Индивидуальная толерантность к гипоксии: индикаторы, прикладное значение и методы определения
- Авторы: Венерин А.А.1, Запара М.А.1, Михалищина А.С.1, Пупо Мачарашвили Д.1, Глазачев О.С.1
-
Учреждения:
- Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
- Выпуск: Том 29, № 1 (2025): ФИЗИОЛОГИЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
- Страницы: 57-72
- Раздел: ФИЗИОЛОГИЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
- URL: https://journal-vniispk.ru/2313-0245/article/view/349498
- DOI: https://doi.org/10.22363/2313-0245-2025-29-1-57-72
- EDN: https://elibrary.ru/FLEOKU
- ID: 349498
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Актуальность. Устойчивость человека к гипоксии является важнейшей характеристикой организма, определяющей его работоспособность, риск развития и тяжесть течения сердечно-сосудистых, пульмонологических и нейродегенеративных заболеваний. Гипоксия, являясь типовым патологическим процессом, представляет одно из ключевых звеньев патогенеза многих острых и хронических состояний, приводящих к отсроченным последствиям и существенно снижающих качество жизни пациентов. Гипоксическая устойчивость определяется множеством факторов, включая генетические особенности, физиологические механизмы и внешние условия. Для определения индивидуальной толерантности к гипоксии используются различные методы, такие как гипоксические тесты, функциональные пробы и др. Эти методы позволяют оценить степень устойчивости организма к гипоксии и определить оптимальные режимы тренировок и лечения. Изучение корреляций между показателями индивидуальной чувствительности и гипоксической устойчивостью широко освещено в литературе, однако в большинстве случаев авторы уделяют внимание одному или нескольким аспектам данных взаимодействий, без проведения комплексного анализа различных показателей. Цель исследования - актуализирование и структурирование имеющейся информации об индикаторах индивидуальной чувствительности к гипоксии, применяемых методах объективной оценки устойчивости человека к гипоксии, а также прикладном значении данной характеристики организма человека для клинической медицины и смежных наук. Методы исследования. Коллективом авторов был проведен контент-анализ отечественных и зарубежных научных публикаций в российских и международных базах данных. Результаты и обсуждение. Представлен последовательный структурный анализ имеющихся актуальных данных об индикаторах гипоксической устойчивости и их взаимосвязи с гипоксической резистентностью. Рассмотрены вариации методик определения гипоксической устойчивости, применяемых в настоящий момент в клинической практике. Выводы . Обзор литературы по теме индивидуальной толерантности к гипоксии показывает, что изучение этого феномена является актуальным и многогранным направлением современной науки. Комплексная оценка индикаторов индивидуальной чувствительности к гипоксии позволит еще до проведения инструментального обследования достаточно точно спрогнозировать реакцию организма пациента на гипоксию, а также позволит переосмыслить современные инструментальные методики оценки и повышения резистентности организма к гипоксии, широко используемые в клинической и спортивной медицине
Об авторах
А. А. Венерин
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
Автор, ответственный за переписку.
