СПОСОБ АДАПТАЦИОННО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2025 года по МПК A61M16/00 A61M15/00 C01B13/00 C01B3/00 

Изобретение относится к физиологии, восстановительной и профилактической медицине и может быть использовано для наиболее эффективного повышения неспецифических адаптационных возможностей человека, тренировки и восстановления физиологических механизмов утилизации кислорода, повышения устойчивости к экстремальным и субэкстремальным факторам среды.

В последние годы большую популярность приобрел метод тренировки адаптационных ресурсов организма путем дыхания через маску гипоксическими газовыми смесями с содержанием кислорода - 10-14%.

При этом методе создания и подачи газовых смесей, основанном на принципе мембранного газоразделения обычного атмосферного воздуха и реализованном рядом компаний ("Био-нова", "Гипоксия медикал академия" и др.), адаптационный эффект гипоксии является более выраженным благодаря использованию прерывистых (интервальных) схем гипоксической стимуляции организма (5-7 минут дыхания гипоксической газовой смесью, затем пауза - дыхание обычным атмосферным воздухом в течение 3-5 минут). В то же время, используя такой вариант гипокситренировки, удается избежать ряда негативных эффектов низкого барометрического давления (бароотопатии, избыточное газообразование в кишечнике, бародентальгии и пр.).

Из уровня техники известен «Способ повышения неспецифических адаптационных возможностей человека на основе гипоксическигипероксических газовых смесей» по патенту RU 2289432 опубликованный 20.12. 2006 года.

Сущность способа заключается в том, что проводят курс гипоксическигипероксических тренировок, при этом тренировка включает в себя проведение процедур, каждая из которых состоит из 6 гипоксически-гипероксических циклов. Цикл представляет собой чередование 5-минутных нормобарических гипоксических воздействий с 3-5-минутными гипероксическими воздействиями. Первые 5 процедур гипоксические воздействия осуществляют смесью с 11% содержанием кислорода, последующие 5 процедур гипоксические воздействия осуществляют воздушной смесью с 10% содержанием кислорода. Гипероксические воздействия проводят смесью с 30% содержанием кислорода. При необходимости возможно проведение дополнительно еще 5 процедур, также состоящих из 6 гипоксически-гипероксических циклов с чередованием 5-минутных нормобарических гипоксических воздействий смесью с 10% содержанием кислорода с 5-минутными гипероксическими воздействиями смесью с 30% содержанием кислорода. Процедуры проводят через день. Способ позволяет повысить безопасность и эффективность гипоксическо-гипероксических нормобарических тренировок в кратковременном режиме за счет проявления выраженного мембраностабилизирующего эффекта, способствующего повышению устойчивости клеток печени и мозга к действию активных форм кислорода.

В проведенных предварительных исследованиях на мужчинах-добровольцах также показано, что использование гипоксически-гипероксических тренировок оказывает ожидаемые тренирующие эффекты (повышение устойчивости к гипоксии по субъективным самоотчетам и объективным критериям - динамике SaO2 и ЧСС, значениям пробы Штанге, оптимизация вегетативной регуляции кровообращения в состоянии покоя и вегетативной реактивности на тест-нагрузки, улучшение показателей функции внешнего дыхания и др.) за более короткие временные интервалы (8-10 сеансов), и они более выражены по сравнению с обычным режимом интервальной гипоксическигипероксической тренировки.

В настоящее время в качестве новейшего терапевтического средства, обладающего антиоксидантными, противовоспалительными и антиапоптотическкими свойствами может быть использован молекулярный водород (1).

Молекулярный водород в качестве средства медицинского назначения начал привлекать растущее научное внимание после определения антиоксидантного эффекта.

Воспалительные цитокины, факторы сосудистой адгезии, сигналы апоптоза, сигналы старения клеток - последствия воздействия активного кислорода - приводят к воспалению, атеросклерозу, старению и онкогенезу. Воздействие активного кислорода, стрессы, токсины, нутриенты, раздражители также приводят к окислению дезоксирибонуклеиновой кислоты, окислению белков, окислению жиров, окислению сахаров. Благотворные воздействия молекулярного водорода в клинических условиях особенно заметны на заболеваниях, спровоцированных стрессовыми ситуациями. Молекулярный водород влияет на передачу сигналов в клетках и действует как подщелачиваемое средство.

Эти выявленные механизмы воздействия обладают потенциалом его применения в клинической медицине. Способ водородной терапии на основе NaCl 0,9% может оказаться специфическим и эффективным инновационным средством воздействия на оксидативный стресс

Известно, что молекулярный водород проявляет сильное химическое сродство к свободным окисляющим радикалам, таким как гидроксил-радикал и способен избирательно нейтрализовать этот наиболее цитотоксичный радикал (1).

