent Bioscience.
Из-за различного распределения дефектных митохондрий в разных органах клинически проявления могут быть разными. Некоторые небольшие дефекты приводят лишь к неспособности человека выдерживать физическую нагрузку, соответствующую его возрасту. Другие дефекты могут быть более опасны, приводя даже к серьёзной патологии. В большинстве случаев митохондриальные заболевания проявляются сильнее при локализации дефектных митохондрий в мышцах или нервной системе, поскольку именно эти ткани требуют больше всего затрат энергии, которая вырабатывается на кристах митохондрий.
Митохондриальная дисфункция способствует полиорганному уменьшению числа функционально-полноценных клеток, активизации перекисного-окисления липидов и стимуляции воспалительно-фиброзных процессов в тканях. Процессы, инициируемые нарушениями функций митохондрий, формируют различные «порочные круги» с компонентами патогенетических механизмов, создавая благоприятные условия для их реализации.
И тут геронтологи предлагают именно гипоксическое воздействие для достижения долголетия, а не избыток кислорода, как следует из всего вышесказанного. Существуют различные традиционные методики дыхания, например, мощный тренирующий эффект тренировок в среднегорье хорошо известен и давно используется в спорте для достижения рекордных результатов. Однако эти и другие традиционные дыхательные техники, которые могли бы вести к гипоксии организма, обладают двумя существенными недостатками - их трудно и затратно по времени выполнять или чаще всего (по мнению авторов в 95% случаев) невозможно достигнуть физиологически значимого уровня гипоксии обычному человеку. Также есть недостаток, что нельзя обеспечить дозированность, т.е. чтобы тренирующийся в гипкоксии или пациент получали именно требуемый уровень гипоксической нагрузки.
В недавнем прошлом проблема получения дозированной гипоксии организма человека решались использованием барокамер или баллонов с готовой дыхательной смесью, где содержание кислорода строго контролируется. Но это дорогостоящие, трудоемкие и неудобные методы.
В наши дни есть более простой и относительно дешевый способ получения гипоксии с использованием аппаратов гипоксикаторов. Именно гипоксикаторы позволяют человеку получать точно дозированную и подобранную под его возможности гипоксическую нагрузку, полезные эффекты которой пока невозможно достигнуть никакими другими методами.
Физиологические механизмы и эффекты интервальных гипоксических воздействий:
1. Увеличение объемной скорости регионарного кровотока и микроциркуляции
2. Механизмы, управляемые фактором HIF-1α и АФК, определенными ионными каналами и протеинкиназами
3. Повышение активности СОД, каталазы, глутатионпероксидазы
4. И т.д.
В итоге, мы видим множество механизмов и эффектов гипоксического воздействия, которые мы можем использовать для повышения адаптационных возможностей человека [2]. Поэтому метод нормобарической гипокситерапии оказался эффективен для лечения и реабилитации больных:
– при хронических заболеваниях кардиореспираторной системы (гипертоническая болезнь I и II стадии, гипертония, ишемическая болезнь сердца, кардиосклероз, бронхит, бронхиальная астма);
– при болезнях кроветворных органов (анемии, пострадиационные нарушения кроветворения);
– при болезнях желудочно-кишечного тракта (вне обострения);
– при хронических воспалительных процессах, в том числе половой сферы, при токсикозах 2-ой половины беременности;
– с целью повышения устойчивости к побочному действию лучевой терапии, фармакологических и химических средств;
– при нарушении обмена веществ (ожирение, тиреотоксикоз, сахарный диабет и др.); – при астенических и депрессивных состояниях, неврозах, соматизированных психопатологических синдромах;
– при сниженной устойчивости организма к неблагоприятным условиям внешней среды.
Практически здоровым людям:
– для повышения физической работоспособности и устойчивости к эмоциональным перегрузкам, стрессам;
– для повышения устойчивости к инфекционным заболеваниям;
– в качестве профилактики возможных осложнений при родах;
– с целью увеличения продолжительности физической и интеллектуальной жизни;
– с целью адаптации при изменении привычной климатогеографической обстановки и в условиях вахтовой работы [1-3].
Современная технология проведения гипоксического воздействия заключается в том, что аппарат гипоксикатор при нормальном барометрическом давлении с помощью молекулярной мембраны генерирует гипоксическую смесь газов, которая поступает через гибкий шланг к лицевой маске для фракционированного вдыхания. Человеку, направленному на гипоксическое воздействие, проводятся предварительные пробы на переносимость кислородной недостаточности. При появлении таких ярко выраженных реакций, как повышение артериального давления, учащенное сердцебиение, одышка проводить процедуру нельзя ввиду высокой индивидуальной чувствительности к гипоксии. Изначально обязательно участие врача или спортивного физиолога, который подберет нужную нагрузку.
Циклическая гипокситерапия стандартно проводится так - 5 минут пациент дышит дозированной гипоксической смесью, следующие 5 минут он дыщит обычным атмосферным воздухом, при этом человек сидит в удобном кресле или лежит на кушетке. Всего за одну процедуру проводится до 10-15 таких циклов. При этом, пациенту подбирают концентрации кислорода в гипоксической смеси от 16% до 10% и даже 9% при общей длительности каждой отдельной процедуры соответственно 60-90-120 минут. Рекомендуемый курс составляет от 15 до 20 процедур, чаще проводимых через день. Использование пульсоксиметра в течении процедуры является обязательным, важно получать биологическую обратную связь о сатурации кислорода в крови.
Стоит обратить внимание, что чем выше возраст пациента или пользователя такой процедуры, тем нужно быть осторожнее, особенно в домашних условиях Не рекомендуется оставлять без внимания людей старших возрастных групп, а тем боле фиксировать маску на их лице. При нормальном ходе процедуры пациент не должен чувствовать удушья или каких-либо неприятных ощущений.
Благоприятное действие гипокситерапии сохраняется в течение нескольких месяцев после его окончания курса. Обычно мы рекомендуем проводить в течении года два курса. Курс подобной гипоксической тренировки часто позволяет вернуться к физической активности, полноценной жизни даже прикованным к больничной койке людям. Важно и то, что метод хорошо зарекомендовал себя при разнообразной возрастзависимой патологии, что позволяет отнести его к важным методам повышения жизнеспособности, а значит и профилактики старения.
Впервые в мировой практике в России разработан метод профилактики, лечения, реабилитации и защиты от ионизирующего облучения с помощью газовой смеси с пониженным содержанием кислорода (гипоксическая стимуляция неспецифической резистентности организма – Р.Б. Стрелков, А.Я. Чижов: а.с. № 905406, 1981, № 1264949, 1984, № 1628296, 1988). Метод утвержден МЗ СССР и РФ, одобрен Академией медицинских наук СССР.
Литература:
1. Новоселов В.М., Стрельцов А.А., Чернилевский В.Е., Чижов А.Я. В сборнике: Доклады МОИП. Гипокситерапия как возможный метод геропротекции. Сборник статей. Москва, 2016. С. 80-86.
2. Новоселов В.М. «Три шага персонального долголетия». Методические рекомендации АНО «Научно-медицинского геронтологического центра». Москва. 2013. – 32 с.
2. Дмитриев А.В., Донцов В.И., Новоселов В.М с соавторами. Методические указания АНО «Научно-медицинского геронтологического центра» «Четыре шага персонального долголетия». Москва. 2016. – 40 с.