По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616.092-001.8:616.91+615.83 DOI:10.33920/med-14-2102-02

Патогенетическое обоснование применения гипо-гипероксической тренировки в лечении и профилактике осложнений коронавирусной инфекции COVID-19

Цыганова Татьяна Николаевна доктор медицинских наук, профессор, научный консультант, ООО «СЕЛЛДЖИМ-РУС»; г. Москва; Е-mail: tanya8279@yandex.ru, ORCID 0000-0001-7351-0579
Фролков Валерий Константинович доктор биологических наук, профессор, старший научный сотрудник лаборатории экологии человека и общественного здоровья, ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА России; г. Одинцово; Е-mail: fvk49@mail.ru, ORCID 0000-0002-1277-5183
Корчажкина Наталья Борисовна доктор медицинских наук, профессор, руководитель научно-образовательного центра, ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»; г. Москва; Е-mail: n9857678103@gmail.com, ORCID 0000-0001-6913-8778

Пандемия коронавирусной болезни 2019 г., ее возбудитель в первую очередь, поражает легочные ткани и нарушает газообмен, что приводит к острому респираторному дистресс-синдрому, системной гипоксии и к повреждению легких. Поиск методов профилактики и реабилитации, особенно после перенесенной пневмонии, вызванной COVID-19, стоит на повестке дня. В настоящее время известно, что для проникновения внутрь клетки легкого или кишечника вирусу COVID-19 нужны определенные условия со стороны клеточных мембран: наличие структур, которые позволяют вирусу «зацепиться» за клетку (ACE2-рецептор), и белковая структура TMPRSS2. Такие коронавирусы, как SARS-CoV и SARS-CoV-2, активируются ферментом TMPRSS2, и, следовательно, ингибиторы этого фермента могут блокировать вирус. Без этих структур проникновение вируса COVID-19 в клетку невозможно. Было установлено, что активация HIF-1 α-сигнального пути в условиях умеренной гипоксии будет уменьшать ACE2 и TMPRSS2 и увеличивать уровни ADAM17 на поверхности альвеолоцитов и, следовательно, уменьшать инвазивность SARS-CoV-2. В результате многочисленных исследований была обоснована возможность использования новой методики: нормобарической интервальной гипо-гипероксической тренировки. Было доказано что АФК, образующиеся при гипоксии-нормоксии, принимают участие в начальных этапах внутриклеточной редокс-сигнализации, запускающей передачу сигнала к клеточному ядру. В результате редокс-сигнализация приводит к насыщению клетки молекулами, повышающими ее защиту от повреждающих воздействий. Именно на этих принципах были сформулированы основные положения создания новой методики и нового поколения гипоксикатора, дающего не только гипоксические, но и гипероксические смеси. Интервальная гипо-гипероксическая тренировка как эффективный неспецифический метод повышения защитных сил организма незаменима не только в профилактике вирусной инфекции, но и в реабилитации после вирусной пневмонии, а также как метод, снижающий тяжесть протекания вирусной инфекции в случае заражения.

Литература:

1. Серебровская З.О., Чонг Э.Ю., Серебровская Т.В., Тумановская Л.В., Лэй Си. Гипоксия, HIF-1α и COVID-19: от патогенных факторов к потенциальным терапевтическим мишеням. Acta Pharmacologica Sinica. М., 2020. С. 1–8.

2. Цюй Е., Ван Б., Мао Дж. Патогенез и лечение цитокинового шторма в COVID-19. J. Infect. 2020; 80: 607–613.

3. Semenza G.L. Perspectives on oxygen sensing. Cell. 1999; 98: 281–284.

4. Semenza G.L. Signal transduction to hypoxia-inducible factor. J. Biochem. Pharmacol. 2002; 64: 993–998.

5. Hoff mann M., Kleine-Weber H., Schroeder S. et al. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell. 2020; 181 (2): 271.

6. Maulik, N. Engelman R.M., Rouson J.A. et al. Ischemic preconditioning reduces apoptosis by up regulating Anti-death gene Bcl-2. Circulation. 1999; 100 (Suppl. 2): 369–375.