Благодаря избирательной нейтрализации гидроксил-радикала молекулярный водород способен сохранять активность менее активных кислородных радикалов, которые участвуют во многих процессах нормальной физиологической регуляции активности клеток, тканей и органов. Проявляя свою антиоксидантную силу, молекулярный водород также способен демонстрировать противовоспалительные, противоапоптозные и противоаллергические свойства. (2)

Известно, что молекулярный водород проявляет сильное химическое сродство к свободным окисляющим радикалам, таким как гидроксил-радикал и способен выборочно нейтрализовать этот наиболее цитотоксичный радикал.

Молекулярный водород способен выбирать между вредоносными и полезными активными кислородными частицами. Проявляя свою антиоксидантную силу, молекулярный водород также способен продемонстрировать противовоспалительные, противоапоптозные и противоаллергические свойства.

Из уровня техники известен патент № 2668883 «Способ водородной терапии» на основе NaCl 0,9% для оздоровления организма человека, опубликованный 04.10.2018

Уникальность способа водородной терапии на основе NaCl 0,9% заключается в непосредственном попадании молекулярного водорода в кровь участники исследованияе капельным путем. Тем самым повышается эффективность воздействия молекулярного водорода, влияющая на оперативность лечения и результативность оздоровления организма.

В основу способа водородной терапии на основе NaCl 0,9% поставлена задача повышения эффективности и оперативности лечения различных заболеваний. Поставленная задача решается вводом раствора молекулярного водорода марки А 99,99% и NaCl 0,9% в пропорции 50% на 50% непосредственно в кровь участники исследованияа внутривенно капельным путем.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков способа водородной терапии на основе NaCl 0,9% и медицинским результатом заключается в следующем - молекулярный водород попадает внутривенно капельным путем в кровь человека вместе с раствором NaCl 0,9%. Этот раствор в медицине называется физиологическим раствором, и он имеет осмолярность, как осмолярность крови, т.е. он не вызывает разрушения кровяных телец и широко используется в медицине для внутривенного введения лекарственных средств.

Известен «Способ лечения гиперкапнической дыхательной недостаточности с признаками вторичной легочной артериальной гипертензии» по патенту RU 2806575, опубликованному 01.11.2023.

Известные способы лечение дыхательной недостаточности включают в себя кислородотерапию, методы респираторной поддержки (неинвазивная вентиляция легких (НИВЛ) и искусственной вентиляции легких (ИВЛ)), стандартную медикаментозную терапию участники исследованияов в соответствии тяжести обострения ХОБЛ согласно рекомендациям Глобальной инициативы диагностики лечения и профилактики ХОБЛ (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD), физиотерапия и вспомогательная медикаментозная терапия препаратами, содержащими магний, витамины группы В и Lкарнитин.

Однако, длительное применение кислорода приводит к гипероксидному повреждению легких, вызывая некроз эпителия дыхательных путей, эндотелия легочных капилляров, трансформацию альвеоцитов II типа в альвеоциты I типа. Следствием «окислительного стресса» является нарушение мукоциллиарного клиренса, развитие ателектазов и легочной гипертензии. Применение неивазивной вентиляции легких не всегда эффективно. У больных с тяжелой дыхательной недостаточностью, с признаками гипоксемии и гиперкапнии, неинвазивная респираторная поддержка в 30% случаях не приводит к желаемым результатам. Неинвазивная вентиляция легких также сопряжена с такими недостатками как необходимость активного сотрудничества участники исследованияа с медицинским персоналом; невозможность применять высокое инспираторное и экспираторное давление, высокий график развития аэрофагии, высокий график аспирации содержимого полости рта и желудка, мацерация вплоть до некроза кожи в местах прилегания маски, гипоксемия при смещении маски, носовые кровотечения.

Сущность указанного в патенте RU 2806575способа заключается в том, что проводят ингаляцию оксидом азота и аэрозолью водяного пара с химически активным водородом, причем концентрация последнего в смеси составляет от 0,1 до 0,3 об.%. Ингаляцию оксида азота проводят в дозе 100 ppm и сочетают одновременно с ингаляцией аэрозолью водяного пара во время неинвазивной вентиляции легких (НИВЛ) в режиме BiPAP ST, ингаляционные газы, оксид азота и аэрозольный водяной пар подаются через переходник непосредственно в контур аппарата НИВЛ. Ингаляционную терапию комбинации НИВЛ в режиме BiPAP ST, оксида азота в дозе 100 ppm и аэрозолью водяного пара проводят в течение 10-14 дней по 90 минут 2 раза в сутки, в утренние и вечерние часы.

Способ повышает эффективность лечения дыхательной недостаточности за счет использования положительного давления в дыхательных путях, изменения механики вентиляции, «разгрузки» респираторной мускулатуры, увеличения альвеолярной вентиляции, регуляции тонуса сосудистой системы и коррекции признаков эндотелиальной дисфункции сосудов, а также эффективной борьбы с ишемией внутренних органов и тканей человеческого организма за счет улучшения транспорта кислорода и его утилизации, коррекции метаболических нарушений, достижения положительной динамики в виде уменьшения проявлений дыхательной недостаточности и повышения толерантности к физической нагрузке.

Известен патент RU 2784998 «Способ лечения дыхательной недостаточности (гипоксемии) больных, переносивших инфекцию вирусом sars-cov-2».

