IHT и антиоксидантные ферменты изучали у здоровых участников и пациентов с артериальной гипертензией. Авторы сравнили оксидативные маркеры и ферментативную активность после курса тренировок.
Примечание редакции. В обеих диагностических группах использовали IHT; здоровая группа не является группой без вмешательства. В оригинальной библиографии пункты 4–6 повторно напечатаны как 1–3: для однозначных ссылок восстановлены позиции 4–6 с видимой пометкой исходных номеров. Ниже размещена редакционная текстовая версия русскоязычной статьи. Большие таблицы и графики сохранены в исходном PDF; на странице приведены краткие результаты и ссылки на нужные страницы оригинала. Это научный материал, не инструкция по лечению.
Кратко о публикации
- Участвовали 20 практически здоровых людей и 20 пациентов с гипертензией I–II стадии.
- Оценивали прооксидантную активность, продукты перекисного окисления и ферменты антиоксидантной защиты.
- Изменения лабораторных показателей после тренировки не доказывают предотвращения клинических осложнений.
IHT и антиоксидантные ферменты: данные публикации
Повышенный интерес к изучению влияния на организм интервальной гипоксии наблюдается в течение многих десятилетий. В 70-х годах прошлого столетия стало известно, что гипоксический стимул способен активизировать деятельность жизненно важных систем, а интермиттирующее воздействие гипоксии вызывает комплексную адаптивную перестройку организма [1–3]. Поэтому интервальная гипоксическая тренировка (ИГТ) широко используется в настоящее время для повышения неспецифической резистентности организма [4–6]. Однако биохимические аспекты воздействия ИГТ на организм человека изучены недостаточно. В то же время известно, что гипоксия может вызывать повышенное накопление активных форм кислорода и продуктов перекисного окисления (индуцировать развитие оксидативного стресса) [7], которые способны усиливать экспрессию генов основных антиоксидантных ферментов – супероксиддисмутазы (СОД), каталазы и глутатионпероксидазы (ГП) [8].
В связи с этим мы предположили, что одним из механизмов влияния ИГТ на организм человека может быть повышение активности антиоксидантных ферментов как результат интермиттирующего оксидативного стресса.
Необходимо отметить, что доказано участие оксидативного стресса в патогенезе более чем
100 заболеваний и патологических состояний, в том чи сл е в развитии эссенциальной артериальной гипертонии (АГ) [9]. Согласно новым данным, при АГ активные формы кислорода вызывают нарушение функций и структуры артерий: инактивируют оксид азота и, таким образом, уменьшают его вазодилатирующее влияние, необратимо повреждают сосудистую стенку путем перекисного окисления, стимулируют процессы ремоделирования сосудов. Считается, что развитие оксидативного стресса при АГ обусловлено не только повышением продукции активных форм кислорода отдельными ферментными системами клеток сосудистой стенки, но и инертностью системы антиоксидантных ферментов [10]. Поэтому представлялось актуальным исследовать влияние ИГТ на метаболизм активных форм кислорода не только у здоровых людей, но и у больных АГ.
МЕТОДИКА
Участники и план исследования
В исследовании участвовало 20 практически здоровых людей (6 мужчин, 14 женщин в возрасте 40 ± 2 года) и 20 пациентов (7 мужчин, 13 женщин в возрасте 43 ± 3 года) с АГ I–II стадии (по классификации ВОЗ 1996 г.). У всех пациентов на фоне стандартной антигипертензивной терапии артериальное давление на протяжении последних 2–3 месяцев не превышало 145/85 мм рт. ст. Это позволяло достаточно корректно выявить влияние ИГТ, что было бы весьма сложно сделать в период декомпенсации АГ, требующий быстрой смены медикаментозной терапии.
Для проведения ИГТ использовали установку "Био-Нова-204". Курс ИГТ состоял из 14 ежедневных одночасовых сеансов. Во время сеанса на протяжении 1–5 мин вдыхание через маску гипоксической газовой смеси (10–12 об. % кислорода) чередовалось с вдыханием атмосферного воздуха в течение 1–5 мин.
