Obrazovatel'nyy kurs «Gipoksicheskaya trenirovka»

Abstract

Full Text

Журнал «Физиотерапия, бальнеология и реабилитация», ФГБУ «Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации и Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина Федерального агентства научных организаций представляют дистанционный образовательный курс «Гипоксическая тренировка», подготовленный компетентными специалистами направления. Заочные занятия будут вести О.С. Глазачев, профессор, д-р мед. наук, заведующий лабораторией «Здоровье и качество жизни студентов» Научно-исследовательского центра Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, визит-профессор Университета Инсбрука (Австрия), медицинского факультета Университета Нови Сад (Сербия), Городского университета Дублина (Ирландия); И.Е. Зеленкова, канд. мед. наук, ведущий специалист Инновационного центра Олимпийского комитета России, обеспечивает научно-методическое сопровождение сборных команд России при подготовке к Олимпийским Играм, врач спортивной медицины Международного Олимпийского комитета. Ведущий рубрики - О.В. Кубряк, канд. биол. наук, заведующий лабораторией физиологии функциональных состояний человека НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина. Каждое занятие состоит из краткой лекции и контрольных вопросов. Отличительной особенностью предлагаемого дистанционного курса является его мультидисциплинарный характер, особенно актуальный при проведении реабилитационной работы. Форма: • заочный дистанционный курс - в каждом выпуске журнала в 2017 г. в рубрике «Университет реабилитации» публикуются материалы очередного занятия и вопросы к нему. Участник курсов присылает ответы электронной почтой на адрес: r@nphys.ru (в теме письма указывать «КУРС-2017»). Диплом: • выдается диплом об участии всем успешно ответившим на вопросы в случае соблюдения условий участия. Условия участия: • подписаться на журнал «Физиотерапия, бальнео-логия и реабилитация» на 2017 г., печатный или электронный вариант (от физического или юридического лица). Одна подписка (один комплект журналов) позволяет получить один диплом. Электронная подписка в РИНЦ (www.elibrary.ru) доступна в любое время; • зарегистрироваться в качестве участника. Для этого необходимо отправить отсканированную копию квитанции о подписке на журнал «Физиотерапия, бальнеология и реабилитация» электронной почтой на адрес r@nphys.ru. В письме разборчиво указать фамилию, имя, отчество, квалификацию (по диплому), специальность, место работы, контактный телефон, почтовый и электронный адрес. В теме электронного письма написать: «КУРС-2017»; • прислать ответы на вопросы ко всем занятиям 2017 г. до 15 января 2018 г.; • следить за актуальной информацией, уточнением условий в журнале «Физиотерапия, бальнеология и реабилитация» и на сайте журнала http://www.medlit.ru/journal/614; • курс рассчитан на специалистов, имеющих высшее медицинское или медико-биологическое образование, а также на студентов старших курсов высших учебных заведений биомедицинского профиля. Занятие № 2. Гипоксические тренировки: классификация, виды и особенности методов. Интервальные гипоксические тренировки Под гипоксическими тренировками понимают проживание (сон), временное помещение человека в условия средне- и высокогорья или выполнение им физических упражнений при вдыхании воздуха со сниженной (относительно нормальных значений кислорода на уровне моря) концентрацией О2 в целях преакклиматизации к высоте, тренировки физической выносливости и повышения спортивных результатов, оздоровления (в широком смысле). Применение методов адаптации к гипоксии в комплексном лечении пациентов с конкретными нозологическими формами называется гипокситерапией. Поиск решений конкретных задач применения гипоксических воздействий в разных целях, например у спортсменов в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости в условиях естественного среднегорья, интенсифицировал развитие данного направления и обусловил многообразие подходов к организации гипоксических тренировок (рис. 1). Рассмотрим подробнее каждый из представленных подходов, его преимущества и ограничения. 