Способ заключается в том, что в протокол лечения COVID-19 включают ингаляцию термической смесью гелия и кислорода, состоящей из концентрации гелия от 50 до 79 об.% и кислорода от 21 до 50 об.%, при температуре в пределах от 55 до 75°С длительностью до 30 минут в сутки. Дополнительно через носовую канюлю проводят ингаляцию оксида азота в дозе 75-80 ppm по 90 минут в сутки, а затем по 90 минут в сутки ингалируют аэрозольную смесь водяного пара с химически активным водородом, причем концентрация последнего в смеси составляет от 0,1 об.% до 0,3 об.%. Все ингаляции проводят в течение не менее 10-14 дней. Использование изобретения позволяет эффективно бороться с ишемией внутренних органов и тканей человеческого организма за счет того, что ингаляция термической смесью гелия и кислорода улучшает транспорт кислорода к тканям, аэрозоль с атомарным водородом уменьшает проявления гипоксемии, повышает толерантность к физической нагрузке, снижает эндотелиальную дисфункцию.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ по патенту RU 2784998, по которому общими признаками являются:

- гипоксическое воздействие на организм человека газовой смесью с определенным содержанием кислорода.

- ингалирование через носовую канюлю аэрозольно смеси водяного пара с молекулярным водородом.

Техническая проблема, на решение которой направлена разработка способа превентивно-профилактического и модулирующего воздействия на человека является обеспечение снижения уровня активных форм кислорода в организме, которые повышают образование факторов окислительного стресса и маркеров воспаления, с одновременным увеличением доли антиоксидантных маркеров.

Техническим результатом является уменьшение количества свободных наиболее активных радикалов (гидроксильный радикал, пероксинитрит) в организме человека, избыток которых лежит в основе окислительного стресса, при котором повреждаются все компоненты клеток. Окислительный стресс лежит в основе преждевременного старения, развития большинства неинфекционных заболеваний.

Количество свободных радикалов связано с ухудшением мозговых процессов (нейропротекторное действие, стимуляция роста нервных клеток и новых синапсов, а также увеличение маркеров синаптической пластичности (например, нейрогенез гиппокампа) при использовании ГС (газовых смесей), в кратковременном режиме в широкой практике восстановительной и профилактической медицины.

Техническая задача решается и технический результат достигается тем, что разработанный способ адаптационно-восстановительного тренирующего и регулирующего воздействия на человека реализуют путем воздействия на участников исследования при подаче газовой смеси (ГС) с концентрацией кислорода 11-16 об.%, и скоростью подачи указанной газовой смеси 45-52 л/мин.

Одновременно с подачей кислородо воздушной ГС смеси начинают подавать молекулярный водород 100% со скоростью 1 - 2 л/мин. Водород подается непрерывно, а концентрацию кислорода в газовой смеси снижают до 6-8 об.%, при этом скорость подачи кислорода постепенно снижают до 20 л/мин. При этом концентрация водорода достигает 3-4 об.% в общем объеме всей газовой смеси. Непрерывно измеряют сатурацию при воздействии газовой смеси и при ее уменьшении до 80 - 75% автоматически подается кислород до 21% ной концентрации и достижения сатурации и чистоты сердечного пульса до исходных значений до гипоксии.

Процедуры проводят с использованием устройств в виде специальных ингаляторов или «ингаляционных систем», при котором воздействие ГС на участников исследования осуществляется путем дыхания через респираторную маску и в сочетании с подачей ингаляционного водорода с помощью канюли,

- на человека воздействуют гипоксической нормобарической искусственной газовой смесью с параллельной подачей водорода;

- способ заключается в глубоком одновременном воздействии заявленной газовой смеси на организм через органы дыхания, обеспечивающем эффективное воздействие на молекулярно-клеточном уровне.

В таблице 1 приведены параметры режима подачи газовой смеси при воздействии на организм человека.

Таблица 1

Действие Наименование газа Количественный состав,
% Скорость подачи,
л/мин Концентрация H в ГС, об.% Сатурация,
% Количество свободных радикалов в организме, FORT Оксидативный стресс,
тест FORD FORD/
FORT 1 O₂ 11-16 45-52 0,1-0,3 95-90 1.85 ±0.31 1.33 ± 0.10 0,71 H 100 1-2 2 O₂ 6-8 20 3,0-4,0 80-75 H 100 1-2 3 O₂ 21 20 0,1-0,3 86-98 H 100 1-2

Для оценки биологического ответа организма на действие гипоксических тренировок была выбрана антиоксидантная система организма. В связи с чем первым и наиболее важным шагом является оценка статуса ОС (оксидативный стресс). Для этого необходимо измерить уровни СР (свободных радикалов) и АОС (антиоксидантная способность организма).

Для оценки ОС использован портативный анализатор FORM Plus позволяющий выполнять количественные экспресс-определения в образцах цельной крови (содержание свободных радикалов (тест FORT), общую антиоксидантную способность (тест FORD), уровень мочевой кислоты, гемоглобина, гематокрит).

Для расчета статус ОС участники исследованияа, были проведены анализы FORT (определение свободных радикалов СР) и FORD (определение антиоксидантной способности). Анализ полученных результатов FORT и FORD позволил оценить состояние участники исследованияа и выбрать оптимальный курс действий.

Образование АФК является основным феноменом in vivo, который точно регулируется и обусловливает нормальный клеточный метаболизм. Изучение патологического влияния активных метаболитов кислорода началось во второй половине ХХ столетия. Тот факт, что АФК образуются не только в клетках со сниженным количествам кислорода, но и во всех аэробных клетках, не позволял напрямую связывать избыток АФК с развитием патологических процессов. Считается, что важную роль в патогенезе послеоперационных осложнений и полиорганной дисфункции/недостаточности играет оксидативный стресс (ОС) - токсическое действие свободных радикалов, которые чрезмерно продуцируются митохондриями. [1]

Для большинства заболеваний окислительный стресс является следствием основной патологии; неконтролируемое распространение токсичных радикалов вызывает больше клеточных повреждений, чем основное заболевание. Этот стресс участвует в возникновении генерализованных изменений проницаемости капилляров и тканевой диффузии, что характерно для полиорганной недостаточности.

В нормальных физиологических условиях небольшие количества кислорода, потребляемого митохондриями, постоянно конвертируются в супероксид-анионы, перекись водорода и гидроксильные радикалы. Избыточная продукция этих радикалов является фактором повреждения, и на этот счет в клетке имеется естественная антиоксидантная система. Она представлена ферментами, среди которых важное значение имеют Mn2+- и Cu2+-зависимые супероксид-дисмутазы (СОД), глютатион пероксидаза (ГПО), глютатион-редуктаза (ГР) и каталаза (КАТ). СОД конвертирует супероксиданионы в перекись водорода, которая затем трансформируется в воду другими ферментами - глутатионпероксидазой (ГПО), каталазой (КАТ). [2]

Окислительный стресс в организме человека развивается системно в несколько этапов с нарастанием в итоге концентрации свободных радикалов (активных форм кислорода, Н2О2 и др.) и провоцировании ими воспалительного процесса, аутофагии. Именно на изучении последствий, которые развиваются у больных при накоплении продуктов окислительного стресса, сосредоточено основное внимание ученых.

В литературе доминирует позиция о ключевой роли в развитии окислительного стресса повреждения биомембран. Дальнейший ход реакции может иметь два пути: первый связан с активацией образования свободных радикалов, которые способны как ингибировать действие ферментов, так и активировать перекисное окисление липидов; второй же путь связан со снижением активности антиоксидантной системы, который также приводит к активации перекисного окисления липидов. Несмотря на то что свободнорадикальные процессы являются типовыми при различных патологических состояниях, механизмы их развития могут иметь особенности.

Так, при сахарном диабете второго типа возникают серьезные сосудистые поражения вследствие накопления продуктов свободнорадикального окисления. Сосудистые осложнения могут значительно усугублять течение сахарного диабета, вовлекая в патологический процесс все органы и системы. При сахарном диабете повреждению эндотелия сосудов и впоследствии развитию эндотелиальной дисфункции может способствовать увеличенное количество активных форм кислорода (АФК). Баланс между эндотелий-зависимыми расслабляющими факторами и эндотелий-зависимыми факторами констрикции имеет решающее значение для контроля местного тонуса и функции сосудов в нормальных условиях.

Экспериментальные данные показали, что АФК играют важную роль в патофизиологии гипертонии. Сосудистая сеть является богатым источником НАДФН-оксидазы, которая производит большую часть активных форм кислорода и играет важную роль в дисфункции почек и повреждении сосудов.

Недавние исследования показали, что окислительный стресс является важным фактором повреждения эндотелия при артериальной гипертонии, будучи связанным с повышенным продуцированием прооксидантов, таких как супероксиданион, перекиси водорода, снижением синтеза оксида азота и пониженной биодоступностью антиоксидантов.

Установлено, что окислительный стресс связан с эндотелиальной дисфункцией, воспалением, гипертрофией, апоптозом, миграцией клеток, фиброзом и ангиогенезом в связи с ремоделированием сосудов при гипертензии.

Развитие окислительного стресса при острых воспалительных реакциях отличается скоростью накопления и чрезмерным повышением концентрации метаболитов, когда организм не успевает мобилизовать собственный антиоксидантный резерв.

В ряде случаев происходит появление определенных метаболитов, которые изменяют состояние белков семейства TGF-β, повышают концентрацию белка активина, что в свою очередь способствует развитию воспалительных реакций, дальнейшему усугублению окислительного стресса, гиперактивации иммунной системы.