7. Paoloni-Giacobino A., Chen H., Peitsch M.C., Rossier C., Antonarakis S.E. Cloning of the TMPRSS2 gene, which encodes a novel serine protease with transmembrane, LDLRA, and SRCR domains and maps to 21q22.3. Genomics. 1997; 44 (3): 48–56.

8. Хосе Р.Дж., Мануэль А. Цитокиновый шторм COVID-19: взаимодействие между воспалением и и коагуляцией // Ланцет. Респир. Мед. 2020; 8: е46–e47.

9. Цюй Е., Ван Б., Мао Дж. Патогенез и лечение цитокинового шторма в COVID-19. J.Infect., 2020; 80: 607–613.

10. Yu J., Yu J., Mani R.S., Cao Q. et al. An integrated network of androgen receptor, polycomb, and TMPRSS2ERG gene fusions in prostate cancer progression. Cancer Cell. 2010; 17 (5): 443–449.

11. Чжоу Ф., Ду Р., Фан Дж. и др. Клинические течения и факторы риска 138 госпитализированных пациентов с пневмонией с COVID-19 в Ухане. Китай: ретроспективное когортное исследование. Ланцет. 2010; 395: 1054–1062.

12. Burtscher M., Pachinger O., Ehrenburg I. Intermittent hypoxia increases exercise tolerance in elderly men with and without coronary artery disease. International Journal of Cardiology. 2004; 96 (2): 247–254.

13. Цыганова Т.Н. Экскурс в развитии науки о гипоксии. Физиотерапевт. 2015; 5: 76–84.

14. Колчинская А.З., Цыганова Т.Н., Остапенко Л.А. Интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте. М.: Медицина, 2003; 407 с.

15. Царегородцев А.Д., Сухоруков В.С. Митохондриальная медицина — проблемы и задачи. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2012; 4 (2): 4–12.

16. Цыганова Т.Н. Автоматизированный анализ эффективности и механизмы действия нормобарической интервальной гипоксической тренировки в восстановительной коррекции функциональных резервов организма. Дисс. ... д-ра мед. наук. М.: 2004; 289 с.

17. Цыганова Т.Н., Прокопов А.Ф. Использование метода гипогиперокситерапии в практике митохондриальной медицины (обзорная статья). Физиотерапевт. 2016; 3: 15–22.

18. Колчинская А.З. Интервальная гипоксическая тренировка — эффективность, механизмы действия. Киев, 1992; 159 с.

19. Архипенко Ю.В. Гипоксия и реоксигенация: плюсы и минусы активации кислорода: мат-лы 2-й Всерос. конф. М., 1999; С. 6–7.

20. Анчишкина Н.А., Жукова А.Г., Бедарева И.В. и др. Роль активных форм кислорода и редокс сигнализации в защитных эффектах адаптации к изменению уровня кислорода. Физиологический журнал. 2008; 54 (2): 12–29.

21. Сазонтова Т.Г., Жукова А.Г., Анчишкина Н.А., Архипенко Ю.В. Фактор транскрипции HIF-la, белки срочного ответа и резистентность мембранных структур в динамике после острой гипоксии. Вестник РАМН. 2007; 2: 17–25.

22. Манухина, Е.Б., Малышев И.Ю. Роль оксида азота в защитных эффектах адаптации. Адаптационная биология и медицина. Под ред. Я. Моравца, Н. Такеда, П.К. Сингала. Нью-Дели: Изд-во «Нароса», 2002; Т. 3, С. 312–327.

23. Common antioxidant enzyme may provide potential treatment for COVID-19 by University of Colifornia, Los Angeles. Advanced materials, 09.2020.

24. Радзиевский П.А. Гипобарическая гипоксическая тренировка в спорте. Автоматизированный анализ эффективности использования адаптации к гипоксии в медицине и спорте. Нальчик, 2001; Т. 1, 185 с.