Email: venerin.andrey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8960-5772
SPIN-код: 8881-1892
г. Москва, Российская Федерация
М. А. Запара
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
Email: venerin.andrey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2639-6253
SPIN-код: 2025-4697
г. Москва, Российская Федерация
А. С. Михалищина
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
Email: venerin.andrey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4028-6405
SPIN-код: 2134-6830
г. Москва, Российская Федерация
Д. Пупо Мачарашвили
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
Email: venerin.andrey@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-4763-5321
г. Москва, Российская Федерация
О. С. Глазачев
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
Email: venerin.andrey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9960-6608
SPIN-код: 6168-2110
г. Москва, Российская Федерация
Список литературы
- Post TE, Heijn LG, Jordan J, van Gerven JMA. Sensitivity of cognitive function tests to acute hypoxia in healthy subjects: a systematic literature review. Front Physiol. 2023;14:1244279. doi: 10.3389/fphys.2023.1244279
- Ravi R, Subhan MMF. The effects of acute hypoxia on cognitive and cardiovascular parameters in healthy subjects. Acad Biol. 2023:1—11. doi: 10.20935/AcadBiol6070
- Chen PS, Chiu WT, Hsu PL, Lin SC, Peng IC, Wang CY, Tsai SJ. Pathophysiological implications of hypoxia in human diseases. J Biomed Sci. 2020;27(1):63. doi: 10.1186/s12929-020-00658-7
- Brüne B, Zhou J. Nitric oxide and superoxide: Interference with hypoxic signaling. Cardiovasc Res. 2007;75(2):275—282. doi: 10.1016/j.cardiores.2007.03.005
- Nourkami-Tutdibi N, Küllmer J, Dietrich S, Monz D, Zemlin M, Tutdibi E. Serum vascular endothelial growth factor is a potential biomarker for acute mountain sickness. Front Physiol. 2023;14:1083808. doi: 10.3389/fphys.2023.1083808
- Kumar A, Vaish M, Karuppagounder SS, Gazaryan I, Cave JW, Starkov AA, Anderson ET, Zhang S, Pinto JT, Rountree AM, Wang W, Sweet IR, Ratan RR. HIF1α stabilization in hypoxia is not oxidant-initiated. Elife. 2021;10: e72873. doi: 10.7554/eLife.72873
- Mallet RT, Burtscher J, Pialoux V, Pasha Q, Ahmad Y, Millet GP, Burtscher M. Molecular Mechanisms of High-Altitude Acclimatization. Int J Mol Sci. 2023;24(2):1698. doi: 10.3390/ijms24021698
- Chrishtop V V., Rumyantseva TA, Nikonorova VG. Typological features of the brain in normal conditions and in cerebral hypoperfusion. RUDN Journal of Medicine. 2020;24(4):345—353. (in Russian) doi: 10.22363/2313-0245-2020-24-4-345-353
- Guseynov NA, Ivashkevich SG, Boyko EM. Physiological features of cells and microvasculature under the local hypothermia influence. RUDN Journal of Medicine. 2022;26(1):34—41. (in Russian) doi: 10.22363/2313-0245-2022-26-1-34-41
- Guicciardi M, Pazzona R, Manca A, Monni A, Scalas LF, Perra F, Leban B, Roberto S, Mulliri G, Ghiani G, Doneddu A, Crisafulli A. Executive Functions and Mood States in Athletes Performing Exercise Under Hypoxia. Front Psychol. 2022;13:1—10. doi: 10.3389/fpsyg.2022.906336
- Dzhalilova D, Makarova OV. The Role of Hypoxia-Inducible Factor in the Mechanisms of Aging. Biochem. 2022;87(9):995—1014. doi: 10.1134/S0006297922090115
- Rybnikova E, Nalivaeva N. Glucocorticoid-Dependent Mechanisms of Brain Tolerance to Hypoxia. Int J Mol Sci. 2021;22(15):7982. doi: 10.3390/ijms22157982