На ранних стадиях воспалительного процесса в организме возрастает концентрация провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины IL-6 и IL-1β (факторы иммунного ответа). Впоследствии включается другая группа цитокинов (IL-2, IFN-γ (интерфероны типа II). [3]

Окислительный стресс может вызвать болезни глаз (катаракта, отслоение сетчатки) почечную недостаточность, болезни кожи (дерматит, псориаз), болезни сердца (инфаркт), болезни суставов, болезни легких (бронхиальная астма), болезни мозга (инсульт, болезнь Паркинсона), болезни сосудов (атеросклероз, гипертоническая болезнь), болезни желудка и кишечника.

Интервальная гипоксическая тренировка (ИГТ) обеспечивает возможность целенаправленно дозировать силу стимула и амплитуду флуктуаций гипоксической смеси. Цель ИГТ - вызвать развитие общих неспецифических реакций, которые соответствуют симптомокомплексу интегральной неспецифической адаптационной реакции активации или тренировки, описанной и изученной Ростовскими учеными Гаркави Л.Х., Уколовой М.А., Квакиной Е.Б., Кузьменко Т.С. и Шихляровой А.И. [4,5].

Уровни водорода в крови и тканях достигают насыщения в течение 2 или 3 минут после начала вдыхания газообразного водорода. Уровень газообразного водорода в крови достигает 3,0-4,0% в ГС после вдыхания. На насыщение артериальной крови кислородом не влияет, потому что газообразный водород не связывается с гемоглобином, а артериальное давление и частота пульса также не меняются в условиях устойчивого состояния. После прекращения ингаляции уровень газообразного водорода в крови быстро снижается, поскольку он выводится из легких.

Способ осуществляют следующим образом.

Участники исследования находятся в положении лежа на специальной кушетке. Аппаратное обеспечение процедуры гипокситерапии сочетанной с подачей ингаляционного водорода представлено специальными ингаляторами или «ингаляционными системами». Воздействие газовой смеси на участники исследованияа осуществляется путем дыхания через респираторную маску, (в сочетании с подачей ингаляционного водорода с помощью канюли). Оборудование имеет возможности: 1. Осуществлять поддержание концентрации молекулярного водорода во вдыхаемом воздухе в пределах 0.3-4 об.%. 2. Функция автоматизированной тренировки по методу биологической обратной связи (контроль пульса и сатурации). Установка и дальнейший контроль перечисленных параметров может осуществляется предварительно, а также непосредственно во время тренировки, с возможностью изменения интенсивности.

Гипоксические газовые смеси с одновременным применением водородной терапии поступают участнику исследования через маску и создаются аппаратом OXYTERRA, ООО "Окситерра", оснащенной, газоанализатором (Oxybabymed WITT (Германия)), пульсоксиметром для регистрации санутарации SaO2 и динамики изменений ЧСС.

Перед началом тренировки испытуемому проводят гипотест для определения индивидуальной чувствительности к гипоксии, путем проведения 15-минутного гипоксического теста (подача через маску смеси с 11% O2) с определением индивидуальных значений степени снижения сатурации SaO2 и повышения частоты сердечных сокращений ЧСС. Согласно полученным данным, аппарат автоматически рассчитывает рекомендуемую концентрацию кислорода для последующей гипоксической тренировки.

Процедуры тренировки начинаются с подачи гипоксической смеси с 11-16 об.%-содержанием кислорода, скорость подачи газовой смеси 45-52 л/мин, экспозиция - 3 минуты. Далее запускается подача водорода через носовую канюлю, 100% (H2) со скоростью 1- 2 л/мин, автоматически в гипоксической смеси уровень кислорода снижается до 6-8об.% (O2) - до достижения сатурации SaO2 индивидуального минимума или ЧСС - индивидуального максимума (какое событие наступит быстрее). Водород через канюлю подается испытемому непрерывно, на протяжении всей тренировки, а концентрация кислорода в газовой смеси в это время начинает снижается до 6-8 об.% и скорость подачи тоже постепенно снижается до 20 л/мин. Концентрация водорода достигает 0,3% в общем объеме газовой смеси. Далее содержание кислорода в газовой смеси повышают до 21% (O2) - до достижения SaO2 и ЧСС исходных (до гипоксии) значений. Длительность индивидуально дозируемого гипоксического воздействия варьирует от 5 до 10 минут, это обеспечивает функция «Биофидбэк» - автоматизированная тренировка по методу биологической обратной связи (контроль пульса и сатурации), которая реализуется путем, непрерывного измерения сатурации при воздействии газовой смеси и при ее уменьшении до 80 - 75 об.% автоматически подается нормоксия 21% (O2).

Один цикл может составлять 40-60 минут. В течение процедуры проводят 4-5 таких циклов. Всего рекомендуется проведение 10-15 процедур через день, тренировку можно продлять до 18-21 процедуры.

Данный способ апробирован в рамках реализации программы медицинской реабилитации для организма людей, переболевших COVID-19.

