Търсене
Close this search box.

Терапия с разреден въздух

Терапия с разреден въздух

Терапия с разреден въздух

Терапия с разреден въздух


Направи дарение на училище!



***

На връх Еверест – 8848 метра – с всяка глътка въздух човек приема едва по ⅓ от кислорода, спрямо когато е на морското равнище.

 

Нашите органи и клетки умират без достатъчно кислород, но може да има и случаи, при които ограничаването му действително би ни помогнало да се излекуваме.

Разреденият въздух не е чужд на алпинистите Ралф Дуймовиц и Нанси Хансен, които заедно са достигнали върховете на всичките осем от най-високите планини в света. Но когато влязоха в камерата за хипоксия в Германския космически център (DLR) в Кьолн през май 2018 г., те все едно се изкачиха на един от най-високите върхове в кариерата си. След двуседмична аклиматизация те прекараха 16 дни, вдишвайки по-разреден въздух, отколкото в базовия лагер на Еверест – включително четири дни на еквивалент на 7112 метра над морското ниво. Което обаче е нищо в сравнение със „зоната на смъртта“ над 8000 метра, където липсата на кислород вече нарушава преценката на катерачите и увеличава риска от инфаркт и инсулт.

 


Разбери повече за БГ Наука:

***

Отново и отново двамата планинари – и тези, които ги наблюдават – се питаха дали да продължат, но го направиха.
Ако Дуймовиц и Хансен биха могли да покажат, че хората могат да понасят продължителни периоди на ниско съдържание на кислород, известни като хипоксия (от гръцки: hypo – малко, oxios – кислород), това би проправило пътя за още по-амбициозен експеримент: да се провери дали понякога може дори да е полезно за хората да се излагат на кислороден глад.

 

Това може да звучи странно. В крайна сметка нашите органи и тъкани се нуждаят от кислород. Наистина, крайно ниските нива на кислород при пациенти с COVID-19 объркват и паникьосват лекарите, а насоките за лечение препоръчват да им се даде допълнителен кислород. След инфаркт или инсулт на хората рутинно се дава и кислород, за да се гарантира, че тъканите им не умират.

 

И все пак, изненадващо, има намеци, че увреждания на сърцето и гръбначния мозък биха могли да се лекуват по-бързо, ако им липсва кислород. Възможно ли е поне в някои случаи да сме дишали твърде много от иначе жизненоважния кислород?

Телата ни са настроени да се адаптират към промените в наличността на кислород. Нобеловата награда за медицина за 2019 г. отиде при британски и американски изследователи, които идентифицираха ключови молекули, наречени хипоксия индуцируеми фактори (HIFs), които се умножават, когато приема на кислород е нисък. HIFs активират стотици гени и биохимични начини за подпомагане на справянето с кислородния дефицит.

 

Поне някои от тези адаптации изглеждат полезни. Преди почти 140 години френският физиолог Пол Берт предположи, че излагането на голяма надморска височина увеличава броя на червените кръвни клетки, пренасящи кислород.
През 30-те години на миналия век руските военни пилоти се подготвят за летящи самолети с отворени пилотски кабини, като преминават през „надморска аклиматизация“. По време на тези сесии лекарите забелязват, че пристъпите на хипоксия изглежда помагат при състояния, вариращи от астма до хипертония.

 

Това директно противоречи на конвенционалния медицински възглед за хипоксия: когато хората се отправят към планината, сърцата им бият по-бързо и кръвното им налягане се увеличава, докато телата им се опитват да се справят с намаления приток на кислород. Може да им се гади, да изпитват главоболие и да се борят за концентрация. А тежката височинна болест може да бъде и смъртоносна докато мозъка отича, а дробовете се пълнят с течност.
Въпреки това хората, живеещи дългосрочно на висока надморска височина, изглежда са средностатистически по-здрави от тези, живеещи близо до морското равнище. Те имат по-ниски нива на диабет, сърдечно-съдови заболявания и някои видове рак, като рак на гърдата и лимфом.