- Mosset IB, Gonchar AL, Kukhtinskaya LV, Mosset NI, Malashevich PN, Semenyakov AV. Genetic markers of organism resistance to hypoxia. Molecular and applied genetics. 2010;11:74—82. (in Russian)
- Dzhalilova D, Makarova O. Differences in Tolerance to Hypoxia: Physiological, Biochemical, and Molecular-Biological Characteristics. Biomedicines. 2020;8(10):428. doi: 10.3390/biomedicines8100428
- Gong H, Tashkin DP, Lee EY, Simmons MS. Hypoxia-altitude simulation test. Evaluation of patients with chronic airway obstruction. Am Rev Respir Dis. 1984;130(6):980—986. doi: 10.1164/arrd.1984.130.6.980
- Zelenkova IE, Zotkin SV, Korneev PV, Koprov SV, Almyashev DH, Glazachev OS, Grushin AA. Нypoxic tolerance variability in athletes with different training level and sports specialization. Sport Med Res Pract. 2016;4:5—10. (in Russian) doi: 10.17238/ISSN2223—2524.2016.4.5
- Shiryaeva A, Fateev I, Kuz’min A, Vetryakov O, Shkarupa A. Modern methodological approaches to the assessment of hypoxia tolerance and physical working capacity prediction in the mountains (literature review). Univ proceedings Volga Reg Med Sci. 2022;(4). (in Russian) doi: 10.21685/2072-3032-2022-4-11
- Glazachev OS, Geppe NA, Timofeev YS, Samarceva VG, Dudnik EN, Zapara MA, Chebysheva SN. Indicators of individual hypoxia resistance — a way to optimize hypoxic training for children. Rossiyskiy Vestnik Perinatologii i Pediatrii (Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics). 2020;65(4):78—84. (in Russian) doi: 10.21508/1027-4065-2020-65-4-78-84
- Lefferts WK, Babcock MC, Tiss MJ, Ives SJ, White CN, Brutsaert TD, Heffernan KS. Effect of hypoxia on cerebrovascular and cognitive function during moderate intensity exercise. Physiol Behav. 2016;165:108—118. doi: 10.1016/j.physbeh.2016.07.003
- Burtscher J, Niedermeier M, Hüfner K, van den Burg E, Kopp M, Stoop R, Burtscher M, Gatterer H, Millet GP. The interplay of hypoxic and mental stress: Implications for anxiety and depressive disorders. Neurosci Biobehav Rev. 2022;138:104718. doi: 10.1016/j.neubiorev.2022.104718
- Burtscher J, Mallet RT, Burtscher M, Millet GP. Hypoxia and brain aging: Neurodegeneration or neuroprotection? Ageing Res Rev. 2021;68:101343. doi: 10.1016/j.arr.2021.101343
- Glazachev OS, Lyamina NP, Spirina GK. Intermittent hypoxic conditioning: experience and potential in cardiac rehabilitation programs. Russ J Cardiol. 2021;26(5):4426. (in Russian) doi: 10.15829/1560-4071-2021-4426
- Glazachev OS, Kryzhanovskaya SJ. Adaptation medicine: human adaptation to critically changed environment. Bulletin of the international academy of sciences. 2019;1:48—55. (in Russian)
- Dominelli PB, Molgat-Seon Y. Sex, gender and the pulmonary physiology of exercise. Eur Respir Rev. 2022;31(163):210074. doi: 10.1183/16000617.0074-2021
- Karayigit R, Eser MC, Sahin FN, Sari C, Sanchez-Gomez A, Dominguez R, Koz M. The Acute Effects of Normobaric Hypoxia on Strength, Muscular Endurance and Cognitive Function: Influence of Dose and Sex. Biology (Basel). 2022;11(2):309. doi: 10.3390/biology11020309
- Burtscher J, Raberin A, Brocherie F, Malatesta D, Manferdelli G, Citherlet T, Krumm B, Bourdillon N, Antero J, Rasica L, Burtscher M, Millet GP. Recommendations for Women in Mountain Sports and Hypoxia Training/Conditioning. Sport Med. 2023. doi: 10.1007/s40279-023-01970-6
- Albertus-Cámara I, Rochel-Vera C, Lomas-Albaladejo JL, Ferrer-López V, Martínez-González-Moro I. Ventilatory Pattern Influences Tolerance to Normobaric Hypoxia in Healthy Adults. Int J Environ Res Public Health. 2023;20(6):4935. doi: 10.3390/ijerph20064935
