Pathophysiological markers of reduced resistance of healthy people to moderate hypoxic hypoxia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Despite the abundance of research in the field of high-altitude physiology and medicine, the problem of resistance to moderate hypoxia has not been practically studied. This is partly due to methodological difficulties: the studies were conducted on healthy people and climbers who tolerated the effects of moderate hypoxia well. Such studies have become necessary in connection with the development of hypoxic therapy.

AIM: To search for indicators of the functional state of a person that are highly sensitive to the effects of moderate hypobaric hypoxia.

MATERIAL AND METHODS: The examined group consisted of 65 practically healthy men aged 19–25 years who were selected for work in high mountains. The main indicators characterizing the state of the central nervous system, cardiovascular and respiratory systems were studied in a state of relative rest and when performing a dosed two-stage bicycle ergometric test, in normoxia conditions (altitude 0) and during a pressure chamber rise in the TABAY climate complex (Japan) to altitudes of 3500 and 4500 m Statistically analyzed were the characteristics of the dynamics of indicators during the transition from normoxia to states of moderate hypoxia, correlations between indicators, their sensitivity to hypoxic effects, the significance of reactivity to hypoxic effects and mobilization of the body’s functional reserves in resistance to hypoxia.

RESULTS: It has been shown that the key pathophysiological markers of reduced body resistance to moderate hypoxic exposure are a rapid decrease in the level of peripheral blood saturation, high reactivity of the cardiovascular and respiratory systems to hypoxic exposure, as well as excessive mobilization of the body’s functional reserves in response to additional physical activity.

CONCLUSION: The presented materials confirm that the functional state of a healthy person under conditions of moderate hypoxia at rest is determined by the level of saturation of his peripheral blood. Maintaining saturation at a higher level ensures the maintenance of an optimal level of functional state, physical and operator performance, a lower degree of stress on the respiratory and cardiovascular systems.

About the authors

Aleksey E. Kim

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: alexpann@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4591-2997
SPIN-code: 7148-1566

M. D., Ph. D. (Medicine), Associate Professor of the Pharmacology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Vasily N. Tsygan

Military Medical Academy

Email: vn-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-code: 7215-6206
Scopus Author ID: 6603136317

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Head of the Pathological Physiology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Evgeniy B. Shustov

S.N. Golikov Scientific and Clinical Center of Toxicology FMBA of Russia

Email: shustov-msk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5895-688X
SPIN-code: 9665-6670

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, laureate of the State Prize of the Russian Federation, Chief Researcher of the Scientific and Clinical Center of Toxicology

Russian Federation, Saint Petersburg

Vyacheslav P. Ganapolsky

Military Medical Academy

Email: ganvp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7685-5126
SPIN-code: 9872-8841

Colonel of the Medical Service, M.D., D.Sc. (Medicine), Acting Head of the Pharmacology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina V. Borisova

Military Medical Academy

Email: borisova_iv@mail.ru
SPIN-code: 7560-0806

Ph.D. (Pharmaceuticals), Senior Researcher of the Research Department (Habitability) of the Research Center

Russian Federation, Saint Petersburg

Marina K. Rzhepetskaya

Military Medical Academy

Email: marrje@rambler.ru
SPIN-code: 5687-7797

M.D., Ph.D. (Medicine), Senior Researcher of the Research Department (Habitability) of the Research Center