До курса ИГТ и после последнего сеанса (в первые сутки и через 3–4 суток) в плазме крови оценивали выраженность оксидативного стресса по двум показателям: концентрации тиобарбитурат-реактивных продуктов (ТБПР) и общей прооксидантной активности (ОПА), которую определяли по накоплению тиобарбитурат-реактивных продуктов в системе с ТВИН-80 [11]. В гемолизате эритроцитов определяли СОД – по степени ингибирования восстановления нитросинего тетразолия супероксидом, образующимся при взаимодействии феназинметасульфата и никотинамиддинуклеотида [12]; каталазу – по подавлению окисления молибдата перекисью водорода [12] и ГП – по убыли восстановленного глутатиона при его окислении гидроперекисью третбутила [13].
ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА том 29 № 3 2003
Результаты
ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ
Обсуждение
Проведенные исследования показали, что у больных АГ до курса интервальной гипоксии были существенно повышены ОПА (в 1.8 раз) и концентрация ТБРП (в 1.7 раз) относительно значений этих показателей в группе здоровых. Это свидетельствовало о наличии в организме пациентов выраженного оксидативного стресса, который сочетался со сниженной активностью исследованных антиоксидантных ферментов. Это подтверждало ранее полученные данные о неадекватности функциональных возможностей ферментных антиоксидантов скорости продукции активных форм кислорода у больных АГ [10].
Как видно из табл. 1 и 2, курс ИГТ оказывал мощное влияние на все показатели метаболизма активных форм кислорода как у здоровых людей, так и у больных АГ. При этом, в обеих группах участников исследования на протяжении нескольких дней после завершения ИГТ динамика этих показателей была сходной. В первые сутки после последнего сеанса ИГТ наблюдалось повышение маркеров оксидативного стресса с последующим их снижением. Это сопровождалось умеренным транзиторным уменьшением, а затем возрастанием активности СОД, каталазы, ГП. Данные изменения свидетельствуют о том, что ИГТ вызывает усиление продукции активных форм кислорода и связанную с этим функциональную активацию ферментной антиоксидантной системы. Следует отметить, что подобный эффект влияния так называемого прекондиционирования гипоксией на активность антиоксидантных ферментов отмечался в ряде экспериментальных работ [14, 15]. Принимая во внимание данные о возможности субстратной индукции биосинтеза этих ферментов, можно думать, что накопление активных форм кислорода и стало причиной повышения их активности.
Сопоставление здоровых участников и пациентов
Таким образом, направленность сдвигов в метаболизме активных форм кислорода под влиянием ИГТ была сходной в обеих группах участников исследования. Однако у больных АГ, как в 1-е сутки после курса ИГТ, так и на 3–4-е сутки ОПА и концентрация ТБРП были более высокими, а активность антиоксидантных ферментов более низкой, чем у здоровых в соответствующие сроки наблюдения. Вероятно, более высокие значения маркеров оксидативного стресса у пациентов с АГ обусловлены наложением индуцированного гипоксией усиления генерации активных форм кислорода на оксидативный стресс, предшествовавший воздействию. Следует отметить, что эти метаболические изменения не сопровождались изменением артериального давления или ухудшением самочувствия. Важным в аспекте патогенеза АГ является возрастание активности ферментов, выявлявшееся у пациентов на 3–4-е сутки после курса ИГТ. Именно в эти сроки наблюдения у пациентов с АГ состояние метаболизма активных форм кислорода практически соответствовало таковому у здоровых участников исследования до ИГТ.