- Soliz J, Thomsen JJ, Soulage C, Lundby C, Gassmann M. Sex-dependent regulation of hypoxic ventilation in mice and humans is mediated by erythropoietin. Am J Physiol Integr Comp Physiol. 2009;296(6): R1837-R1846. doi: 10.1152/ajpregu.90967.2008
- Mandel IA, Kiselev VO, Podoksenov YK, Svirko YS, Shipulin VM. Hypoxic test as a method of predicting haemotransfusion tactics and the course of early postoperative period in coronary surgery. Pathology of Circulation and Cardiac Surgery. 2012;16(2):71—76. (in Russian) doi: 10.21688/1681-3472-2012-2-71-76
- Krivoshchekov SG, Balioz NV, Nekipelova NV, Kapilevich LV. Age, gender, and individually-typological features of reaction to sharp hypoxic influence. Human Physiology. 2014;40(6):34—45. doi: 10.7868/S013116461406006X (in Russian)
- Botek M, Krejčí J, De Smet S, Gába A, McKune AJ. Heart rate variability and arterial oxygen saturation response during extreme normobaric hypoxia. Auton Neurosci Basic Clin. 2015;190:40—45. doi: 10.1016/j.autneu.2015.04.001
- Botek M, Krejčí J, McKune A. Sex Differences in Autonomic Cardiac Control and Oxygen Saturation Response to Short-Term Normobaric Hypoxia and Following Recovery: Effect of Aerobic Fitness. Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:697. doi: 10.3389/fendo.2018.00697
- Bai J, Li L, Li Y, Zhang L. Genetic and immune changes in Tibetan high-altitude populations contribute to biological adaptation to hypoxia. Environ Health Prev Med. 2022;27:22—00040. doi: 10.1265/ehpm.22-00040
- Nam HJ, Baek SH. Epigenetic regulation of the hypoxic response. Curr Opin Physiol. 2019;7:1—8. doi: 10.1016/j.cophys.2018.11.007
- Krivoshchekov SG, Kovtun LT, Nekipelova NV. Response of cardiorespiratory system of healthy people to hypoxic exposure depending on psychophysiological characteristics. Bulletin of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. (in Russian) 2010;30(4):14—18.
- Ahmedzai S, Balfour-Lynn IM, Bewick T, Buchdahl R, Coker RK, Cummin AR, Gradwell DP, Howard L, Innes JA, Johnson AO, Lim E, Lim WS, McKinlay KP, Partridge MR, Popplestone M, Pozniak A, Robson A, Shovlin CL, Shrikrishna D, Simonds A, Tait P, Thomas M; British Thoracic Society Standards of Care Committee. Managing passengers with stable respiratory disease planning air travel: British Thoracic Society recommendations. Thorax. 2011;66(Suppl 1): i1‑i30. doi: 10.1136/thoraxjnl‑2011—200295
- Balfour-Lynn IM. Hypoxic Challenge Test for airflight in children with respiratory disease. Paediatr Respir Rev. 2017;21:62—64. doi: 10.1016/j.prrv.2016.05.002
- Lhuissier FJ, Brumm M, Ramier D, Richalet JP. Ventilatory and cardiac responses to hypoxia at submaximal exercise are independent of altitude and exercise intensity. J Appl Physiol. 2012;112(4):566—570. doi: 10.1152/japplphysiol.00906.2011
- Pla R, Brocherie F, Le Garrec S, Richalet J. Effectiveness of the hypoxic exercise test to predict altitude illness and performance at moderate altitude in high-level swimmers. Physiol Rep. 2020;8(8): e14390. doi: 10.14814/phy2.14390
- Shatylo VB, Serebrovska TV, Gavalko AV, Egorov E, Korkushko OV. Acute Hypoxic Test in Patients with Prediabetes. High Alt Med Biol. 2016;17(2):101—107. doi: 10.1089/ham.2015.0117
- Alameeri A, Ur Rasool M, Wynne O, Subramaniam A, Moloney E, Lane SJ. Time to improve training for hypoxic pulmonary challenge test. QJM An Int J Med. 2019;112(4):309—309. doi: 10.1093/qjmed/hcy121
