Николаус С. Нетцер

1 Институт за изследване на хипоксия и сън на Херман Бул, Медицински университет Парацелс, Залцбург, Kurmittelhaus der Moderne, Salzburgerstrasse 7, 83435 Bad Reichenhall, Германия

Роланд Читра

1 Институт за изследване на хипоксия и сън на Херман Бул, Медицински университет Парацелс, Залцбург, Kurmittelhaus der Moderne, Salzburgerstrasse 7, 83435 Bad Reichenhall, Германия

Томас Кюпер

1 Институт за изследване на хипоксия и сън на Херман Бул, Медицински университет Парацелс, Залцбург, Kurmittelhaus der Moderne, Salzburgerstrasse 7, 83435 Bad Reichenhall, Германия

2 Институт и амбулатория по трудова и социална медицина, Технически университет в Аахен, Аахен, Германия

Резюме

Въведение

Излагането на голяма надморска височина, което причинява хипоксемия, има различни сериозни ефекти върху човешкото тяло. Тези ефекти се изучават от физиолози от деветнадесети век и науката хвърля светлина върху много физиологични и патофизиологични телесни реакции [1].

Загубата на тегло на голяма надморска височина при хипоксични климатични условия е един от ефектите, при които причините остават все още неясни и не е известно дали зависи от дозата/надморската височина и засяга всички или само някои индивиди [3–5].

Откриването на индуцирания от хипоксия фактор-алфа 1 (HIF-α1) и верижната реакция върху медиаторите, които този фактор започва, предизвика някои спекулации и разследвания на различни хранителни сигнали. Един от хранителните сигнали, който изглежда се задейства от HIF, е пептидният хормон лептин [6–9]. Това може да доведе до посоката, че човешкият липиден метаболизъм се влияе от хипоксия и че хипоксията предизвиква сигнали за намаляване на приема на храна, а също и промени в мобилизацията на мазнини и усвояването на мазнините в тялото [10].

Тъй като обществата в страните от първия и втория свят се борят с повишено телесно тегло, патологични нива на мазнини и нарастващия брой индивиди с метаболитен синдром в популациите си, желанието за различни евтини форми на лечение, включително промяна в начина на живот, се е повишило. Появява се идеята дали тренировката или престоя на умерена надморска височина или симулирана надморска височина може да подобри загубата на тегло и подобряването на метаболизма на мазнините и захарта поради известните ефекти на хипоксията върху отслабването. Досега са проведени няколко полеви проучвания с малък брой лица, но те нямат контрол [11–13]. В проучването AMAS 2000 пациентите с метаболитен синдром са тренирали и оставали в продължение на 3 седмици на 1700 м надморска височина или в контролна група на морското равнище. В това рандомизирано контролирано проучване са установени значителни подобрения в метаболизма на мазнините и по отношение на загубата на тегло при пациентите на височина в сравнение с пациентите на морското равнище [14].

Конструктивният дизайн на нашето съоръжение с нормобарични стаи с хипоксичен климат позволява да се преструват на хипоксични условия, без действително да се управляват помещенията в хипоксичен климат (фиктивна хипоксия) и да се извърши единично сляпо рандомизирано контролирано проучване за отслабване в симулирана надморска височина.

Нашата цел беше да извършим изследване за отслабване при физически упражнения при лица със затлъстяване при умерена хипоксия (15 об.% O2) и да сравним ефектите върху телесното тегло и метаболизма на мазнините с тренировка на контролна група на същото ниво при фиктивни хипоксични състояния.

Материали и методи

физически

Залата за тренировки с хипоксия от 90 м 2 с уреди за упражнения

Средна възраст (SD), тегло и индекс на телесна маса (ИТМ) на субектите, завършили проучването в групата с хипоксия

Средна възраст, тегло и ИТМ на субектите, завършили проучването в групата с фалшива хипоксия

Параметри на изследването Основният параметър на изследването е телесно тегло (kg) преди и след проучването. Вторичните параметри на изследването бяха: ИТМ и лабораторните параметри (серумна и EDTA кръвна проба); HbAC1, холестерол, липопротеини с висока и ниска плътност и триглицериди. Други параметри на физическото натоварване и кръвта не бяха част от това проучване, но са достъпни при поискване за рецензенти от лабораторните и информационни листове с тестове за упражнения. Проби от кръв бяха взети в началото и в края на 8-седмичното изпитване; телесното тегло и височината се измерват чрез редовна медицинска тежест.

