Гипоксия может быть острой или хронической и возникает, когда ткани организма получают меньше кислорода, чем обычно. На больших высотах, около 2500 метров над уровнем моря и выше, гипоксия возникает из-за более низкого атмосферного давления. Исследования показали, что процентное содержание газов в составе воздуха на разных высотах почти не меняется и количество кислорода в нем такое же, как и в горах, и на уровне моря. Разница лишь в давлении. По мере увеличения высоты это давление падает, соответственно, снижается и давление каждой составной части воздуха.

Скорость проникновения кислорода к кровеносным сосудам определяется не его количеством в воздухе, а парциальным давлением. Поэтому несмотря на то, что концентрация кислорода в воздухе одинакова, усваиваемое количество с увеличением высоты становится все меньше и меньше. Низкое давление означает меньшее количество кислорода в легких, что, в свою очередь, снижает насыщение крови кислородом.

За открытие того, как именно клетки чувствуют, достаточно ли им кислорода, в 2019 году американским ученым Уильяму Кэлину-младшему, Грегу Семенце и британскому исследователю сэру Питеру Рэтклиффу вручили Нобелевскую премию.

Ученые установили, организм компенсирует нехватку кислорода с помощью белкового комплекса HIF-1𝛼 (индуцируемый гипоксией фактор). В условиях дефицита кислорода белок запускает реакцию организма, заставляя почки выделять гормон эритропоэтин. Гормон передает сигнал в костный мозг, и в результате в кровоток поступает больше эритроцитов, богатых гемоглобином. Эти новые клетки переносят больше кислорода из легких в ткани, компенсируя его нехватку при гипоксии.

Таким образом, белок HIF-1𝛼 отвечает за способность организма адаптироваться в условиях большой высоты. Со временем он усиливает выработку эритропоэтина, так что тело может приспособиться к меньшему количеству кислорода в новой среде. Хотя эффект начинает проявляться относительно быстро, организму требуется время, чтобы привыкнуть к условиям гипоксии. Может пройти несколько дней или даже месяцев, прежде чем организм почувствует, что получает достаточно кислорода.

Исследование, проведенное учеными из Академии наук Китая, показало возможную связь между гипоксией и долголетием. Они обнаружили, что люди, живущие в условиях гипоксии на Тибетском нагорье, как правило, живут дольше, чем их сверстники в других регионах Китая. На самом деле, доля людей старше 91 года и долгожителей в Тибете продолжает расти, хотя доля пожилых людей старше 60 лет все еще намного ниже, чем в остальной части Китая.

Результаты исследования были опубликованы в Cell Research и основаны на данных демографической переписи населения Китая 2010 года. Также отмечено, что в этом регионе было намного больше мужчин старше 100 лет, чем в остальной части страны.

По словам вице-президента Академии наук Китая Чжана Я-Пина и профессора Куньминского института зоологии Ву Дон-дона, связь между долголетием и жизнью на большой высоте — не просто предположение. Утверждая, что гипоксия может способствовать продолжительности жизни, исследователи предполагают, что эта среда может изменять экспрессию генов, связанных со старением, что приводит к увеличению продолжительности жизни.

К аналогичным выводам пришел профессор Густаво Р. Зубиета-Каллея из Высотного института легких и патологии (Боливия), который изучал жизнь людей в Андском регионе Южной Америки. В городах Ла-пас, Потоси, Кочабамба и Чукисака значительно больше доля населения старше 90 и 100 лет по сравнению с регионами, расположенными ниже по уровню.

Бенджамин Хонигман, доктор медицины Университета Колорадо, в партнерстве с Гарвардской школой глобального здравоохранения провел анализ данных по округам США, который выявил, что люди, живущие на больших высотах, обладают меньшими шансами умереть от ишемической болезни сердца и имеют тенденцию жить дольше, чем другие. Ученые предположили, что причиной этому может служит низкое парциальное давление кислорода, наблюдаемое в горной местности. Еще одно объяснение может заключаться в том, что увеличение солнечной радиации на высоте помогает организму лучше синтезировать витамин D, который также оказывает благотворное влияние.

Специалисты из Афинского университета совместно с Гарвардской школой общественного здравоохранения, занимавшиеся анализом продолжительности жизни в Греции выяснили, что проживание в горных районах оказывает «защитный эффект» от общей и сердечно-сосудистой смертности благодаря действию умеренной гипоксии.

В наблюдениях за лабораторными мышами с генетически моделированным синдромом Ли (заболевание митохондриального спектра) в Медицинском институте Говарда Хьюза в США Вамси Моота и его коллеги отметили, что хроническая гипоксия способствовала значимому увеличению продолжительности жизни животных, нормализации массы и температуры тела, а также положительным изменениям поведенческих реакций, уменьшению выраженности проявлений неврологических нарушений и прогрессирования самого заболевания.

Учеными из Университета Бен-Гуриона в Негеве совместно с Государственным институтом геронтологии Национальной академии медицинских наук Украины в 2019 году была опубликована работа о влиянии гипокси-гиперкапнической среды на метаболизм молодых и старых мышей. Было показано, что хроническое воздействие такой среды приводило к долгосрочному и значительному снижению скорости метаболизма, температуры тела и потребления пищи без значительного изменения в экспрессии генов, связанных со стрессом. Кроме того, гипокси-гиперкапническая среда ускорила заживление ран кожи, несмотря на более низкий расход энергии. Таким образом, были затронуты практически все процессы, которые связаны с продлением жизни.

Сегодня гипоксическая тренировка уже доказала свою эффективность при лечении самых разнообразных болезней. Прежде всего, при заболеваниях дыхательных путей, таких как бронхит и астма. Но самое удивительное, что благодаря ей поддаются лечению и те болезни, которые, на первый взгляд, не имеют отношения к дыханию. Адаптация к гипоксии является одним из наиболее хорошо сохранившихся механизмов выживания организма человека, в том числе и сердечно-сосудистой системы. Поэтому некоторые ученые полагают, что гипоксия может быть хорошим нефармакологическим методом профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

В 2018 году доктором медицинских наук, профессором И. А. Василенко на базе Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М. Ф. Владимирского было показано, что воздействие гипоксии эффективно для улучшения общего состояния и активации процесса омоложения организма возрастных пациентов, а также локальной коррекции изменений кожи лица и шеи. Кроме того, терапия способствовала снижению частоты сердечных сокращений, стабилизации артериального давления, увеличению числа эритроцитов и кислородной емкости крови, улучшая снабжение кислородом всего организма.

В 2019 году ученые из Украины и США по результатам пилотного исследования выявили потенциальную пользу гипоксии для улучшения когнитивной функции у пациентов как до первых признаков болезни Альцгеймера, так и для замедления прогрессирования уже приобретенного заболевания.

Механизм чувствительности организма к сниженному количеству кислорода регулирует множество разнообразных процессов в самых разных органах и тканях. Адаптация организма к гипоксии уже нашла свое применение в практической медицине, и ей посвящено множество научных исследований. Доказано, что интервальная гипоксическая тренировка эффективна в отношении ряда заболеваний и повышает устойчивость организма к внешним воздействиям и физическим нагрузкам. Некоторые ученые уверены: гипоксия вносит большой вклад в продление жизни человека.

Фото: losko.ru