25. Стрелков Р.Б. Метод повышения неспецифической резистентности организма с помощью нормобарической гипоксической стимуляции. Метод. рекомендации МЗ СССР. М., 1985; 10 с.

26. Цыганова Т.Н. Эффективность интервальной гипоксической тренировки в спорте (обзорная статья). Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2015; 6: 47–54.

27. Безносов С.Г., Огородова Л.М.., Сальникова В.А. Клиническая оценка метода ИГТ в комплексной терапии бронхиальной астмы у детей. J. Hypoxia Medical. 1994; 2: 59–66.

28. Борукаева И.Х., Цыганова Т.Н. Комбинированное применение гипокситерапии и оксигенотерапии в санаторно-курортном лечении бронхиальной астмы. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2012; 4: 10–14.

29. Хэ Г., Хан Й., Фанг Q. и др. Кислородная терапия назальной канюли у пациентов с тяжелой коронавирусной болезнью 2019 (COVID 19). Клинический опыт. 2020; 49: 232–239.

30. Haider T., Casucci G., Linser T. et al. Interval hypoxic training improves autonomic cardiovascular and respiratory control in patients with mild chronic obstructive pulmonary disease. J. Hypertens. 2009; 27 (8): 115–124.

31. Сазонтова Т.Г., Анчишкина Н.А., Жукова А.Г. и др. Роль активных форм кислород и редокссигнализации в защитных эффектах адаптации к изменению уровня кислорода. Фiзiологiчний журнал. 2008; 54 (2): 12–29.

32. Arkhipenko Y., Vdovina I., Kostina N., Sazontova Т., Glazachev O. Adaptation to interval hypoxia-hyperoxia improves exercise tolerance in professional athletes: experimental substantiation and applied approbation. European Scientifi c Journal. 2014; 10: 135–154.

33. Sazontova T.G., Zhukova A.G., Anchishkina N.A., Arkhipenko Yu.V. HIF-la Transcription Factor and Urgent Response Proteins in Acute Hypoxia and Adaptation. Abstracts of the 5thInternational Congress of Pathophysiology, Beijing, China. 2006. June 28 — July 1. Chinese Journal of Pathophysiology. 2006; 22 (Suppl. 3): 1–14.

34. Сазонтова Т.Г., Болотова А.В., Костина Н.В., Хайруллина А.А., Архипенко Ю.В. Адаптация к гипоксии и гипероксии предупреждает развитие стрессорных состояний при действии малых доз токсикантов. Мат-лы 6 Росс. конф. с межд. участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция». М.: Изд-во НИИОППФ, 2011; С. 23–26.

35. Архипенко Ю.В., Сазонтова Т.Г., Глазачев О.С., Платоненко В.И. Патент на изобретение «Способ повышения неспецифических адаптационных возможностей человека на основе гипоксически-гипероксических газовых смесей», 2006. № 2289432.

36. Солкин А.А., Белявский Н.Н., Кузнецов В.И., Николаева А.Г. Основные механизмы формирования защиты головного мозга при адаптации к гипоксии. Вестник ВГМУ. 2012; 11: 6–14.

37. Цыганова Т.Н. Нормобарическая интервальная гипогипероксическая тренировка — обоснование создания нового поколения гипоксикатора — гипоокси-1 (обзорная статья). Russian Journal of Rehabilitation Medicine. 2019; 1: 47–66.

38. Глазачев О.С., Звенигородская Л.А., Дудник Е.Н. и др. Интервальные гипогипероксические тренировки в лечении метаболического синдрома. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2010; 7: 33–37.

39. Временные методические рекомендации Минздрава России «Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19)», версия 9 (26.10.2010).

40. Цыганова Т.Н., Бобровницкий И.П. Аппарат для гипо-, гиперокситерапии. Патент № 2301686, 2007.

1. Serebrovskaia Z.O., Chong E.Iu., Serebrovskaia T.V., Tumanovskaia L.V., Lei Xi. Hypoxia, HIF-1α and COVID-19: from pathogenic factors to potential therapeutic targets // Acta Pharmacologica Sinica. M., 2020. P. 1–8. (In Russian).