Период на обучение Субектите са изпълнявали упражнения на ниво на сърдечната честота, което съответства на 60% от нивото на сърдечната честота при индивидуалния им макс. O2 (ml kg −1 min −1) на три различни тренировъчни устройства (стъпков, бягаща пътека и велоергометър) в продължение на 90 минути на 3 дни в седмицата, 8 седмици, или при нормобарна хипоксия (15 об.% O2, еквивалентно на 2500 м надморска височина), или при нормобарична нормоксия (20 об.% О2, еквивалентна на 450 м надморска височина). От съображения за безопасност, SaO2 се контролира редовно по време на тренировката чрез пулсоксиметър (Konica Minolta, Япония) при всички субекти и субектите бяха попитани за основните симптоми на остра височинна болест (главоболие, гадене и тренировка нетипична слабост в краката). Пулсовата оксиметрия беше заслепена за субектите. Обучението беше под постоянен контрол на медицинския персонал.

Статистически анализ Разликите между двете групи бяха анализирани чрез t тест на Student, статистическа значимост определена като p 4 и and 5). 5). Това доведе до нестатистическа значима тенденция в групата на хипоксията да намали ИТМ повече от групата на фалшива хипоксия (p = 0,33). Броят на пациентите е бил твърде малък, за да достигне статистическа значимост.

Средна (SD) загуба на тегло след 7 седмици в групата с хипоксия спрямо групата с фалшива хипоксия

Намаляване или увеличаване на теглото при отделните субекти (съвпадащи двойки по възраст) на групата хипоксия срещу фиктивна хипоксия (оста y = kg, оста x = броя на пациента). Загуба на тегло се наблюдава при шест субекта от групата на хипоксията и при четири от групата с фалшива хипоксия, увеличаване на теглото при две от групата на хипоксията и четири от групата на фалшивата хипоксия, теглото остава непроменено при двама пациенти с хипоксия (четири и осем) и двама от групата на фалшива хипоксия (осем и девет)

Липидни нива и HbA1C: Нито една от разликите в нивата на липидите не достига статистическа значимост. Въпреки това, групата с хипоксия показва малко нестатистически значими тенденции към загуба на повече холестерол (-10,7 mg/ml срещу 6,0 mg/ml; p = 0,68), триглицериди и липопротеини с ниска плътност, отколкото групата с фалшива хипоксия, но по-малко липопротеини с плътност (Фиг. 6 и и 7 7).

Средно (SD) намаляване и повишаване на стойностите на триглицеридите в групата на хипоксия спрямо фалшива хипоксия

Средно (SD) намаление на липопротеините с висока плътност (HDL) в групата на хипоксия срещу фиктивна хипоксия

Здравите субекти от двете групи не са диабетици. Те са имали нива на HbA1C на ръба, но все още са в нормални стойности (средно 5.67 и 5.47%) и тези нива не са се променили след периода на обучение от 8 седмици.

Дискусия

Представеното тук проучване върху метаболизма на мазнините и загубата на тегло при лека до умерена хипоксия е, доколкото ни е известно, първото с фиктивен протокол за контрол на хипоксията.

Можем да покажем, че субектите със затлъстяване са отслабнали значително повече тегло по време на 8-седмичен тренировъчен период с три пъти седмично 90-минутно ниско интензивно упражнение, когато това упражнение се е провеждало при 15 об.% O2 хипоксия, отколкото в нормален въздух на височина 450 m (20 об.% O2). Можем също така да покажем, че има нестатистически разлики в метаболизма на мазнините или поне в серумните нива на липопротеини и триглицериди между тренировката за хипоксия и групата за фиктивна хипоксия.