В исследовании приняли участие 25 человек, в том числе 15 женщин и 10 мужчин. Все исследуемые испытывали трудности самообслуживания, отмечали нарастание слабости от минимальной двигательной активности, в том числе и вертикализации. Занятия с участниками исследования проводились очно в условиях стационара. Курс реабилитации интервальной нормобарической гипокситерапии с применением водородотерапии, состоял из 21 сеанса, общей длительностью 21 день через день. Переход на более сложные уровни нагрузок в процессе проводимых занятий выполняли только в случае стабилизации показателей SpO2, ЧСС, частоты дыхания (ЧД), лабораторных показателей оксидативного стресса (FORD). Во время тренировок не допускали падения сатурации более чем на 3% от исходного, а в случае возникновения одышки выполняли паузу, используя в перерыве диафрагмальное дыхание.

Курс интервальной нормобарической гипокситерапии сочетанный с ингаляцией водородом состоял из 21-го сеанса. В каждом сеансе участники исследования чередовал дыхание гипоксическими (7 мин) и нормоксическими смесями (7 мин), на 3-ей минуте к гипоксии подключалась подача ингаляционного водорода через специальную канюлю, длина экспозиции 60 мин. Концентрация кислорода планомерно снижалась при условии стабилизации основных физиологических показателей. Первую неделю (7 дней) - 7 сеансов, через день, содержание кислорода в гипоксической газовой смеси составляло не менее 16%, на второй неделе, начиная с 8 дня гипоксических тренировок концентрацию кислорода в смеси снижали до - 13%, далее на оставшиеся семь дней затем - 11%. Обязательным является проведение гипоксических тренировок в первую половину дня, до 13.00, таким образом достигается максимальная чувствительность организма испытуемых к гипоксии.

Для контроля эффективности проводимой реабилитации использовали измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания (ЧД) и SpO2 (пульсоксиметр Aiqura AD-805, производства КНР) и ОС (оксидативного стресса) с использованием портативного анализатора FORM Plus позволяющий выполнять количественные экспресс-определения в образцах цельной крови (измеряли содержание свободных радикалов (тест FORT), общую антиоксидантную способность (тест FORD) до, в процессе и после курса.

В таблице 1 представлены статистические данные динамики ЧСС, сатурации (SpO2), частоты дыхательных движений (ЧД) и показателей оксидативного стресса (FORD). Статистическая обработка результатов проводилась в соответствии с правилами математической статистики с использованием программ Microsoft Excel и Statistica 6.0 for Windows. При проведении параметрического анализа использовался парный и непарный t-критерий Стьюдента. Все численные данные представлялись в виде среднего арифметического значения и стандартной ошибки среднего (М±m). Различия считались статистически значимыми при р<0,05 (таблица 1).

Определялась достоверная положительная динамика показателей ЧСС и SpO₂, в связи с чем решено было использовать их непосредственно в качестве показателей БОС.

Таблица 2. Анализ динамики физиологических показателей испытуемых

Показатели До воздействия После воздействия ЧСС 95,40 ±1,01 82,5±1,33* SpO₂ 91,00±1,50 98,00±1,24* ЧД 21,2±2,42 16,00±1,20* Уровень, FORD, ммоль/л
(Trolox) 1,05±0,21 1,64±0,22* Уровень, FORT, ммоль/л
(H₂O₂) 2,60±0,16 2,14±0,12* FORD/FORT 0,4±0,22* 0,76±0,22*

* - различия достоверны по сравнению с данными до гипокситерапии и лечения при р<0,05.

Были проанализированы значения FORD в образцах, взятых у 25 испытуемых значения FORT после воздействия составило 2,14±0,12 ммоль/л H2O2 что достоверно ниже чем до проведения цикла тренировок, в связи с чем можно сделать вывод о выраженном антиоксидантном эффекте. Измерение продукции активных форм кислорода и антиоксидантной способности крови позволяет производить прямую оценку напряженности оксидативного стресса. Множественный линейный регрессионный анализ показал, что ЧСС (82,5), ЧД (16), SpO2 <98% (p<0,001) и постковидного состояния были независимыми предикторами значений FORT в сыворотке крови. FORT - это простой инструмент для оценки циркулирующих АФК в обычной клинической практике. Окислительные состояния, являются основными факторами, определяющими показатели FORT для испытуемых, переболевших COVID-19.

Предварительные экспериментальные исследования показали, что применение для тренировки кроликов режима гипоксия + водородотерапия (экспозиция 60 минут) в сравнении с традиционным режимом интервальной гипоксически-нормоксической тренировки оказывает более выраженные антиоксидантные эффекты. В качестве количественных маркеров для ПОЛ являются: диеновые конъюгаты и малоновый диальдегид. Изменения антиоксидантной защиты наблюдали за счет изменения реакции ферментов каталазы и супероксиддисмутазы (СОД).

Исследования проводили на кроликах-самцах весом 2,3-3 кг. Действие интервальной гипоксически-нормоксической тренировки + водородотерапию моделировали на установке для гипокситерапии «Гипо-Окси» фирмы Oxyterra (Россия). Гипоксические периоды чередовались с нормоксическими (21% О2). Сеанс воздействия длился по 60 мин ежедневно в течение 21 дня в утренние часы (с 11 до 13). Контрольные и экспериментальные группы животных включали до 10 особей.