- Rooney D, Herkenrath S, Priegnitz C, Putzke M, Treml M, Wenzel J, Aeschbach D, Randerath W. Choosing an Adequate Test to Determine Fitness for Air Travel in Obese Individuals. Chest. 2019;156(5):926—932. doi: 10.1016/j.chest.2019.07.022
- Glazachev OS, Geppe NA, Timofeev IS, Shahnazarova MD, Kolosova NG, Samarceva VG, Dudnik EN, Malahov AB, Frolkova EV, Kalinovskaya II. Features of hypoxic resistance in children with bronchial asthma who have undergone a new coronavirus infection. Pediatr Cons Medicum. 2021;(2):152—157. (in Russian) doi: 10.26442/26586630.2021.2.200881
- Mandel IA, Podoksenov YK, Mikheev SL, Suhodolo IV, Svirko YS, Shipulin VM, Ivanova AV, Yavorovskiy AG, Yaroshetskiy AI. Endothelial Function and Hypoxic–Hyperoxic Preconditioning in Coronary Surgery with a Cardiopulmonary Bypass: Randomized Clinical Trial. Biomedicines. 2023;11(4):1044. doi: 10.3390/biomedicines11041044
- Romanov KP, Yusupov RA, Kozlov AV. Load testing as a method of determining athlete’s tolerance to the normobaric hypoxia. Physical culture and health. 2020;(4):141—144. (in Russian) doi: 10.47438/1999-3455_2020_4_141
- Maleev D. Defining a highly skilled ski-racer’s body individual resistance to acute hypoxia. Bull South Ural State Univ Ser Educ Heal Phys Cult. 2015;15(4):19—23. (in Russian) doi: 10.14529/ozfk150403
- Semenov DG, Belyakov AV, Rybnikova EA. Experimental modeling of damaging and protective hypoxia of the mammalian brain. Russian journal of physiology. 2022;108(12):1592—1609. (in Russian) doi: 10.31857/S086981392212010X
- Jung M, Zou L, Yu JJ, Ryu S, Kong Z, Yang L, Kang M, Lin J, Li H, Smith L, Loprinzi PD. Does exercise have a protective effect on cognitive function under hypoxia? A systematic review with meta-analysis. J Sport Heal Sci. 2020;9(6):562—577. doi: 10.1016/j.jshs.2020.04.004
- Rybnikova EA, Nalivaeva NN, Zenko MY, Baranova KA. Intermittent Hypoxic Training as an Effective Tool for Increasing the Adaptive Potential, Endurance and Working Capacity of the Brain. Front Neurosci. 2022;16:941740. doi: 10.3389/fnins.2022.941740
- Bilo G, Gatterer H, Torlasco C, Villafuerte FC, Parati G. Editorial: Hypoxia in cardiovascular disease. Front Cardiovasc Med. 2022;9:990013. doi: 10.3389/fcvm.2022.990013
- Navarrete-Opazo A, Mitchell GS. Therapeutic potential of intermittent hypoxia: A matter of dose. Am J Physiol — Regul Integr Comp Physiol. 2014;307(10): R1181-R1197. doi: 10.1152/ajpregu.00208.2014
- Glazachev O, Kopylov P, Susta D, Dudnik E, Zagaynaya E. Adaptations following an intermittent hypoxia-hyperoxia training in coronary artery disease patients: a controlled study. Clin Cardiol. 2017;40(6):370—376. doi: 10.1002/clc.22670
- Muangritdech N, Hamlin MJ, Sawanyawisuth K, Prajumwongs P, Saengjan W, Wonnabussapawich P, Manimmanakorn N, Manimmanakorn A. Hypoxic training improves blood pressure, nitric oxide and hypoxia-inducible factor‑1 alpha in hypertensive patients. Eur J Appl Physiol. 2020;120(8):1815—1826. (in Russian) doi: 10.1007/s00421-020-04410-9
- Samoilov VO, Maksimov AL, Filippova EB, Korolev YN, Golubev VN, Golovina AS, Savokina OV, Lesova EM. Characteristics of individual differences of human functional state in hypoxic hypoxia. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2013;3(43):1—7. (in Russian)
- Lukyanova LD, Kirova YI, Sukoyan GV. Signalling mechanisms of adaptation to hypoxia and their role in system regulation. Biological Membranes. 2012;29(4):238—252. [Лукьянова Л.Д., Кирова Ю.И., Сукоян Г.В. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции // Биологические мембраны. 2012. Т. 29. № 4. С. 238—252.]