Поради естеството на изследването и над това има няколко ограничения, на които трябва да се обърне внимание. Броят на субектите не е достатъчно голям, за да покаже намаляване на ИТМ, а анализът на мощността показва, че ще ни трябват около 32 субекта, за да има значително намаляване на ИТМ. Искахме да включим повече субекти в проучването, но намаляването на субектите до ограничен брой поради ограничения във времето и желание е често срещан проблем в протоколите за отслабване при затлъстели хора. Разликата в загубата на тегло средно с 1,14 кг изглежда, че в продължение на 8 седмици тренировки не е много. Въпреки това, няколко субекта са загубили значително повече тегло в групата с хипоксия и средната загуба на телесно тегло не се дължи на естествени промени в промяната на теглото.

Това също се случи, въпреки че групата с хипоксия тренира с малко по-ниска мощност поради леко повишена сърдечна честота при хипоксия. Не можем напълно да изключим, че групата на нормоксия намалява телесните мазнини и увеличава мускулната маса поради малко по-високото ниво на мускулно натоварване, но изглежда малко вероятно при тази много ниска интензивна тренировка.

Тъй като не сме поставяли субектите си на строга диета, може би е имало шанс някои хора да се хранят повече от нормално, а други по-малко. Запазването на субектите на рутинната им храна ни се струва естествен избор да не се влияе от промяната на теглото чрез специална хранителна диета. Другата точка е, че загубата на тегло при хипоксия може да бъде причинена от намален прием на храна и това беше част от проучването. За да позволите на субектите да намалят приема на храна, трябва да ги държите на по-дълъг повод. Това е особено вярно, ако лептин и хипоталамусни сигнали влязат в сила и могат да позволят на субектите да бъдат по-малко гладни, съответно, по-малко гладни за мазнини. За да се постигне по-голяма точност, единственият шанс би бил да се контролира точно храненето на всички субекти още преди проучването и по време на периода на обучение. За целта субектите трябва да бъдат под пълен надзор през цялото време. Това е почти невъзможно постижение в амбулаторни грижи или при независими доброволци.

Нашите открития са в съответствие с предишни проучвания, които показват, че нискоинтензивните тренировки при умерена хипоксия водят до загуба на тегло [11–14]. Протоколът с фалшива контролна група за хипоксия, която не е отслабнала със същото количество упражнения, засилва тази хипотеза. Все още не е известна категорична причина, поради която се получава това отслабване. Няколко изследвания биха могли да докажат, че тялото намалява мазнините като субстрат за производство на енергия поради по-голямото използване на кислород, необходим за изгаряне на мазнини [2, 13], но това все още се дискутира [14]. Една от причините за спорна дискусия е, че досега никой не е наблюдавал теми по-дълго време [14]. Повечето проучвания се занимават с упражнения при хипоксия в продължение на часове или максимум няколко дни, а не в продължение на 2 месеца, както направихме ние.

В нашето изследване субектите в хипоксия бяха намалили своите триглицериди, холестерола и липопротеините с ниска плътност и поддържаха стабилни липопротеините с висока плътност, докато пациентите в нормоксия не го направиха. Нито един от ефектите обаче не достига статистическа значимост. Поради действителната литература това може да се обясни с няколко възможни причини: Или мобилизирането на мазнини е намалено поради хипоксия с течение на времето и така серумните нива на липидите са по-ниски в точката на измерване или повишените нива на катехоламин по време на хипоксия водят до намалено липолиза и депо на вътреклетъчни мазнини [16, 17].

Най-вероятно изглежда, че повишените нива на лептин водят до намален прием на мазнини чрез храната и това е причината нивата на триглицеридите да намаляват [6, 10]. Отговорът все още е отворен и са необходими повече изследвания, за да се изясни това. Други медиатори освен катехоламините, като инсулиноподобен растежен фактор, могат да повлияят както на метаболизма на мазнините, така и на въглехидратите при хипоксия [15].

В заключение има все повече доказателства, че дори лека умерена хипоксия в комфортна симулирана височина, ако се комбинира с упражнения, води до загуба на тегло.

Режимите за отслабване с упражнения и диети или просто упражнения могат да се комбинират с нормобарична хипоксия в бъдеще. Бъдещите разследвания трябва да включват дали престоят само в умерена хипоксия без упражнения увеличава загубата на тегло и дали такъв режим все още ще бъде безопасен.