 

Сега проучванията върху животни започват да хвърлят светлина върху този парадокс. През 2017 г. Хешам Садек в Югозападния медицински център на Университета в Далас (Тексас) и неговите колеги съобщиха за особена находка. Те държаха мишки в камера с бавно намаляващи нива на кислород и забелязваха, че ако прекарват две седмици вдишвайки въздух със 7 % кислород – приблизително еквивалентно на това, което всяко вдишване доставя на връх Еверест – техните сърдечни клетки започват да растат и да се делят. Това беше изненадващо, тъй като сърцата на възрастни бозайници обикновено не могат да образуват достатъчно нова тъкан, за да се регенерират, поради което инфарктите са толкова смъртоносни.

 

Садек знаеше, че сърцата на бозайниците са в състояние да се регенерират вътрешно, но губят тази способност малко след раждането. Той започна да се чуди дали това може да е свързано с особената кислородна среда, изпитвана от ембрионите.
Въпреки че получават кислород от майка си през плацентата, сърцето им расте при до голяма степен хипоксични условия. И „ако го нараните, то се регенерира напълно“, посочва Садек.
Бебетата губят тази способност скоро след раждането, когато започват да дишат, което залива тялото с кислород. Той предполага, че този процес може да бъде обратим – че чрез внимателно задържане на кислород, зрелите сърдечни клетки могат да бъдат подтикнати да регресират до по-ембрионално състояние, в което започват да се делят.

 

Садек не е сам в наблюденията си, че от хипоксията може да има и ползи. През последните няколко години екип, ръководен от невролога Гордън Мичъл от Университета на Флорида, ограничава приема на кислород от хора, които са имали увреждане на гръбначния мозък. Те могат например да вдишват обикновен въздух за 1 минута, след това въздух „толкова разреден, колкото на връх Денали – най -високата планина в Аляска“, следващата минута, казва Мичъл.

 

Поради уврежданията си, тези пациенти се нуждаят от вентилатори, които да им помогнат да дишат, но консумацията на въздух изглежда ги прави по-малко зависими от тях. Подобрява се и способността им да ходят и да хващат предмети. Екипът на Мичъл проучва защо това е така.
Едно откритие е, че хипоксията предизвиква освобождаването на растежни фактори, които укрепват невронните връзки. Невронните пътища между мозъка и гръбначния мозък се укрепват, според Мичъл. В ход са клинични изпитвания за допълнително тестване на това откритие.

 

Има и някои доказателства, които предполагат, че хипоксията може да стимулира растежа на нови кръвоносни съдове около сърцето. Това може да обясни защо животът на голяма надморска височина намалява риска от сърдечно-съдови заболявания.
Лечението с „интермитентна хипоксия“ може да помогне за намаляване на когнитивните увреждания, свързани и с невродегенеративно заболяване, според преглед на няколко проучвания на ранен етап, публикувани през май. 

„Започваме да виждаме усилия при други клинични разстройства, включително ALS, MS и инсулт, въпреки че нито едно от тези първоначални пилотни проучвания все още не е публикувано“, казва Мичъл.

 

Привържениците смятат, че ползите могат да продължат още. Една интересна област е отслабването.
Това се корени в изследванията, които показват, че хората, които живеят в планински райони, са по-малко склонни към затлъстяване и че низините, които често ходят на алпинизъм, често губят тегло. Дали това е така, защото хората, които предпочитат да живеят в планината, са склонни да бъдат физически по-активни, или просто, че изкачването на планина е тежка работа? Частично, може би. Но изследователите казват, че има още от историята.
През 1985 г. американската армия симулира 40-дневна планинска експедиция в камера за хипоксия. Шест доброволци бяха затоплени и им бяха предоставени неограничени закуски и ястия. Те също биха могли да спортуват, но само ако им се иска. Както при престоя на Дуймовиц и Хансен в DLR, нивата на кислород постепенно намаляват, докато въздухът стане толкова рядък, колкото на връх Еверест. Средно участниците са свалили 7,5 килограма през 40-те дни.