1. Первым из предложенных методов потенцирования позитивных эффектов адаптации к гипоксии является подход «жить высоко - тренироваться высоко» (ЖВТВ) - длительное/многодневное пребывание в условиях естественной гипобарической гипоксии (ГГ) (санатории и тренировочные спортивные базы низко- и среднегорья). Данная методика была обоснована и предложена в целях реабилитации пациентов с бронхолегочной патологией, а также психическими расстройствами. В современных условиях широко практикуется выезд в зоны естественного среднегорья на санаторно-курортное лечение пациентов с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, дыхательной систем, аллергическими заболеваниями, болезнями желудочно-кишечного тракта и др. Регулярные учебно-тренировочные сборы на базах в условиях естественного среднегорья также систематически применяются для подготовки спортсменов к предстоящим соревнованиям как в горной местности, так и на равнине (целенаправленно они были начаты при подготовке к Олимпийским играм в Мехико, 1968). Накопленный опыт исследований физиологических механизмов адаптации к гипоксии среднегорья позволил описать основные фазы процесса приспособления к дефициту О2: острая (2-5 дней), переходная (до 2 нед) и устойчивая (3-4 нед) адаптация, вариации их продолжительности в зависимости от «высоты» подъема, спортивной специализации и пр. При нахождении человека в условиях естественной или искусственной (в барокамере) ГГ рекомендуемая высота пребывания - более 2000 м, но не более 3000 м над уровнем моря с целью нивелирования симптомов горной болезни и срыва адаптации. Для получения стойких эффектов рекомендуется пребывание в условиях среднегорья от 18-21 сут до 4 нед. Данная методика в основном используется у спортсменов, специализирующихся на видах спорта с преимущественным проявлением выносливости для увеличения их аэробной производительности за счет увеличения кислородной емкости крови (общая масса гемоглобина), объема циркулирующей крови (ОЦК). Однако такой подход имеет и ограничения: необходимость перемещения в условия среднегорья (при естественной гипоксии), дорогостоящая аппаратура в случае моделирования ГГ в барокамерах, требующая постоянного инженерного обслуживания, развитие осложнений и побочных эффектов гипобарии (баротравмы вестибулярного аппарата, повышенное газообразование и пр.). 2. Вторым подходом к гипоксической адаптации стало появление метода «жить высоко - тренироваться низко (на равнине)» (ЖВТН). Смысл его в том, что в ночное время суток (до 12-14 ч) человек находится в условиях ГГ, а днем выполняет физические тренировки в условиях равнины. В первую очередь данная методика была разработана для спортсменов, специализирующихся на видах спорта с преимущественным проявлением выносливости для увеличения кислородной емкости крови, ОЦК и нивелирования отрицательного эффекта длительного гипоксического воздействия - снижения активности Na,K-АТФазы скелетных мышц, что сопровождается иммунодепрессией, снижением мышечной массы и, как следствие, мощности выполняемых нагрузок. В мире насчитывается до 10 природных центров, подходящих для применения данной методики. Из-за организационных сложностей широкое распространение получили методы с использованием искусственного гипоксического воздействия без применения барокамер - нормобарическая гипоксия (НГ). С этой целью применяются гипоксические генераторы в комплекте с гипоксическими тентами, палатками или специально оснащенные комнаты для создания гипоксической среды (содержание О2 12,5-14%). Гипоксические газовые смеси при этом могут создаваться за счет сепарирования воздуха и снижения на выходе концентрации кислорода за счет пропускания его через полимерные мембраны, адсорбции «углеродным ситом», кремнием (цео-литами), разведением воздуха азотом и др. (см. рис. 1). Рекомендуемое время пребывания в условиях НГ - более 10 ч. Преимуществом применения искусственного гипоксического воздействия является возможность подбора индивидуальной «дозы» гипоксического воздействия, что наиболее ценно в клинической практике, медицинской реабилитации. Разработаны минимальные требования и согласованные регламенты для производства гипоксических тентов/комнат с компрессорами, режимов длительности