1 - контрольная группа- 1(отсутствие воздействия)

2 - гипоксия + водородотерапия

3 - контрольная группа- 2 (отсутствие воздействия)

4 - традиционный режим интервальной гипоксически-нормоксической тренировки.

Было показано, что после трехдневного периода воздействия концентрация диеновых конъюгатов (ДК) повышается на 35%, аналогичные изменяя происходят и с малоновым диальдегидом (МД). После недельного цикла воздействия было отмечено, что концентрации ДК снижалась на 20% и МД - на 13% (Р<0,05). Кроме того, отмечено что и в дальнейшем динамика изучаемых показателей имела отрицательную тенденцию (фиг. 1 - Концентрация ПОЛ в плазме крови (нмоль/мл) кроликов в условиях воздействия интервальной гипоксически-нормоксической тренировки в сравнении с интактными животными (к), нмоль/мл). Данные изменения можно связать с значительными перестройками в организме самцов кроликов, в частности метаболизмом, которые также тесно взаимосвязаны с кровеносной, эндокринной, иммунной системами и как следствие с изменением биохимического статуса организма.

В ходе проведенного анализа концентрации продуктов ПОЛ в плазме крови самцов кроликов, было отмечено, что на первые сутки воздействия произошло достоверное увеличение уровня ПОЛ, однако на третьи сутки тренировки отмечено значительное снижение диеновых конъюгатов на 45%, а малонового диальдегида на 11% (Р<0,05), (фиг. 2-Концентрация ПОЛ в плазме крови (нмоль/мл) кроликов в условиях воздействия интервальной гипоксически-нормоксической тренировки и водородотерапии в сравнении с интактными животными (к), нмоль/мл). После недельного периода воздействия наблюдалось тенденция к уменьшению продуктов ПОЛ, а спустя две недели после проведения тренировок их концентрация оказалась равной исходному уровню, таким образом, она выходит на нормальный уровень.

Качественный анализ картины влияния ИГТ на процессы ПОЛ был произведен благодаря изучению концентрации антиоксидантных ферментов в плазме крови. Было отмечено, что у самцов после недельного периода тренировок произошло достоверное увеличение СОД (фиг. 3-Активность антиоксидантных ферментов в плазме крови на протяжении 21-дневного цикла ИГТ самцов кролика, у.е./мл) по отношению к контролю более чем в 1,5 раза (Р<0,05). Далее после двухнедельного периода было отмечено уменьшение содержания фермента на 25% по отношению к предыдущему значению (спустя 7 дней), на 21-е сутки и по завершению курса содержание СОД приравнивается контрольным значениям. Содержание фермента каталазы в крови было обнаружено в следовых количествах, однако наивысшее концентрация было отмечена спустя неделю и двухнедельный период воздействия ИГТ+В. Динамика увеличения ферментативной активности, может быть вызвана запуском адаптационных путей, что и происходит в первые дни воздействия ИГТ+В на организм и отражается в увеличении количества свободно-радикальных соединений, которые необходимо утилизировать естественными антиоксидантами.

У самцов в ходе цикла ИГТ+В наблюдается увеличение активности СОД на протяжении двухнедельного периода, на 21 сутки был показано уменьшение СОД на 20% по отношению к предыдущему измерению (фиг. 4-Активность антиоксидантных ферментов в плазме крови на протяжении 21- дневного цикла ИГТ+В самцов кролика, у.е./мл), однако показатель превышал контрольные значения на 35% (Р<0,05). Таким образом, скорость активности каталазы статистически значимо не изменялась.

Вывод: Было показано, что концентрация фермента супероксиддисмутазы у самцов кроликов достоверно повышалась на третьи сутки воздействия ИГТ +В, с последующим снижением, в 2 раза спустя двухнедельный период, также было отмечено, что активность фермента каталазы изменялась с периодичностью в семь дней. На основе данного исследования тренировки интервальной гипоксически-нормоксической тренировки и водородотерапии (ИГТ+В) оказались эффективными in vivo. Этот механизм позволяет считать ИГТ+В, воздействующим на живой организм, терапевтический эффект, направленный на раскрытие мощного антиоксидантного резерва организма.

Анализ показателей определяющих антиоксидантную активность организма (FORD/FORT, малоновый диальдегид, диеновые конъюгаты) выявил положительную динамику в 97,5±5% случаев при использовании предлагаемого способа активации резервных возможностей в период реабилитации организма.

Предложенный метод, представляет собой комплексный подход, направленный на повышение адаптационных возможностей организма и физической работоспособности. Его ключевое преимущество заключается в том, что он не вызывает побочных реакций, в отличие от многих фармакологических препаратов, которые часто применяются для достижения подобных результатов. Представленный способ основан на неинвазивных и немедикаментозных принципах, что делает его более безопасным и доступным для широкого круга людей. Его основная задача - быстро и эффективно восстанавливать функциональные резервы организма, которые могут быть истощены в результате экстремальных физических и психологических нагрузок.