 

Нещо подобно се наблюдава, когато изследователите набират група мъже със затлъстяване, за да прекарат една седмица в комфортни помещения на 2650 метра. Въпреки че не тренираха и ядоха колкото желаеха, всеки отслабна с около 1,3 килограма.
Изследователите смятат, че хипоксията предизвиква загуба на тегло по два начина. Първо, изглежда, че прави хората по-малко гладни. Причината все още е неясна, но в това проучване изследователите установиха, че участниците произвеждат повече от хормона на ситостта лептин на по-голяма надморска височина. В крайна сметка те приемаха 730 калории по-малко на ден от обикновеното.

Второ, изглежда, че хипоксията предизвиква хормонални промени, които засилват метаболизма ни, така че изгаряме повече калории. Той може да увеличи разхода на енергия с 30 % или повече.
Това не означава, че всеки трябва да се отправя към планината, ако иска да отслабне. От една страна, последиците от хипоксията изглежда избледняват, когато хората вече не са изложени на нея: уикенд в ски курорт е малко вероятно да доведе до трайна загуба на тегло. Също така не е ясно колко кислород трябва да се задържи и дали същото количество ще се прилага за всички.

 

В крайна сметка хипоксията вероятно е нож с две остриета: полезен в някои ситуации, безспорно вреден в други. За хора със сънна апнея например това със сигурност е последното. Състоянието кара дишането да спира многократно за няколко минути през нощта и много хора със сънна апнея развиват диабет. Това може да се дължи на обстоятелството, че хипоксията предизвиква промени в метаболизма на глюкозата, което ги прави по-податливи на заболяването.

 

Очевидно са необходими повече експерименти, където влизат Дуймовиц и Хансен.
Вдъхновен от проучванията на Садек върху мишки, предполагащи, че хипоксията укрепва сърцето, Улрих Лимпер и колегите му от DLR искаха да тестват ефекта от продължителната хипоксия върху здрави индивиди, преди в крайна сметка да го опитат върху хора, възстановяващи се от инфаркт.

Вдишването на въздух доведе до изразени промени в телата на планинарите: сърдечните им удари станаха неравномерни, кръвта се сгъсти от допълнителните червени кръвни клетки, изхвърлени от костния им мозък, вените в мозъците се напукаха, а сърцата им се свиха, докато стените им станаха по-дебели. Повечето от тези промени се обърнаха, след като се върнаха към дишането на нормален въздух.
От своя страна Дуймовиц и Хансен изглеждаха облекчени, когато излязоха от камерата без прозорци, отново на нормален въздух.
„Първото нещо, което забелязах навън след пет седмици е, че да съм навън е нещо голямо!“, съобщи Хансен в блога си „И с много кислород. Вкусно е.“

 

Пандемията е задържала допълнителните  проучвания, но ако нещата вървят по план, работата трябва да се възобнови скоро.
„Сега, когато знаем, че здравите индивиди могат да понасят този вид хипоксия без реален риск, трябва да покажем, че и сърдечните пациенти могат“, казва Лимпер.

Той и екипът му са наели доброволци, които са прекарали инфаркт и са готови да влязат за няколко седмици в камерата с ниско съдържание на кислород.
Подобно на планинарите, те бавно ще бъдат подложени на ограничен кислород, това незаменимо нещо, с което клетките трябва да функционират, да произвеждат енергия, да живеят. Лимпер се надява, че точно тъй като кислородът е толкова важен, тялото ще намери начин да отвърне на удара – и хората ще излязат по-здрави и жизнени, от разредения въздух.

 

Източник: New Scientist
Превод: Радослав Тодоров

 


Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!



***

Включи се в списъка ни с имейли – получаваш броеве, статии, видеа и всичко, което правим за популяризирането на науката в България.  

Еднократен (Вечен) абонамент​​

Списание “Българска наука” излиза в PDF и ePub и може да се изтегли и чете от компютър, таблет и телефон. Достъпа до него става чрез абонамент, а възможността да се абонирате еднократно позволява да можете да достъпите всички бъдещи броеве без да се налага никога повече да плащате за списанието.