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Astashova AN, Fedorov VP. Variants of hypoxic training in aviation and sports medicine. Russian Military Medical Academy Reports. 2019;38(S3): 26–28. (In Russ.)
  2. Agadzhanyan NA, Elfimov AI. Body functions under conditions of hypoxia and hypercapnia. Moscow: Meditsina Publ.; 1986. (In Russ.)
  3. Aydaraliyev AA. Physiological mechanisms of adaptation and ways to increase the body’s resistance to hypoxia. Frunze: Ilim Publ.; 1978. 190 p. (In Russ.)
  4. Novikov VS. History of the Department of Aviation and Space Medicine. Saint Petersburg: Nauka Publ.; 1995. 77 p. (In Russ.)
  5. Malkin VB, Gippenreiter EB. Acute and chronic hypoxia. Problems of space biology. Moscow: NaukaPubl.; 1977. 320 p. (In Russ.)
  6. Berezovsky VA, Serebrovskaya TV, Ivashkevich AA. Some individual features of adaptation to height. Space biology and aerospace medicine. 1987; (1): 34–37. (In Russ.)
  7. Van Liere E, Stickney C. Hypoxia. Moscow: Meditsina Publ,; 1967. (In Russ.)
  8. Kolchinskaya AZ. Respiratory systems, the process of oxygen mass transfer in the body, oxygen regimes of the body. In: Secondary tissue hypoxia. Kyiv: Naukova Dumka Publ.; 1983.P. 5–14. (In Russ.)
  9. Pisarenko SN. O faktorakh, opredelyayushchikh ustoychivost’ organizma k obshchey gipoksii [dissertation]. Frunze; 1983. 26 p. (In Russ.)
  10. Mirrakhimov MM, Aydaraliyev AA, Maksimov AL. Prognostic aspects of labor activity in high mountains. Frunze: Ilim Publ.; 1983. 160 p. (In Russ.)
  11. Aydaraliyev AA, Maksimov AL. Human adaptation to extreme conditions: experience of forecasting. Leningrad: Nauka Publ.; 1988. 124 p. (In Russ.)
  12. Kim AE, Shustov EB, Ganapolsky VP, et al. Pathophysiological aspects of the interaction of hypoxia and physical activity (experimental study). Acta Biomed Sci. 2022;7(5–2):259–267. (In Russ.) doi: 10.29413/ABS.2022-7.5-2.26
  13. Kondashevskaya MV, Artem’eva KA, Aleksankina VV, et al. Indicators of resistance to hypoxia, determined by the cellular elements of the blood of rats. Journal of evolutionary biochemistry and physiology. 2021;57(6):475–483. (In Russ.) doi: 10.31857/S0044452921060061
  14. Poleshchuk YuR. Rezistentnost’ cheloveka k umerennoy gipobaricheskoy gipoksii i yeye farmakologicheskaya korrektsiya [dissertation]. Saint Peterburg: VmedA Publishing House; 1998. 24 p. (In Russ.)
  15. Rozhkov VP, Trifonov MI, Burykh EA, Soroko SI. Evaluation of a person’s individual resistance to acute hypoxia according to the integral characteristics of the structural function of the multichannel EEG. Russian Journal of Physiology. 2019;105(7):832–852. (In Russ.) doi: 10.1134/S0869813919070082
  16. Kuleshov VI, Levshin IV. The choice of the method of barotherapy — periodic hypobaric or hyperbaric oxygenation. Saint Petersburg: Yuventa Publ.; 2001. 208 p. (In Russ.)
  17. Meyerson FZ. Adaptive medicine: mechanisms and protective effects of adaptation. Moscow: Hypoxia Medical LTD; 1993. 331 p. (In Russ.)
  18. Novikov VS, Soroko SI, Shustov EB. Disadaptive states of a person under extreme influences and their correction. Saint Petersburg: Polytechnika-print Publ.; 2018. 548 p. (In Russ.)
  19. Chapman RF, Stray-Gundersen J, Levine BD. Individual variation in response to altitude training. J Appl Physiol. 1998;85(4):1448–1456. doi: 10.1152/jappl.1998.85.4.1448
  20. Klyuchnikova EA, Balykina ES, Evstigneeva OV, et al. Effect of hypoxic training on gas exchange and oxygen transport in the elderly. Proceedings of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic. 2022;(S6):44–47. (In Russ.)
  21. Ahluwalia A, Underwood PJ. Acute Mountain Sickness Score. 2023 Mar 27. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan. PMID: 32491398
  22. Ganapolsky VP, Matytsin VO, Rodichkin PV, Yakovlev AV. Improving the physical performance of athletes on the basis of interval hypoxic training. Theory and practice of physical culture. 2019;(10): 18–19. (In Russ.)
  23. Bocharov MI, Shilov AS. Organization of bioelectric processes of the heart in different degrees of acute normobaric hypoxia in healthy people. Human ecology. 2020;27(12):28–36. (In Russ.) doi: 10.33396/1728-0869-2020-12-28-36

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».