Важно отметить, что под «предельными допустимыми нагрузками» могут подразумеваться различные условия:

* **Подготовка к соревнованиям:** Спортсменам требуется максимальная работоспособность, и данный метод может быть полезен для быстрого восстановления после интенсивных тренировок.

* **Экстремальные условия:** Пожарные, спасатели, военные, и другие люди, чья работа сопряжена с риском и требует высокой выносливости, могут получить от этого метода значительную пользу.

* **Реабилитация после травм и респираторных заболеваний:** В некоторых случаях этот метод может способствовать более быстрому и полному восстановлению после травм и операций, и перенесенных заболеваний верхних дыхательных путей.

Этот метод повышает адаптационные возможности и восстанавливает функциональные резервы организма за счет сокращения содержания в организме активных форм кислорода, и продуктов перекисного окисления, что было отражено выше в исследованиях (значения FORT после воздействия составило 2,14±0,12 ммоль/л H2O2 что достоверно ниже чем до проведения цикла тренировок).

Проведенные клинические исследования подтверждают эффективность и безопасность данного метода.

В реальной жизни данный метод может активно применяться для восстановления организма человека после таких заболеваний как COVID-19, а применение сочетанного воздействия гипоксии (ИГТ) с водородтерапией приносит максимальную пользу.

Литература

1. Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, Watanabe M, Nishimaki K, Yamagata K, Katsura K, Katayama Y, Asoh S, Ohta S. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med. 2007 Jun;13(6):688-94. doi: 10.1038/nm1577

2. Barancik M., Kura B., LeBaron T.W. et al. Molecular and cellular mechanisms associated with effects of molecular hydrogen in cardiovascular and central nervous sys- tems // Antioxidants (Basel). 2020. V. 9. No 12. P. 1281. https://doi.org/10.3390/antiox9121281

3. Mallet RT, Manukhina EB, Ruelas SS, Caffrey JL, Downey HF. Cardioprotection by intermittent hypoxia conditioning: evidence, mechanisms, and therapeutic potential. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2018 Aug 1;315(2):H216-H232. doi: 10.1152/ajpheart.00060.2018.

4. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С., Шихлярова А.И. Антистрессорные реакции и активационная терапия. Реакция активации как путь к здоровью через процессы самоорганизации. - Екатеринбург: Филантроп, 2003 г. Ч. 2. 336 с.

5. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2009. Т. 147. №4. С. 380-384 Лукьянова Л.Д., Германова Э.Л., Копаладзе Р.А.

Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к восстановительной медицине. Может применяться для повышения адаптационных возможностей человека с помощью гипоксического воздействия на организм. Способ осуществляют в первой половине дня. Обязательным условием является непрерывное измерение сатурации кислорода и частоты сердечных сокращений (ЧСС) до и во время проведения воздействия. Пациенту подают гипоксическую газовую смесь с концентрацией кислорода 11-16%, соблюдают скорость подачи 45-52 л/мин с экспозицией 3 минуты. Далее через носовую канюлю непрерывно подают 100% водород со скоростью 1-2 л/мин, снижая скорость подачи гипоксической смеси до 20 л/мин с временем воздействия от 5 до 10 мин. При уменьшении сатурации до 80-75% автоматически увеличивают концентрацию кислорода до 21% до достижения сатурации кислорода и ЧСС исходных значений. Продолжительность одного цикла воздействия, включающего попеременное дыхание гипоксической газовой смесью и смесью с водородом, составляет 40-60 мин, одна процедура состоит из 4-5 циклов воздействия. Проводят от 10 до 21 процедуры через день. Для осуществления способа используют ингаляторы, при которых воздействие гипоксической смесью совершают путем дыхания через респираторную маску в сочетании с подачей 100% водорода с помощью канюли. Способ повышает адаптационно-восстановительные способности организма, не вызывает побочных реакций. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1. Способ адаптационно-восстановительного воздействия на организм человека гипоксической газовой смесью, включающий непрерывное измерение сатурации кислорода и частоты сердечных сокращений (ЧСС) до и во время проведения воздействия, при этом осуществляют в первой половине дня подачу пациенту гипоксической газовой смеси с концентрацией кислорода 11-16% при скорости подачи газовой смеси 45-52 л/мин с экспозицией 3 минуты, далее через носовую канюлю непрерывно подают 100% водород со скоростью 1- 2 л/мин, при этом скорость подачи гипоксической газовой смеси снижают до 20 л/мин с временем воздействия от 5 до 10 минут, при уменьшении сатурации до 80-75% автоматически увеличивают концентрацию кислорода до 21% до достижения значения сатурации кислорода и ЧСС исходных значений, при этом продолжительность одного цикла воздействия, включающего попеременное вдыхание гипоксической газовой смесью и смесью с водородом, составляет 40-60 минут, одна процедура состоит из 4-5 циклов воздействия, проводят от 10 до 21 процедуры через день.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процедуры проводят с использованием ингаляторов, при которых воздействие гипоксической газовой смесью на организм человека осуществляют путем дыхания через респираторную маску, в сочетании с подачей 100% водорода с помощью канюли.