IHHT и кардиореспираторная подготовленность: исследование Dudnik 2018 у пожилых пациентов. Результаты и ограничения.
Примечание редакции. Это исследование метода с ReOxy, не аппарата OXYTERRA. Проанализированы 29 пациентов. Группы исходно различались по VO₂peak и ряду показателей крови, а программы и сроки после завершения вмешательств были разными. Достоверное улучшение внутри IHHT не доказывает превосходство над контролем. Отсутствие достоверного различия после вмешательства не является формальным доказательством эквивалентности или не меньшей эффективности и не обосновывает отказ от назначенных упражнений. Режимы из текста не являются рекомендациями для самостоятельного применения.
Аннотация
Цель. Сравнить влияние программы IHHT — дыхания гипоксически-гипероксическими смесями в покое — и стандартной реабилитации с упражнениями на кардиореспираторную подготовленность (CRF) пожилых кардиологических амбулаторных пациентов с сопутствующими заболеваниями.
Материалы и методы. 32 пациента случайным образом распределили в IHHT и контроль (CTRL). IHHT получала 5 недель гипоксии–гипероксии в покое; CTRL — 8 недель индивидуальных упражнений и имитацию гипоксических процедур. До и после оценивали CRF и гематологические показатели.
Результаты. После вмешательства CRF в IHHT (n = 15; 19.9 ± 6.1 мл O₂·мин⁻¹·кг⁻¹) достоверно не отличалась от CTRL (n = 14; 20.6 ± 4.9). В IHHT она достоверно выросла относительно исходной на 6.05 ± 1.6 мл O₂·мин⁻¹·кг⁻¹; в CTRL достоверных изменений не было. Систолическое и диастолическое давление после лечения между группами достоверно не различались. В аннотации авторы также сообщают об отсутствии различий гемоглобина между группами. Число эритроцитов и ретикулоцитов до–после в обеих группах не изменилось.
Выводы авторов. IHHT безопасна для изученных кардиологических пациентов с распространёнными сопутствующими заболеваниями и может быть вариантом для пожилых, не способных упражняться. Авторы считают 5-недельную IHHT столь же эффективной для CRF, как 8-недельную программу упражнений, без гематологических изменений. Необходимы исследования негематологических адаптаций к коротким повторным нормобарическим воздействиям гипоксии–гипероксии.
Ключевые слова: кардиореспираторная подготовленность, кардиологические пациенты с сопутствующими заболеваниями, нормобарическая гипоксия, имитация высоты.
Введение
Малоподвижность — один из ведущих сердечно-сосудистых факторов риска, а с возрастом люди реже регулярно упражняются. CRF обычно связана с физической активностью, но является самостоятельным предиктором сердечно-сосудистого здоровья и обратно связана с сердечно-сосудистой смертностью (DeFina et al., 2015; Myers et al., 2015).
Интервальная гипоксия улучшала CRF у здоровых пожилых мужчин (Shatilo et al., 2008), при ишемической болезни сердца (Burtscher et al., 2004) и сердечной недостаточности (Saeed et al., 2012). Несмотря на разнообразие режимов, растёт число данных о том, что имитация высоты посредством снижения кислорода во вдыхаемом воздухе может давать полезный стимул при некоторых хронических состояниях (обзор Lizamore and Hamlin, 2017).
Замена нормоксии гипероксией в предварительных работах улучшала переносимость нагрузки у спортсменов с синдромом перетренированности (Susta et al., 2017) и пациентов с ИБС (Glazachev et al., 2017). Описаны адаптации: улучшение вегетативного баланса со снижением симпатической активности, эндотелиальной функции (Lyamina et al., 2011) и общей антиоксидантной способности (Sazontova et al., 2012).
Гипероксия также сокращает восстановление между гипоксическими эпизодами, делая процедуры удобнее для пациентов и персонала.
Цель — изучить влияние 15 коротких повторных интервальных нормобарических гипоксически-гипероксических сеансов в течение 5 недель на CRF пожилых пациентов с сопутствующими заболеваниями и сравнить IHHT с традиционной аэробной программой физических упражнений.