Заключение
Полученные данные свидетельствуют о возможности развития функциональной активности ферментной антиоксидантной системы при ее различном исходном потенциале с помощью ИГТ. Этот механизм, вероятно, является важной составляющей комплекса адаптивных метаболических изменений, вызванных ИГТ. Можно полагать, что влияние ИГТ на антиоксидантные ферменты связано с индукцией экспрессии их генов субстратами ферментов – активными формами кислорода, а также продуктами перекисного окисления липидов. Полученные в исследовании
ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА том 29 № 3 2003 факты указывают на перспективность применения тренировки умеренным интермиттирующим оксидативным стрессом для профилактики и лечения дизадаптивных патологий, в основе развития которых лежит оксидативный стресс.
Таблицы и иллюстрации оригинала
Краткие результаты приведены в начале страницы. Полные наборы показателей, исследовательские протоколы и графики доступны в исходном PDF.
Оксидативные маркеры: PDF, страница 2
Антиоксидантные ферменты: PDF, страница 3
Технология и применение
Антиоксидантные показатели описывают одну из сторон гипоксической адаптации. Общий принцип дозированных дыхательных циклов объясняется в разделе технология интервальных кислородных тренировок.
Литература
Источники 1–9
1. Меерсон Ф.З. Общий механизм адаптации и профилактики. М.: Медицина, 1973. 180 с.
2. Стрелков Р.Б., Караш Ю.А., Чижов А.Я. и др. Метод повышения неспецифической резистентности организма с помощью нормобарической гипокси-ческой стимуляции. М., 1985. 10с.
3. Агаджанян Н.А. Организм и газовая среда обитания. М.: Медицина, 1972. 246 с.
4. [В оригинале № 1] Леутин В.П., Платонов Я.Г., Диверт Г.М. и др. Инверсия полушарного доминирования как психофизиологический механизм интервальной гипоксической тренировки // Физиология человека. 1999. Т. 25. № 3. С. 65.
5. [В оригинале № 2] Колчинская А.З. Интервальная гипоксическая тренировка (эффективность, механизмы действия). Киев: КГИФК, 1992. С. 108.
6. [В оригинале № 3] Караш Ю.М., Стрелков Р.Б., Чижов А.Я. Нормобарическая гипоксия в лечении, профилактике и реабилитации. М.: Медицина, 1988. 352 с.
7. Pavliuk N.V., Krysko О.М., Klymyshyn N.I. et al. State of antioxidant and oxygen transport system of the blood in the process of adaptation of the body to hypoxic hypoxia // Ukr. Biokhim. Zh. 1998. V. 70. № 4. P. 58.
8. Franco A.A., Odom R.S., Rando Т.А. Regulation of antioxidant enzyme gene expression in response to oxidative stress and during differentiation of mouse skeletal muscle // Free Radic. Biol. Med. 1999. V. 27. № 9–10. P. 1122.
9. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньшикова Е.Б. Окислительный стресс: биохимический и патофизиологический аспекты. М.: МАИК "Наука/Интерпериодика", 2001. С. 198.
Источники 10–15
10. Sidorenkova N., Warshavsky В., Eltchaninova S. et al. Oxidant and antioxidant status in patient with essential hypertension // J. Hypertension. 1998. V. 16. Suppl. 2. P. 211.
11. Галактионова Л.П., Ельчанинова С.А., Молчанов А.В., Варшавский Б.Я. Состояние перекисного окисления у больных с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки // Клин. лаб. диагностика. 1998. № 6. С. 10.
12. Чевари С., Андял Т.. Штренгер Я. Определение антиоксидантных параметров крови и их диагностическое значение в пожилом возрасте // Лаб. дело. 1991. № 10. С. 11.
13. Моин В.М. Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах // Лаб. дело. 1986. № 12. С. 724.
14. Duan С., Yan F., Song X., Lu G.W. Changes of superoxide dismutase, glutathione perioxidase and lipid peroxides in the brain of mice preconditioned by hypoxia // Biol. Signals Recept. 1999. V. 8. № 4–5. P. 256.
15. Ohman Т., Parish G., Jackson R.M. Hypoxic modulation of manganese superoxide dismutase promoter activity and gene expression in lung epithelial cells // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 1999. V. 21. № 1. P. 119.