2. Tsiui E., Van B., Mao Dzh. Pathogenesis and treatment of «Cytokine storm» in COVID-19 // J.Infect., 2020. Vol. 80. P. 607–613. (In Russian).

3. Semenza G.L. Perspectives on oxygen sensing // Cell, 1999. Vol. 98. P. 281–284.

4. Semenza G.L. Signal transduction to hypoxia-inducible factor // J. Biochem. Pharmacol., 2002. Vol. 64. P. 993–998.

5. Hoff mann M., Kleine-Weber H., Schroeder S. et al. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor // Cell, 2020. 181 (2). 271.

6. Maulik, N. Engelman R.M., Rouson J.A. et al. Ischemic preconditioning reduces apoptosis by up regulating Anti-death gene Bcl-2 // Circulation, 1999. 100 (Suppl 2). 369–375.

7. Paoloni-Giacobino A., Chen H., Peitsch M.C., Rossier C., Antonarakis S.E. Cloning of the TMPRSS2 gene, which encodes a novel serine protease with transmembrane, LDLRA, and SRCR domains and maps to 21q22.3 // Genomics, 1997. 44 (3). 48–56.

8. Khose R.Dzh., Manuel A. Cytokine storm COVID-19: interaction between fl amation and coagulation // Lancet. Respi. Med., 2020; 8. е46-e47. (In Russian).

9. Tsiui E., Van B., Mao Dzh. Pathogenesis and treatment of «Cytokine storm» in COVID-19 // J.Infect., 2020.

80. 607–613. (In Russian).

10. Yu J., Yu J., Mani R.S., Cao Q. et al. An integrated network of androgen receptor, polycomb, and TMPRSS2-ERG gene fusions in prostate cancer progression // Cancer Cell., 2010. 17 (5). 443–449.

11. Chzhou F., Du R., Fan Dzh. Et al. Clinical course and risk factors of 138 hospitalized patients with pneumonia with COVID-19 in Wuhan. China: a retrospective cohort study // Lancet, 2010. 395. 1054–1062. (In Russian).

12. Burtscher M., Pachinger O., Ehrenburg I. Intermittent hypoxia increases exercise tolerance in elderly men with and without coronary artery disease // International Journal of Cardiology, 2004. 96(2). 247–254.

13. Tsyganova T.N. Excursion in the development of the science of hypoxia // Fizioterapevt [Physiotherapist], 2015. 5. 76–84. (In Russian).

14. Kolchinskaia A.Z., Tsyganova T.N., Ostapenko L.A. Interval hypoxic training in medicine and sports. M.: Medicine, 2003. 407 p. (In Russian).

15. Tsaregorodtsev A.D., Sukhorukov V.S. Mitochondrial medicine — problems and tasks // Rossiiskii vestnik perinatologii i pediatrii [Russian bulletin of perinatology and pediatrics], 2012. 4 (2). 4–12 (In Russian).

16. Tsyganova T.N. Automated analysis of the effectiveness and mechanisms of action of normobaric interval hypoxic training in restorative correction of functional reserves of the body. Thesis of PhD in Medicine, M.: 2004. 289 p. (In Russian).

17. Tsyganova T.N., Prokopov A.F. Using the method of hypo-hyperoxytherapy in the practice of mitochondrial medicine (review article) // Fizioterapevt [Physiotherapist], 2016. 3. 15–22. (In Russian).

18. Kolchinskaiya A.Z. Interval hypoxic training-eff ectiveness, mechanisms of action. — Kiev, 1992. 159 p. (In Russian).

19. Archipenko Iu.V. Hypoxia and reoxygenation: pros and cons of oxygen activation: Materials of the 2nd All-Russian conference. M., 1999. 6–7. (In Russian).

20. Anchishkina N.A., Zhukova A.G., Bedareva I.V. et al. The role of reactive oxygen species and redox signaling in the protective eff ects of adaptation to changes in oxygen levels // Fiziologicheskii zhurnal [Physiological journal], 2008. 54. 2. 12–29. (In Russian).