Материалы и методы
32 кардиологических амбулаторных пациента с гипертензией, диабетом 2-го типа, ХОБЛ, дислипидемией либо умеренным ожирением добровольно участвовали и были распределены случайным образом с запечатанными конвертами в CTRL или IHHT. Все проходили 10-минутный непрерывный гипоксический тест с 11% O₂ для оценки индивидуальной реакции и настройки программы согласно ранее опубликованным принципам (Glazachev, 2013); у всех измеряли зависимые переменные.
IHHT получала 5 недель: три сеанса в неделю, 5–7 гипоксических периодов по 4–6 мин с 11–12% O₂, между ними по 3 мин восстановления с 30–33% O₂, всего 15 сеансов на ReOxy (AiMediq, Люксембург). CTRL проходила 8 недель стандартных индивидуальных кардиопульмональных упражнений по рекомендациям Европейского общества кардиологов и 15 имитационных процедур с обычным воздухом.
Нагрузку подбирали по исходному ступенчатому кардиопульмональному тесту и целевой ЧСС: не менее 150 мин в неделю умеренной интенсивности, Borg RPE 12–13, ЧСС 64–76% от HRmax, с возможностью говорить полными предложениями при ходьбе, езде на велосипеде или упражнениях (Corrà et al., 2010), учитывая доступность посещений лаборатории.
Скрыть распределение не удалось: CTRL просили упражняться, а IHHT — сохранять привычную активность без структурированной программы упражнений на протяжении 5 недель. Длительность настоящих и имитационных сеансов была одинаковой, расписание сходным: три раза в неделю в IHHT, два — в CTRL. Обе группы оценивали исходно и через 9–10 недель от начала: через 4 недели после IHHT и через 1–2 недели после стандартной реабилитации. Сроки выбраны по предыдущей работе, где CRF улучшалась через месяц после IHHT (Glazachev et al., 2017), чтобы сравнить вмешательства разной продолжительности (таблица 1).
Таблица 1. Временная схема исследования
CTRL
Неделя 1
Исходные тесты CRF, HT, кровь
Неделя 2
Начало упражнений и имитации IHHT
Неделя 6
—
Неделя 9
Конец упражнений и имитации IHHT
Неделя 10
Повторный тест
Неделя 11
Повторный тест
IHHT
Неделя 1
Исходные тесты CRF, HT, кровь
Неделя 2
Начало IHHT
Неделя 6
Конец IHHT
Неделя 9
Повторный тест
Неделя 10
—
Неделя 11
Повторный тест
Сохранено расписание таблицы 1 оригинального PDF. Оно не полностью совпадает с формулировкой о повторном тестировании через 9–10 недель в основном тексте; даты не переставлялись. CRF — кардиореспираторная подготовленность; HT — гипоксический тест.
Во время каждого настоящего или имитационного сеанса пульс и SaO₂ непрерывно контролировали пальцевым пульсоксиметром ReOxy, не показывая результаты участникам; наблюдение вели врачи и/или медсёстры.
До и после вмешательств CRF определяли непрямой калориметрией Fitmate Med (Cosmed, Италия) как VO₂peak во время ступенчатого кардиопульмонального теста по Bruce и M-Bruce.
Гематологические показатели определяли в крови, взятой исходно и в конце исследования, на анализаторах больничной биохимической лаборатории по международным стандартам.
Всех просили соблюдать назначенную лекарственную терапию; любое её изменение служило критерием исключения.
Использовали двухфакторный ANOVA «группа × время» и множественные сравнения Тьюки в Prism 6 (GraphPad). Уровень значимости — 0.05; объём выборки рассчитывали для мощности 80% по предыдущей работе (Glazachev et al., 2017). Размер эффекта ES определяли по d Коэна; в оригинале градации: малый <0.2, умеренный 0.2–0.5, большой 0.5–0.8, очень большой >0.8.
Исследование соответствует Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (этические принципы исследований с участием людей, Bulletin of WHO, 2001) и одобрено местным университетским этическим комитетом.
Результаты
Из 32 участников исходное обследование прошли 29: трое вышли до него по личным причинам. IHHT и CTRL были сопоставимы по возрасту, полу и BMI. Профили групп представлены в таблице 2.
Таблица 2. Профиль участников и сопутствующие заболевания
Возраст, годы
IHHT (n = 15)
66.7 ± 5.7
CTRL (n = 14)
65.0 ± 6.2
Индекс массы тела, кг/м²
IHHT (n = 15)
27.7 ± 2.3
CTRL (n = 14)
28.9 ± 2.0
Гипертензия
IHHT (n = 15)
12/15
CTRL (n = 14)
10/14
Инфаркт в анамнезе
IHHT (n = 15)
5/15
CTRL (n = 14)
6/14
Диабет 2-го типа
IHHT (n = 15)
7/15
CTRL (n = 14)
6/14
ХОБЛ
IHHT (n = 15)
2/15
CTRL (n = 14)
2/14
Дислипидемия
IHHT (n = 15)
12/15
CTRL (n = 14)
12/14
Ожирение (BMI >30)
IHHT (n = 15)
4/15
CTRL (n = 14)
4/14
Среднее ± SD либо число пациентов. CTRL — контроль; IHHT — интервальные нормобарические воздействия гипоксии–гипероксии; ХОБЛ — хроническая обструктивная болезнь лёгких.
После вмешательства VO₂peak была сходной: средняя разница −0.66 мл O₂·мин⁻¹·кг⁻¹, 95% ДИ от −4.9 до 3.6. В IHHT аэробная работоспособность достоверно повысилась относительно исходной на 6.05 мл O₂·мин⁻¹·кг⁻¹; по мнению авторов, эффект клинически значим, поскольку d Коэна >1. Прирост в IHHT — 1.72 MET (метаболический эквивалент 3.5 мл O₂/мин, как обозначено в исходной фразе); в CTRL — менее одного MET, 0.76. В CTRL VO₂peak достоверно не выросла относительно исходной.
Взаимодействие для VO₂peak не было достоверным. Таблица 3 содержит взаимодействие «время × группа», эффект времени и ES, приведённый только для IHHT.
Таблица 3. Взаимодействие, эффект времени и размер эффекта
ЧСС покоя
Взаимодействие
F(1,54) = 0.005; p = 0.94
Эффект времени
F(1,54) = 0.34; p = 0.94
ES (IHHT)
0.12
Систолическое давление
Взаимодействие
F(1,54) = 3.42; p = 0.07
Эффект времени
F(1,54) = 0.34; p = 0.56
ES (IHHT)
0.74
Диастолическое давление
Взаимодействие
F(1,54) = 4.96; p = 0.03
Эффект времени
F(1,54) = 0.42; p = 0.52
ES (IHHT)
0.70
VO₂peak
Взаимодействие
F(1,54) = 2.21; p = 0.14
Эффект времени
F(1,54) = 14.65; p = 0.0003
ES (IHHT)
1.10
Эритроциты
Взаимодействие
F(1,54) = 0.007; p = 0.93
Эффект времени
F(1,54) = 0.018; p = 0.89
ES (IHHT)
0.01
Гемоглобин
Взаимодействие
F(1,54) = 0.052; p = 0.82
Эффект времени
F(1,54) = 0.078; p = 0.78
ES (IHHT)
0.01
Ретикулоциты
Взаимодействие
F(1,54) = 0.74; p = 0.39
Эффект времени
F(1,54) = 0.027; p = 0.87
ES (IHHT)
0.23
Лейкоциты
Взаимодействие
F(1,54) = 0.77; p = 0.38
Эффект времени
F(1,54) = 0.47; p = 0.50
ES (IHHT)
0.47
Тромбоциты
Взаимодействие
F(1,54) = 2.56; p = 0.12
Эффект времени
F(1,54) = 0.69; p = 0.41
ES (IHHT)
0.61
ES приведён только для IHHT. Достоверные p <0.05: взаимодействие для DBP (0.03), эффект времени для VO₂peak (0.0003). Пара F = 0.34, p = 0.94 для ЧСС воспроизведена как в оригинале, без пересчёта.
Таблица 4. Итоговые результаты, среднее ± SD
ЧСС покоя, уд/мин
IHHT до
70.9 ± 13.2
IHHT после
69.6 ± 8.3
CTRL до
67.6 ± 8.0
CTRL после
65.9 ± 9.2
Систолическое давление, мм рт. ст.
IHHT до
140.5 ± 14.1
IHHT после
131.3 ± 9.5
CTRL до
136.4 ± 14.8
CTRL после
135.1 ± 18.1
Диастолическое давление, мм рт. ст.
IHHT до
82.1 ± 11.1
IHHT после
74.7 ± 8.9
CTRL до
77.9 ± 9.7
CTRL после
82.0 ± 9.3
VO₂peak, мл O₂·мин⁻¹·кг⁻¹
IHHT до
13.9 ± 2.5
IHHT после
19.9 ± 6.1*
CTRL до
17.9 ± 2.8
CTRL после
20.6 ± 4.9
Эритроциты, ×10¹²/л
IHHT до
4.38 ± 0.33^
IHHT после
4.38 ± 0.30^
CTRL до
4.77 ± 0.42
CTRL после
4.79 ± 0.28
Гемоглобин, г/дл
IHHT до
13.6 ± 0.8^
IHHT после
13.6 ± 1.1
CTRL до
14.5 ± 1.1
CTRL после
14.3 ± 1.1
Ретикулоциты, %
IHHT до
0.9 ± 0.6
IHHT после
1.1 ± 0.5^
CTRL до
0.6 ± 0.4
CTRL после
0.6 ± 0.3
Лейкоциты, ×10⁹/л
IHHT до
6.12 ± 1.05
IHHT после
5.49 ± 1.58
CTRL до
6.55 ± 1.71
CTRL после
6.63 ± 1.76
Тромбоциты, ×10⁹/л
IHHT до
215.5 ± 30.0
IHHT после
251.6 ± 74.8
CTRL до
227.2 ± 51.8
CTRL после
215.8 ± 59.9
* — достоверное отличие от исходного внутри группы; ^ — отличие от другой группы в той же временной точке. Множественные сравнения Тьюки, p <0.05. Метки сохранены точно по таблице.
Как изменились показатели крови
Исходное число эритроцитов в IHHT было достоверно ниже CTRL вследствие случайного распределения. После вмешательств оно не увеличилось ни в одной группе (таблицы 3,4).
Гемоглобин исходно также был достоверно ниже IHHT вследствие рандомизации. После вмешательства межгрупповые различия сохранялись, но внутри групп он не изменился (таблицы 3,4).
Примечание редакции: аннотация сообщает об отсутствии межгруппового различия гемоглобина, основной текст — о сохраняющемся различии после вмешательства, а таблица 4 не отмечает его знаком ^ для конечного значения. Расхождение сохранено. Отсутствие изменений внутри групп не следует путать с отсутствием межгрупповых различий.
После вмешательства ретикулоциты были достоверно выше в IHHT. Однако внутри IHHT их достоверного роста не было, а в CTRL отмечалось недостоверное снижение; результат следует интерпретировать осторожно (таблицы 3,4).
Лейкоциты и тромбоциты после гипоксии–гипероксии в IHHT и вмешательства в CTRL не изменились; межгрупповых различий после вмешательства не было (таблицы 3,4).
ЧСС покоя, систолическое и диастолическое давление после вмешательства не изменились. Взаимодействие времени и группы для диастолического давления было достоверным (таблицы 3,4).
Обсуждение
Повторная интервальная нормобарическая гипоксия–гипероксия достоверно улучшила кардиопульмональную подготовленность: VO₂peak в IHHT стала выше исходной. Значения были сходны с CTRL, получавшей индивидуальные упражнения и рекомендации по образу жизни. Авторы трактуют это как одинаковую эффективность IHHT и традиционной реабилитации. Сходная подготовленность после вмешательств показывает возможность её повышения без упражнений у пациентов с низкими исходными значениями и сопутствующими хроническими неинфекционными заболеваниями.
Результаты согласуются с улучшением переносимости нагрузки при ИБС (Burtscher et al., 2004; Korkushko et al., 2010) и поддерживают потенциальную терапевтическую роль коротких повторных гипоксических воздействий при разных хронических состояниях (Burtscher et al., 2010; Duennwald et al., 2013).
Улучшение CRF, вероятно, не зависит от гематологической адаптации: гемоглобин, эритроциты и ретикулоциты в IHHT не изменились. Это соответствует прежним результатам молодых спортсменов с перетренированностью (Susta et al., 2017). IHHT выглядит эффективным и экономным по времени способом повышения общей аэробной работоспособности пожилых пациентов с сопутствующими болезнями и обычно ограниченным резервом улучшения: число и длительность сеансов сокращаются относительно обычной гипоксии–нормоксии.
Дозирование и сравнение режимов
Адаптации зависят от режима воздействия, а терапевтический потенциал — от дозы (Navarrete-Opazo and Mitchell, 2014). Наши данные позволяют предположить сходные адаптации после гипоксии–гипероксии и большего числа гипоксически-нормоксических процедур. Возможным объяснением служат клеточные и молекулярные адаптации, известные по опытам на животных (Sazontova et al., 2012).
Гипоксия–гипероксия может быть удобнее: гипероксическое восстановление, обычно 3 мин, между гипоксическими эпизодами с 11–12% O₂ позволяет провести больше циклов за сеанс и уменьшить число посещений до трёх часовых сеансов в неделю в нашем протоколе. Это может повышать приверженность амбулаторных пациентов. Гипероксия с 30% O₂ сразу после гипоксии с 11–12% O₂, по-видимому, уменьшает симптомы, например головную боль, встречающуюся при первых гипоксически-нормоксических процедурах. В нашей выборке побочных эффектов не было; все хорошо переносили каждый сеанс.
Результаты давления не совпадают с нашей предыдущей работой в сходной группе, где IHHT сопровождалась снижением систолического и диастолического давления (Glazachev et al., 2017). Здесь следует отметить достоверное взаимодействие группы и времени для диастолического давления.
Ограничения исследования
Есть три ограничения. Во-первых, исходные межгрупповые различия могли затруднить выявление гематологических механизмов; по мнению авторов, при осторожной точной интерпретации это не меняет выводов. Во-вторых, наблюдение через 3 и 6 месяцев и дольше нужно для оценки длительных эффектов и применимости IHHT как замены упражнениям. В-третьих, уровень физической активности CTRL во время исследования не контролировался.
Дальнейшие исследования должны уточнить эффекты IHHT для пациентов с разными профилями хронических заболеваний. Более крупная однородная выборка позволит точнее стратифицировать пациентов; физическую активность следует контролировать.
Заключение
Пожилые пациенты с сопутствующими заболеваниями хорошо переносят интервальную гипоксию–гипероксию; она может быть альтернативным способом улучшения CRF без упражнений. Необходимы исследования негематологических механизмов адаптации и потенциала подхода для профилактики у пожилых и помощи пациентам с хроническими неинфекционными болезнями, которым по клиническим и личным причинам трудно регулярно упражняться.
Благодарности и финансирование
Исследование частично поддержано РФФИ, отделение гуманитарных наук, грант 17-06-00784 «Качество жизни пожилых пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями: влияние адаптации к интервальной гипоксии–гипероксии». Авторы благодарят всех участников и AiMediq S.A., Люксембург, за предоставление ReOxy для тестирования и тренировок по себестоимости.
Раскрытие интересов
Oleg S. Glazachev консультировал AiMediq по разработке программного обеспечения ReOxy.
Davide Susta, Elena Dudnik и Elena Zagaynaya заявляют об отсутствии интересов, требующих раскрытия.
Оригинальная публикация: Dudnik и соавт., 2018 · DOI: 10.1089/ham.2018.0014.
Материалы по теме
Гипоксические тренировки в кардиологии: обзор клинических данных
Принципы IHHT и отличия от IHT
Литература
Позиции списка 1–6
Burtscher M, Gatterer H, Szubski C, Pierantozzi, Faulhaber M. (2010). Effects of interval hypoxia on exercise tolerance: Special focus on patients with CAD or COPD. Sleep Breath 14:209–220.
Burtscher M, Pachinger O, Ehrenbourg I, Mitterbauer G, Faulhaber M, Puringer R, and Tkatchouk E. (2004). Intermittent hypoxia increases exercise tolerance in elderly men with and without coronary artery disease. Int J Cardiol 96: 247–254.
Corrà U, Piepoli MF, Carré F, Heuschmann P, Hoffmann U, Verschuren M, Halcox J, Giannuzzi P, Saner H, Wood D, Benzer W, Bjarnason-Wehrens B, Dendale P, Gaita D, McGee H, Mendes M, Niebauer J, Olsen Zwisler A-D, and Schmid J-P. (2010). Secondary prevention through cardiac rehabilitation: Physical activity counselling and exercise training: Key components of the position paper from the Cardiac Rehabilitation Section of the European Association of Cardiovascular Prevention and Rehabilitation. Eur Heart J 31:1967–1974.
DeFina LF, Haskell WL, Willis BL, Barlow CE, Finley CE, Levine BD, and Cooper KH. (2015). Physical activity versus cardiorespiratory fitness: Two (partly) distinct components of cardiovascular health? Prog Cardiovasc Dis 57:324–329.
Duennwald T, Gatterer H, Groop P-H, Burtscher M, and Bernardi L. (2013). Effects of a single bout of interval hypoxia on cardiorespiratory control in patients with type 1 diabetes. Diabetes 62:4220–4227.
Glazachev O, Kopylov P, Susta D, Dudnik E, and Zagaynaya E. (2017) Adaptations following an intermittent hypoxia–hyperoxia training in coronary artery disease patients: A controlled study. Clin Cardiol 40:370–376.
Позиции списка 7–14
Glazachev OS. Optimization of clinical application of interval hypoxic training. 2013. Biomed Eng 47:134–137. [translated from Meditsinskaya Tekhnika, Vol. 47, No. 3, May-June, 2013, pp. 21–24].
Korkushko OV, Shatilo VB, and Ishchuk VA. (2010). Effectiveness of intermittent normobaric hypoxic training in elderly patients with coronary artery disease. Adv Gerontol 23:476–482.
Lizamore CA, and Hamlin MJ. (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.
Lyamina NP, Lyamina SV, Senchiknin VN, Mallet RT, Downey HF, and Manukhina EB. (2011). Normobaric hypoxia conditioning reduces blood pressure and normalizes nitric oxide synthesis in patients with arterial hypertension. J Hypertens 29:2265–2272.
Myers J, McAuley P, Lavie CJ, Despres J-P, Arena R, and Kokkinos P. (2015). Physical activity and cardiorespiratory fitness as major markers of cardiovascular risk: Their independent and interwoven importance to health status. Prog Cardiovasc Dis 57:306–314.
Navarrete-Opazo A, and Mitchell GS. (2014). Therapeutic potential of intermittent hypoxia: A matter of dose. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 307:R1181–R1197.
Saeed O, Bhatia V, Formica P, Browne A, Aldrich TK, Shin J, and Maybaum S. (2012). Improved exercise performance and skeletal muscle strength after simulated altitude exposure: A novel approach for patients with chronic heart failure. J Card Fail 18:387–391.
Sazontova T, Glazachev O, and Bolotova A. (2012). Adaptation to hypoxia and hyperoxia improves physical endurance: The role of reactive oxygen species and redox-signaling. Russ J Physiol 98:793–806.
Позиции списка 15–16
Shatilo VB, Korkushko OV, Ischuk VA, Downey HF, and Serebrovskaya TV. (2008). Effects of intermittent hypoxic training on exercise performance, haemodynamics, and ventilation in healthy senior men. High Alt Med Biol 9:43–52.
Susta D, Dudnik E, and Glazachev OS. (2017). A programme based on repeated hypoxia–hyperoxia exposure and light exercise enhances performance in athletes with overtraining syndrome: A pilot study. Clin Physiol Funct Imaging 37:276–281.
Сведения о публикации
Получено 8 февраля 2018 года; принято в окончательной редакции 4 июля 2018 года. Ответственный автор: Davide Susta, School of Health and Human Performance, Dublin City University, DCU Glasnevin Campus, Collins Avenue, Dublin D9, Ireland; davide.susta@dcu.ie.
Предоставленный PDF — ранняя онлайн-версия с обложкой ResearchGate и временной нумерацией 00:000–000. Окончательные выходные данные: 2018;19(4):339–343. © Mary Ann Liebert, Inc.