- George PM, Orton C, Ward S, Menzies-Gow A, Hull JH. Hypoxic Challenge Testing for Fitness to Fly with Severe Asthma. Aerosp Med Hum Perform. 2016;87(6):571—574. doi: 10.3357/AMHP.4543.2016
- Uzun AB, Iliescu MG, Stanciu LE, Ionescu EV, Ungur RA, Ciortea VM, Irsay L, Motoașcă I, Popescu MN, Popa FL, Pazara L, Tofolean DE. Effectiveness of Intermittent Hypoxia–Hyperoxia Therapy in Different Pathologies with Possible Metabolic Implications. Metabolites. 2023;13(2):181. doi: 10.3390/metabo13020181
- Serebrovska ZO, Serebrovska TV., Kholin VA, Tumanovska LV, Shysh AM, Pashevin DA, Goncharov SV, Stroy D, Grib ON, Shatylo VB, Bachinskaya NY, Egorov E, Xi L, Dosenko VE. Intermittent Hypoxia-Hyperoxia Training Improves Cognitive Function and Decreases Circulating Biomarkers of Alzheimer’s Disease in Patients with Mild Cognitive Impairment: A Pilot Study. Int J Mol Sci. 2019;20(21):5405. doi: 10.3390/ijms20215405
- Wang H, Shi X, Schenck H, Hall JR, Ross SE, Kline GP, Chen S, Mallet RT, Chen P. Intermittent Hypoxia Training for Treating Mild Cognitive Impairment: A Pilot Study. Am J Alzheimer’s Dis Other Dementias®. 2020;35:153331751989672. doi: 10.1177/1533317519896725
- Cai M, Chen X, Shan J, Yang R, Guo Q, Bi X, Xu P, Shi X, Chu L, Wang L. Intermittent Hypoxic Preconditioning: A Potential New Powerful Strategy for COVID‑19 Rehabilitation. Front Pharmacol. 2021;12:643619. doi: 10.3389/fphar.2021.643619
- Arnaud C, Billoir E, de Melo Junior AF, Pereira SA, O’Halloran KD, Monteiro EC. Chronic intermittent hypoxia-induced cardiovascular and renal dysfunction: from adaptation to maladaptation. J Physiol. 2023;603(24). doi: 10.1113/JP284166
- Temme LA, Wittels HL, Wishon MJ, St. Onge P, McDonald SM, Hecocks D, Wittels SH. Continuous Physiological Monitoring of the Combined Exposure to Hypoxia and High Cognitive Load in Military Personnel. Biology (Basel). 2023;12(11):1398. doi: 10.3390/biology12111398
- Soo J, Girard O, Ihsan M, Fairchild T. The Use of the SpO2 to FiO2 Ratio to Individualize the Hypoxic Dose in Sport Science, Exercise, and Health Settings. Front Physiol. 2020;11:570472. doi: 10.3389/fphys.2020.570472
- Grushin AA, Zelenkova IE, Glazachev OS, Dudnik EN, Zotkin SV, Korneev PV, Koprov SV, Almyashev DH. Assessment of oxidative-antioxidant status and aerobic performance of elite cross-country skiers in the dynamics of training in the natural middle mountains. Sports medicine science and practice. 2019;9(4):11—20. (in Russian) doi: 10.17238/ISSN2223-2524.2019.4.11
Дополнительные файлы