21. Sazontova T.G., Zhukova A.G., Anchishkina N.A., Arkhipenko Iu.V. Transcription factor HIF-la, urgent response proteins and resistance of membrane structures in dynamics after acute hypoxia // Vestnik RAMN [Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences], 2007. 2. 17–25. (In Russian).

22. Manukhina E.B., Malyshev I.Iu. The role of nitric oxide in the protective effects of adaptation // Adaptation biology and medicine. Eds. Dzh. Moravets, N. Takeda, P.K. Singala. Narosa Publishing House. New Delhi, 2002. 3. 312–327. (In Russian).

23. Common antioxidant enzyme may provide potential treatment for COVID-19 by University of Colifornia, Los Angeles. Advanced materials, 09.2020.

24. Radzievskii P.A. Hypobaric hypoxic training in sports. Automated analysis of the eff ectiveness of using adaptation to hypoxia in medicine and sports. Nalchik, 2001. 1. 185 p. (In Russian).

25. Strelkov R.B. The method of increasing the nonspecifi c resistance of the body using normobaric hypoxic stimulation. Methodological recommendations of the USSR Ministry of Health. M., 1985. 10 p. (In Russian).

26. Tsyganova T.N. The effectiveness of interval hypoxic training in sports (review article) // Lechebnaia fi zkultura i sportivnaia meditsina [Therapeutic exercises and sports medicine], 2015. 6. 47–54. (In Russian).

27. Beznosov S.G., Ogorodova L.M., Salnikova V.A. Clinical evaluation of the IHT method in the complex therapy of bronchial asthma in children // J. HypoxiaMedical, 1994. 2. 59–66. (In Russian).

28. Borukaeva I.Kh., Tsyganova T.N. The combined use of hypoxic therapy and oxygen therapy in the spa treatment of bronchial asthma // Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fi zicheskoi kultury [Questions of balneology, physiotherapy and exercise therapy], 2012. 4. 10–14. (In Russian).

29. Khe G., Khan I., Fang Q. et al. Oxygen therapy of the nasal cannula in patients with severe coronavirus disease 2019 (COVID 19) // Klinicheskii opyt [Clinical experience], 2020. 49. 232–239. (In Russian).

30. Haider T., Casucci G., Linser T. et al. Interval hypoxic training improves autonomic cardiovascular and respiratory control in patients with mild chronic obstructive pulmonary disease // J. Hypertens., 2009. 27(8). 115–124.

31. Sazontova T.G., Anchishkina N.A., Zhukova A.G. et al. The role of reactive oxygen species and redox signaling in the protective eff ects of adaptation to changes in oxygen levels // Fiziologichnii zhurnal [Physiological journal], 2008. 54. 2. 12–29.

32. Arkhipenko Y., Vdovina I., Kostina N., Sazontova Т., Glazachev O. Adaptation to interval hypoxia-hyperoxia improves exercise tolerance in professional athletes: experimental substantiation and applied approbation // European Scientific Journal., 2014. 10. 135–154.

33. Sazontova T.G., Zhukova A.G., Anchishkina N.A., Arkhipenko Yu.V. HIF-la Transcription Factor and Urgent Response Proteins in Acute Hypoxia and Adaptation. Abstracts of the 5thInternational Congress of Pathophysiology, Beijing, China. 2006. June 28-July 1 // Chinese Journal of Pathophysiology, 2006. 22. 3 (Suppl.). 1–14.

34. Sazontova T.G., Bolotova A.V., Kostina N.V., Khairullina A.A., Arkhipenko Iu.V. Adaptation to hypoxia and hyperoxia prevents the development of stressful conditions under the action of small doses of toxicants // Materials of the 6th Russian conference with international participation “Hypoxia: mechanisms, adaptation, correction”. Ed. NIIOPPF. — M, 2011. 23–26. (In Russian).