нахождения и тренировок в условиях гипоксии различных групп населения [1, 2]. Появление гипоксикаторов позволило существенно расширить области выполнения гипоксических тренировок, а также разработать различные методики применения НГ. В идентичных условиях кислородного обеспечения, соответствующих высоте 2500-3000 м, эффективность НГ и ГГ как методов лечения заболеваний и коррекции функционального состояния не должна существенно различаться. Данное предположение подразумевает соблюдение одинаковых условий, прежде всего первоначальное использование доз гипоксии, исключающих неблагоприятные реакции срочной стадии адаптации, а также выполнение достаточного количества процедур, которое обеспечивало бы развитие устойчивой формы адаптации. При анализе литературы, посвященной применению гипоксического воздействия в подготовке спортсменов, выявлено сопоставимое действие ГГ и НГ с точки зрения адаптационного ответа, но доза гипоксии при НГ должна быть несколько выше [3]. 3. Естественным развитием подходов к гипоксическим тренировкам стало внедрение метода комбинированного последовательного выполнения физических тренировок в условиях равнины и среднегорья, предусматривающего помещение субъекта на остальное время суток в условия гипоксии: «жить высоко - тренироваться низко и высоко» (ЖВТНВ). Этот подход ориентирован прежде всего на профессиональных спортсменов, проходящих длительные курсы тренировок и предсоревновательной подготовки (минимально 3-4 нед) в естественных или моделируемых условиях среднегорья. Разработаны и предлагаются технологии комбинирования рассмотренных методов на разных этапах подготовки спортсменов в зависимости от их спортивной специализации [2, 4]. 4. Режим «жить низко - тренироваться высоко» (ЖНТВ) - периодические спортивные тренировки, физические упражнения в гипоксических условиях. Метод представляет собой сочетание действия на организм физической нагрузки и гипоксической стимуляции (при этом моделируются условия высоты 2000-3500 м, что соответствует 13-15% O2 во вдыхаемом воздухе). Пациент или спортсмен выполняет соответственно умеренные или интенсивные (на уровне анаэробного порога) физические нагрузки на тредмиле или велоэргометре, находясь одновременно в гипоксической комнате или получая гипоксическую газовую смесь через маску гипоксикатора (рис. 2 на 3-й стр. обложки). У квалифицированных спортсменов использование режима ЖНТВ не вызывает повышение концентрации эритропоэтина, но активирует негематологические механизмы адаптации к гипоксии: повышение плотности капилляров, содержания миоглобина, цитрат-синтазной активности, транспортера глюкозы ГЛЮТ-4 и пр. Это не всегда сочетается с приростом пиковой физической работоспособности, показателя максимального потребления кислорода (МПК), но приводит к 4-10% роста экономичности выполнения нагрузок. К возможным ограничениям применения режима ЖНТВ можно отнести клаустрофобию при использовании закрытых камер, тентов; необходимость соблюдения требований пожарной безопасности при работе с газовыми баллонами для создания газовых сред с заданными характеристиками; ограничения применения режима для пациентов с ортопедическими проблемами, хроническими субкомпенсированными заболеваниями сердца, легких, когда сочетание гипоксии нагрузки и гипоксической гипоксии может дать негативные эффекты, спровоцировать обострение заболевания. Систематическое применение подходов ЖВТВ и ЖНТВ позволило выявить этапность развития адаптации к гипоксии, описать основные гематологические (рост содержания сывороточного эритропоэтина, ретикулоцитоз, повышение уровня гемоглобина, кислородной емкости крови) и негематологические (ангиогенез, повышение капилляризации мышц, миоглобина, активация транспорта глюкозы, гликолитическая мощность, утилизация липидов, регуляция pH, мощность систем антиоксидантной защиты, повышение буферной емкости мышц, их лактатной толерантности) механизмы развития приспособительных реакций и повышения нагрузочной толерантности (см. занятие «Университета реабилитации» за 2017 г. № 1). Метод ЖНТВ включает несколько подходов к сочетанию нагрузки и гипоксической стимуляции. Активные тренировки (дозированные физические нагрузки) в гипоксии (АТГ) подразумевают сочетание непрерывной гипоксической экспозиции (30-120 мин) с выполнением нагрузки низкой интенсивности на тредмиле или велоэргометре. Важно строго подбирать интенсивность нагрузки и высоту гипоксической экспозиции - уровень насыщения крови О2 не должен опускаться ниже 80%. Такой тип тренировки к гипоксии эффективно применяется в кардиореабилитации для повышения толерантности к физическим нагрузкам. Доказана эффективность АТГ для снижения массы тела и коррекции ключевых кардиометаболических факторов риска, инсулинорезистентности у пациентов с избыточной массой тела, ожирением, метаболическим синдромом [5]. Интервальная гипоксическая экспозиция во время тренировочной сессии (ИГЭТ) - более интенсивный, чем АТГ, метод гипоксической экспозиции: физическая нагрузка умеренной и высокой интенсивности (более 70% уровня МПК) чередующимися интервалами сопровождается дыханием гипоксической газовой смесью. Длительность каждой тренировки - 30-40 мин, тренировочного блока - 2-6 нед. Аналогичным образом высота экспозиции может варьировать в зависимости от уровня работоспособности и индивидуальной чувствительности к гипоксии. Высота экспозиции может достигать 3500 м над уровнем моря, что соответствует 13% О2 во вдыхаемом воздухе. Этот метод более требователен к физическому состоянию занимающегося по сравнению с АТГ, активно применяется в профессиональном спорте и фитнес-индустрии для снижения массы тела, а также подготовки к высокогорным восхождениям. Как вариант сочетания АТГ и ИГЭТ применяется режим интервальной подачи гипоксической газовой смеси (через маску) в момент выполнения спортсменом нагрузки высокой интенсивности и смена на нормоксическую газовую смесь в момент, когда спортсмен выполняет нагрузку низкой интенсивности, - интервальная гипоксическая экспозиция во время интервальной спортивной тренировки (ИГИТ). Сравнительно новым методом, который нашел применение в тренировке спортсменов игровых видов спорта, но также используется в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости, являются повторные спринты в условиях гипоксии (ПСГ). Их выполнение способствует улучшению способности к повторным ускорениям и активно применяется в спорте. В процессе тренировок активируются факторы транскрипции PGC-1a, HIF-1a и др., которые ассоциированы с повышением работоспособности. Такой метод подразумевает выполнение нагрузок высокой интенсивности при дыхании газовой смесью с 14% содержанием O2. При таком типе тренировок спортсмен выполняет серию повторных ускорений: 5 ускорений по 10 с и 20 с отдыха. В одной тренировочной сессии рекомендуется проводить серии таких ускорений с интервалом отдыха 10 мин. На велоэргометре нагрузка 120 Вт. Такой тип тренировки очень требователен к физическому состоянию и может применяться только у спортсменов. Несколько изолированно от всех предыдущих стоит техника адаптации к коротким интервалам выраженной гипоксии (11-12% O2), прерываемым дыханием атмосферным воздухом, - метод пассивных интервальных гипоксических тренировок (ИГТ). ИГТ реализуются исключительно с применением гипоксикаторов, поскольку быстрая смена концентрации O2 в подаваемой для дыхания газовой смеси невозможна в барокамерах, тентах и пр. При работе по данной методике пациент находится в покое (сидя, полулежа) и дышит через маску гипоксической газовой смесью. Циклы гипоксии сменяются циклами дыхания атмосферным воздухом. Соотношение длительности дыхания гипоксической смесью и атмосферным воздухом может варьировать в зависимости от индивидуальной чувствительности к гипоксии (степени десатурации крови в гипоксический интервал не ниже 80%) и может составлять, например, 5 мин дыхания гипоксической смесью с 3-минутным перерывом с повторением таких циклов за одну процедуру 5-8 раз. При использовании данной методики применяются достаточно жесткие режимы гипоксии - 10-12% O2 во вдыхаемом воздухе. По сравнению с методиками ЖВТВ и ЖВТН, когда необходимо длительное пребывание человека в условиях гипоксии, при ИГТ длительность процедуры составляет 60-100 мин/день, на курс 14-30 процедур. В спортивной практике режим ИГТ не нашел широкого применения, поскольку в ряде работ показано, что у спортсменов высокой квалификации при использовании ИГТ прирост аэробной работоспособности незначителен - в пределах 2,5-3,5%. В то же время в клинических и прикладных исследованиях, выполненных в последние 30-35 лет, именно режим ИГТ с дыханием гипоксической газовой смесью в цикличном режиме получил значительное распространение. Установлена эффективность пассивных ИГТ в повышении толерантности к физическим нагрузкам и качества жизни пациентов с сердечно-сосудистой, бронхолегочной патологией, в реабилитации пожилых пациентов с гипертонической болезнью, метаболическим синдромом. Важным моментом в случае применения режимов пассивной ИГТ в цикличном варианте является не только влияние самой гипоксии, но и чередование периодов дозированной гипоксии и реоксигенации (восстановление исходного уровня кислородного снабжения организма на фоне повышенной активности механизмов его транспорта и утилизации за счет предшествующего эпизода гипоксии). В момент реоксигенации (гипероксии) в клетке происходит индукция активных форм кислорода, которые запускают сигнальные каскады синтеза защитных внутриклеточных факторов, в том числе с антиоксидантной функцией, и, как следствие, приводят к формированию стрессиндуцированного ответа. Активация редокс-сигнализации стимулирует факторы транскрипции NF-κB, АР-1, HIF-1a, HIF-3a, которые индуцируют синтез защитных белков - ферментов антиоксидантной защиты, семейства белков теплового шока, Fe-регулирующих белков, ферментов репарации и др. Значимыми в прикладном плане представляются результаты оценки переносимости пациентами процедур ИГТ: побочные эффекты (одышка, учащенное сердцебиение при прохождении первых процедур, головокружение) наблюдались у единичных пациентов, а при небольшом повышении концентрации О2 субъективно неприятные ощущения и негативные симптомы исчезали. При этом гипоксические процедуры не провоцировали ангинальные приступы у пациентов с ишемической болезнью сердца, после инфаркта миокарда, хорошо переносились даже пожилыми людьми (65-85 лет). Рядом специалистов предпринимаются попытки повышения эффективности процедур ИГТ: индивидуальное дозирование гипоксии на основе типа реагирования на гипоксический стимул и уровня функциональных резервов пациента; индивидуализация режимов терапии на основе «дозного» подхода к гипоксии; комбинирование применения гиперкапнических газовых смесей в гипоксический интервал гипоксической тренировки и в период восстановительной реоксигенации, что дает дополнительный стимул для дыхательного и кардиоваскулярного регуляторных центров. Недавно предложен новый подход к повышению эффективности ИГТ, заключающийся в чередовании при процедурах ИГТ коротких гипоксических экспозиций и гипероксических интервалов с подачей в эти периоды через маску газовой смеси с содержанием O2 30-35% (вместо дыхания обычным воздухом). Предложенный метод получил название интервальных гипоксически-гипероксических тренировок (ИГГТ). В пилотных исследованиях в группе спортсменов с синдромом перетренированности, а также в группе кардиологических пациентов после курса процедур ИГГТ отмечены более оперативное восстановление физической работоспособности, нормализация вегетативного баланса, повышение гипоксической толерантности в сравнении с ИГТ. Широкое внедрение разных методов адаптации к гипоксии в современном техническом и технологическом сопровождении открывает новые перспективы в практике спортивной, профилактической и клинической медицины. Гипоксические тренировки могут быть эффективны для повышения кардиореспираторной выносливости и толерантности к физическим нагрузкам пациентов с ортопедической коморбидностью, на начальных этапах реабилитации при наличии у больных высокого и очень высокого риска развития кардиальных событий, в медицинском сопровождении спортсменов с ограниченными возможностями. Дальнейший вектор развития данного направления лежит в области исследования наиболее эффективных режимов комбинирования методов гипоксического воздействия, а также интенсивности нагрузки и степени гипоксического воздействия для различных клинических состояний, профилактических и реабилитационных задач, в спортивной практике [6-8].