35. Arkhipenko Iu.V., Sazontova T.G., Glazachev O.S., Platonenko V.I. Patent for invention «Method for increasing non-specific adaptive capabilities of a person based on hypoxic-hyperoxic gas mixtures», 2006. 2289432. (In Russian).

36. Solkin A.A., Beliavskii N.N., Kuznetsov V.I., Nikolaeva A.G. The main mechanisms of the formation of brain protection during adaptation to hypoxia // Vestnik VGMU [Bulletin of the VSMU], 2012. 11. 6–14. (In Russian).

37. Tsyganova T.N. Normobaric interval hypo-hyperoxic training — the rationale for creating a new generation of hypoxicator — hypoxy-1 (review article) // Russian Journal of Rehabilitation Medicine, 2019. 1. 47–66. (In Russian).

38. Glazachev O.S, Zvenigorodskaia L.A., Dudnik E.N. et al. Interval hypo-hyperoxic training in the treatment of metabolic syndrome // Eksperimentalnaia i klinicheskaia gastroenterologiia [Experimental and clinical gastroenterology], 2010. 7. 33–37. (In Russian).

39. Temporary guidelines — prevention, diagnosis and treatment of the novel coronavirus infection (COVID-19) Version 9 (26.10.2010) of the Ministry of Health of the Russian Federation. (In Russian).

40. Tsyganova T.N., Bobrovnitskii I.P. Apparatus for hypo-, hyperoxytherapy. Patent № 2301686, 2007. (In Russian).

Пандемия коронавирусной болезни 2019 г. (COVID-19) с тяжелым острым респираторным синдромом и ее возбудитель — коронавирус-2 (SARSCoV-2) стали самой большой текущей угрозой для глобального общественного здравоохранения. Высокоинфекционный вирус SARS-CoV-2 в первую очередь поражает легочные ткани и нарушает газообмен, что приводит к острому респираторному дистресс-синдрому и системной гипоксии, и в первую очередь разрушается система насыщения крови, а значит, и всего организма кислородом [1, 2]. Растущая смертность в мировом масштабе, тяжелые осложнения этой инфекции требуют интенсификации разработки методов лечения и профилактики последствий заражения вирусом COVID-19. В этом плане особое место должны занимать эффективные методы бронхо-легочной и сердечно-сосудистой реабилитации после перенесенной пневмонии, вызванной COVID-19.

В 2019 г. важную роль в изучении патогенетического влияния гипоксии на различные функциональные системы организма сыграли исследования английских и американских ученых Уильяма Кэлина, Питера Рэтклифф и Грегга Семенза, которые впоследствии получили Нобелевскую премию по медицине за цикл исследований в области адаптации клеток к недостатку или отсутствию кислорода [3, 4].

В настоящее время известно, что для проникновения внутрь клетки легкого или кишечника вирусу COVID-19 нужны определенные условия со стороны клеточных мембран: наличие ACE2-рецептора и мембрано-связанной сериновой протеазы TMPRSS2 (Transmembrane protease, serine 2), которая обеспечивает проникновение содержимого оболочки вируса в клетку и активирует вирусный S-белок пепломера. Поскольку коронавирусы SARS-CoV и SARS-CoV-2 активируются ферментом TMPRSS2, то его ингибиторы могут блокировать вирус [5–7]. Вирус SARS-CoV-2 использует в качестве рецептора для входа в клетку ангиотензин-превращающий фермент 2 (АСE2 — мембранный белок, экзопептидаза), и TMPRSS2 необходим для активации вирусного S-белка пепломера. Без этих структур проникновение вируса COVID-19 в клетку невозможно. Эта аксиома может стать основой для применения гипокситерапии в целях профилактики и лечения последствий коронавирусных инфекций.

Для Цитирования:
Цыганова Татьяна Николаевна, Фролков Валерий Константинович, Корчажкина Наталья Борисовна, Патогенетическое обоснование применения гипо-гипероксической тренировки в лечении и профилактике осложнений коронавирусной инфекции COVID-19. Физиотерапевт. 2021;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: