ภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ
ภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ (หรือที่เรียกว่าภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะ ) เป็นการแทรกแซงที่บุคคลหรือสัตว์ได้รับออกซิเจนในระดับปกติและภาวะขาดออกซิเจน สลับกันไป ภาวะปกติหมายถึงการได้รับออกซิเจน ใน ระดับที่พบได้ทั่วไปในชั้นบรรยากาศของโลก (~21% O2 และภาวะขาดออกซิเจนหมายถึงระดับออกซิเจนที่ต่ำกว่าระดับปกติ โดยปกติแล้ว การได้รับออกซิเจนในระดับขาดออกซิเจนจะส่งผลเสียต่อการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของร่างกาย เช่น โรค แพ้ความสูง[ 1 ]อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ในปริมาณที่เหมาะสม ภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ อาจใช้ในทางคลินิกเพื่อบรรเทาอาการทางพยาธิวิทยาต่างๆ ได้[ 2 ]
กลไกทั่วไป

เมื่อใช้เป็นการแทรกแซงเพื่อการฟื้นฟู โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการหายใจและการเดินภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ มักจะทำงานโดยใช้การอำนวยความสะดวกในระยะยาว (LTF) LTF ซึ่งมีความหมายเหมือนกับศักยภาพในระยะยาวเกิดขึ้นเมื่อมีการเพิ่มขึ้นของ ความแข็งแรง ของไซแนปส์ ในระยะยาว เนื่องจากความยืดหยุ่นของไซแนปส์ [ 3 ] ในกรณีของภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ การเพิ่มขึ้นของความ แข็งแรงของไซแนปส์เหล่านี้ส่งผลให้ผลลัพธ์ของการเคลื่อนไหวเพิ่มขึ้น[ 4 ] [ 5 ]
ความดันออกซิเจนบางส่วนที่ลดลงในหลอดเลือดแดงเนื่องจากภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ จะถูกตรวจจับและกระตุ้นโดยcarotid bodyซึ่ง เป็นตัวรับ เคมีรับความรู้สึก[ 6 ] [ 7 ] Carotid body ที่ถูกกระตุ้นจะกระตุ้นการปล่อยเซโรโทนินซึ่งจะไปเกาะกับตัวรับเซโรโทนินบนพื้นผิวของเซลล์ประสาท สั่งการ เช่นเซลล์ประสาทสั่งการของกล้ามเนื้อกะบังลมในกรณีของการฟื้นตัวของระบบหายใจ[ 5 ] เส้นทางการส่งสัญญาณนี้จะใช้โมเลกุลปลายทาง เช่น TrkB [ 8 ] BDNF [ 8 ]และPKA [ 9 ] เพื่อเพิ่มเอาต์พุตของไซแนปส์ของเซลล์ประสาทสั่งการ ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะเพิ่มเอาต์พุตของกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องและลดความบกพร่องในการทำงาน ลง เนื่องจากปริมาณของภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ จะเปลี่ยนปริมาณการปล่อยเซโรโทนินและส่งผลให้ปริมาณ LTF เปลี่ยนแปลงไปด้วย กระบวนการนี้จึงแสดงให้เห็นถึงเมตาพลาสติซิตี้[ 10 ]เมตาพลาสติซิตี้เกิดขึ้นเมื่อ LTF มีความยืดหยุ่นหรือแปรผันได้
LTF ที่เกิดจากภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ยังได้รับการพิสูจน์แล้วในหนูที่เส้นประสาทคาโรติดถูกทำลาย ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความยืดหยุ่นของไซแนปส์เนื่องจากภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ยังทำงานผ่านกลไกอื่นๆ นอกเหนือจากเคมีรับความรู้สึกของคาโรติดด้วย[ 11 ]
นอกเหนือจากนี้ ภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ยังเปลี่ยนแปลง การผลิต ไนตริกออกไซด์ โดย รวม ความเข้มข้น และการแสดงออกของยีน ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการปรับตัวของระบบหัวใจและหลอดเลือดต่อภาวะขาดออกซิเจน[ 12 ]กลไกนี้มีความเกี่ยวข้องเมื่อใช้เป็นวิธีการลดความดันโลหิตสูง[ 13 ]หรือเพิ่มความหนาแน่นของแร่ธาตุในกระดูก[ 14 ]
ปริมาณ
| พิมพ์ | ตัวอย่าง |
|---|---|
| ความรุนแรงของภาวะขาดออกซิเจน | Fi O ของ 0.10 |
| ระยะเวลาเป็นตอนๆ | ตอนละ 1 นาที |
| ตอนต่อวัน | 10 ตอนต่อวัน |
| รูปแบบการนำเสนอ | วันเว้นวัน |
| ระยะเวลาการสัมผัสสะสม | สะสม 24 ชั่วโมง |
จำเป็นต้อง มีความเข้าใจเกี่ยวกับปริมาณยา ที่เหมาะสม เพื่อออกแบบโปรโตคอลภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ ที่มีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องกับภาวะขาดออกซิเจน ตัวอย่างเช่น พบว่าภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ กระตุ้นให้เกิด LTF ในหนู ในขณะที่ภาวะขาดออกซิเจนต่อเนื่องไม่ก่อให้เกิดผลดังกล่าว[ 15 ]และภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ แบบเฉียบพลันไม่แสดงหลักฐานการตายของ เซลล์ ฮิปโปแคมปัสที่พบในหนู ในขณะที่การสัมผัสกับภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ แบบเรื้อรังกลับก่อให้เกิดผลดังกล่าว[ 16 ]
แม้ว่าภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ จะถูกนำมาใช้เพื่อการรักษาต่างๆ ในระบบทางสรีรวิทยาหลายระบบ แต่ก็มีความเห็นพ้องกันโดยทั่วไปว่าปริมาณภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ ที่ปลอดภัยและเป็นประโยชน์นั้นอยู่ที่เท่าใด โปรโตคอลดังกล่าวจะเกี่ยวข้องกับสัดส่วนของออกซิเจนที่สูดดมเข้าไป ( FiO2 ) ที่อยู่ในช่วง 0.09 – โดยมี 3 – 15 ตอนต่อวัน สำหรับโรคร่วมที่พบในช่วงFiO2 – 0.08 และ 48 – 2400 ตอนต่อวัน[ 2 ]
ผลทางพยาธิวิทยาและผลดี
| ผลกระทบทางพยาธิวิทยา[ 2 ] | ผลดี[ 2 ] |
|---|---|
| ความดันโลหิตสูงทั่วร่างกาย | ลดความดันโลหิตสูง |
| โรคอ้วน | การลดน้ำหนัก |
| ภาวะดื้อต่ออินซูลิน | เพิ่มความทนทานต่อกลูโคส |
| เพิ่มการกระตุ้นระบบประสาทซิมพา เทติก | เสริมสร้างการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน |
| ความบกพร่องทางสติปัญญา | เสริมสร้างการเรียนรู้และความจำเชิงพื้นที่ |
| การอักเสบ | ลดการอักเสบ |
การประยุกต์ใช้ในการรักษาโรค

แม้ว่าภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ จะเกี่ยวข้องกับระบบทางเดินหายใจ เป็นหลักในระยะเริ่มต้น แต่ผลกระทบในระยะยาวทำให้สามารถนำมาใช้เป็นวิธีการฟื้นฟูที่มีประสิทธิภาพใน ระบบชีวภาพต่างๆทั้งในสัตว์และมนุษย์ได้เช่นกัน
แอลทีเอฟเอฟ
สำหรับระบบทางเดินหายใจ LTF ที่ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ช่วยเพิ่ม การส่งออกของ เส้นประสาทมอเตอร์ของกะบังลมซึ่งแสดงให้เห็นว่าช่วยผู้ที่มีภาวะหยุดหายใจขณะหลับ[ 17 ]และCOPD [ 18 ] ความสามารถในการเพิ่มกิจกรรมของกล้ามเนื้อ โดยเฉพาะสำหรับการเดิน ได้รับการพิสูจน์แล้วทั้งในหนู[ 16 ]และมนุษย์[ 19 ]หลังจากได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลัง
การสร้างเซลล์ประสาทในฮิปโปแคมปัส
การสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในฮิปโปแคมปัสยังได้รับการพิสูจน์แล้วในหนูที่ได้รับภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะ การสร้างเซลล์ประสาทใหม่นี้แสดงให้เห็นถึง การพัฒนาด้าน ความรู้ความเข้าใจ ที่เกี่ยวข้อง เช่นการเรียนรู้และความจำที่ ดีขึ้น [ 20 ] [ 21 ]รวมถึงการเพิ่มขึ้นโดยรวมของความสามารถด้านความรู้ความเข้าใจเชิงพื้นที่[ 22 ]นอกจากนี้ยังพบผลคล้ายยาต้านอาการซึมเศร้า ในหนูที่ได้รับการรักษาดังกล่าว [ 23 ]
การผลิตไนตริกออกไซด์
การเปลี่ยนแปลงระดับไนตริกออกไซด์อันเนื่องมาจากภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ยังให้ประโยชน์ที่เป็นไปได้อีกด้วย ผู้ที่มีความดันโลหิตสูงแสดงให้เห็นว่าความดันโลหิตลดลง[ 13 ] [ 24 ]การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของแร่ธาตุในกระดูกในหนูยังเกิดจากกระบวนการนี้อีกด้วย[ 14 ]การเปลี่ยนแปลงระดับไนตริกออกไซด์ดังกล่าวยังช่วยป้องกันภาวะขาดเลือดและการไหลเวียนของ เลือดในกล้ามเนื้อ หัวใจ อีกด้วย [ 25 ]
ดูเพิ่มเติม
- ↑กองบรรณาธิการ FSF (พฤษภาคม–มิถุนายน 1997) "ผู้โดยสารที่แอบขึ้นเครื่องในช่องล้อเสี่ยงต่อภาวะขาดออกซิเจนและภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำถึงขั้นเสียชีวิต" (PDF)ปัจจัยมนุษย์และการแพทย์การบิน 44 ( 3): 2.
- ↑ Kandel, ER (2001). "ชีววิทยาโมเลกุลของการจัดเก็บความทรงจำ: การสนทนาระหว่างยีนและไซแนปส์" Science . 294 (5544): 1030– 1038. Bibcode : 2001Sci...294.1030K . CiteSeerX 10.1.1.322.6795 . doi : 10.1126/science.1067020 . PMID 11691980 . S2CID 52799866 .
- ↑ Hayashi, F.; Coles, SK; Bach, KB; Mitchell, GS; McCrimmon, DR (1993). "การตอบสนองของเส้นประสาทเฟรนิกที่ขึ้นอยู่กับเวลาต่อการกระตุ้นของเส้นประสาทแคโรติด: หนูที่มีสมองส่วนซีรีเบลลัมสมบูรณ์เทียบกับหนูที่ตัดสมองส่วนซีรีเบลลัมออก" Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol . 265 (4): R811–819. doi : 10.1152/ajpregu.1993.265.4.R811 . PMID 8238451 .
- 1 2 Fuller, DD; Bach, KB; Baker, TL; Kinkead, R.; Mitchell, GS (2000). "การอำนวยความสะดวกในระยะยาวของการส่งออกมอเตอร์ของกล้ามเนื้อกะบังลม" Respir Physiol . 121 ( 2– 3): 135– 146. doi : 10.1016/S0034-5687(00)00124-9 . PMID 10963770 .
- ↑ Millhorn, DE; Eldridge, FL; Waldrop, TG (1980). "การกระตุ้นการหายใจเป็นเวลานานด้วยกลไกประสาทส่วนกลางแบบใหม่" Respir Physiol . 41 (1): 87– 103. doi : 10.1016/0034-5687(80)90025-0 . PMID 6771859 .
- ↑ Fuller, DD; Zabka, AG; Baker, TL; Mitchell, GS (2001). "การอำนวยความสะดวกระยะยาวของเส้นประสาทกะบังลมต้องอาศัยการกระตุ้นตัวรับ 5-HT ในระหว่างภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ แต่ไม่ใช่หลังจากภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ" . J Appl Physiol . 90 (5): 2001– 2006. doi : 10.1152/jappl.2001.90.5.2001 . PMID 11299296 .
- 1 2 Baker-Herman, TL; Fuller, DD; Bavis, RW; Zabka, AG; Golder, FJ; Doperalski, NJ; Johnson, RA; Watters, JJ; Mitchell, GS (2004). "BDNF มีความจำเป็นและเพียงพอสำหรับความยืดหยุ่นของการหายใจในไขสันหลังภายหลังภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะ" Nat Neurosci . 7 (1): 48– 55. doi : 10.1038/nn1166 . PMID 14699417 . S2CID 22965093 .
- ↑ Hoffman, MS; Mitchell, GS (2011). "การ กระตุ้นตัวรับ 5-HT7 ในไขสันหลังทำให้เกิดการอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อกะบังลมที่ยาวนาน" J Physiol . 589 (6): 1397– 1407. doi : 10.1113/jphysiol.2010.201657 . PMC 3082099. PMID 21242254 .
- ↑ Wilkerson, JE; Mitchell, GS (2009). "ภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ทุกวันช่วยเพิ่มระดับ BDNF ในไขสันหลัง การฟอสโฟรีเลชันของ ERK และการอำนวยความสะดวกระยะยาวของการหายใจ" . Exp Neurol . 217 (1): 116– 123. doi : 10.1016/j.expneurol.2009.01.017 . PMC 2691872 . PMID 19416672 .
- ↑ Sibigtroth, CM; Mitchell, GS (2011). "กิจกรรมเคมีรับความรู้สึกจากหลอดเลือดแดงคาโรติดไม่จำเป็นสำหรับการกระตุ้นระยะยาวของเส้นประสาทเฟรนิกทั้งหมดภายหลังภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ อย่างเฉียบพลัน" Respir Physiol Neurobiol . 176 (3): 73– 79. doi : 10.1016/j.resp.2010.11.006 . PMC 4374991 . PMID 21093615 .
- ↑ Manukhina, DB; Downey, HF; Mallet, RT (2006). "บทบาทของไนตริกออกไซด์ในการปรับตัวของระบบหัวใจและหลอดเลือดต่อภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะ" . Exp Biol Med . 231 (4): 343– 365. doi : 10.1007/0-387-29540-2_6 . PMID 16565431 .
- 1 2 Lyamina, NP; Lyamina, SV; Senchiknin, VN; Mallet, RT; Downey, HF; Manukhina, EB (2011). "การปรับสภาพภาวะขาดออกซิเจนที่ความดันปกติช่วยลดความดันโลหิตและทำให้การสังเคราะห์ไนตริกออกไซด์กลับสู่ภาวะปกติในผู้ป่วยที่มีความดันโลหิตสูง" J Hypertens . 29 (11): 2265– 2272. doi : 10.1097/HJH.0b013e32834b5846 . PMID 21897291 . S2CID 28868197 .
- 1 2 Guner, I.; Uzun, DD; Yaman, MO; Genc, H.; Gelisgen, R.; Korkmaz, GG; Hallac, M.; Yelman, N.; Sahin, G.; Karter, Y.; Simsek, G. (2013). "ผลของภาวะขาดออกซิเจนในความดันต่ำเป็นระยะๆ เรื้อรังในระยะยาวต่อความหนาแน่นของแร่ธาตุในกระดูกของหนู: บทบาทของไนตริกออกไซด์" . Biol Trace Elem Res . 154 (2): 262– 267. Bibcode : 2013BTER..154..262G . doi : 10.1007/s12011-013-9722-8 . PMID 23771686 . S2CID 14365564 .
- ↑ Baker, TL; Mitchell, GS (2000). "ภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ แต่ไม่ใช่ภาวะขาดออกซิเจนต่อเนื่อง กระตุ้นให้เกิดการอำนวยความสะดวกในระยะยาวของการทำงานของกล้ามเนื้อกะบังลมในหนู" . J Physiol . 529 (1): 215– 219. doi : 10.1111/j.1469-7793.2000.00215.x . PMC 2270180 . PMID 11080263 .
- 1 2 Lovett-Barr, MR; Satriotomo, I.; Muir, GD; Wilkerson, JE; Hoffman, MS; Vinit, S.; Mitchell, GS (2012). "ภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ซ้ำๆ กระตุ้นการฟื้นตัวของระบบหายใจและการเคลื่อนไหวของร่างกายหลังจากการบาดเจ็บที่ไขสันหลังส่วนคอเรื้อรัง" J Neurosci . 32 (11): 3591– 3600. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2908-11.2012 . PMC 3349282 . PMID 22423083 .
- ↑ Gerst, DG; 3rd Yokohana, SS; Carney, LM; Lee, DS; Badr, MS; Qureshi, T.; Anthouard, MN; Mateika, JH (2011). "การตอบสนองการหายใจต่อภาวะขาดออกซิเจนและการอำนวยความสะดวกในการหายใจในระยะยาวจะเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลาของวันและการสัมผัสกับภาวะขาดออกซิเจนเป็นระยะๆ ซ้ำๆ ทุกวัน" . J Appl Physiol . 110 (1): 15– 28. doi : 10.1152/japplphysiol.00524.2010 . PMC 3785116 . PMID 20724571 .
{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list ( link ) - ↑ Haider, T.; Casucci, G.; Linser, T.; Faulhaber, M.; Gatterer, H.; Ott, G.; Linser, A.; Ehrenbourg, I.; Tkatchouk, E.; Burtscher, M.; Bernardi, L. (2009). "การฝึกภาวะขาดออกซิเจนแบบเป็นช่วงๆ ช่วยปรับปรุงการควบคุมระบบประสาทอัตโนมัติของหัวใจและระบบทางเดินหายใจในผู้ป่วยโรคปอดอุดกั้นเรื้อรังระดับเล็กน้อย" J Hypertens . 27 (8): 1648– 1654. doi : 10.1097/HJH.0b013e32832c0018 . PMID 19387363 . S2CID 11277060 .
- ↑ Hayes, HB; Jayataman, A.; Herrmann, M.; Mitchell, GS; Rymer, WZ; Trumbower, RD (2014). "ภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ ทุกวันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเดินหลังการบาดเจ็บไขสันหลังเรื้อรัง: การทดลองแบบสุ่ม" Neurology . 82 ( 2): 104– 113. doi : 10.1212/01.WNL.0000437416.34298.43 . PMC 3897437 . PMID 24285617 .
- ↑ Lu, XJ; Chen, XQ; Weng, J.; Zhang, HY; Pak, DT; Luo, JH; Du, JZ (2009). "โปรตีนกระตุ้น GTPase เฉพาะ Rap ที่เกี่ยวข้องกับหนามฮิปโปแคมปัสเหนี่ยวนำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของการเรียนรู้และความจำในหนูที่สัมผัสกับภาวะขาดออกซิเจนหลังคลอด" . Neuroscience . 162 (2): 404– 414. doi : 10.1016/j.neuroscience.2009.05.011 . PMC 3243647 . PMID 19442707 .
- ↑ Zhang, JX; Chen, XQ; Du, JZ; Chen, QM; Zhu, CY (2005). "การได้รับออกซิเจนต่ำเป็นระยะในช่วงแรกเกิดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของหนูในการทดสอบเขาวงกตน้ำและเขาวงกตรัศมี 8 แขน" J Neurobiol . 65 (1): 72– 84. doi : 10.1002/neu.20174 . PMID 16010673 .
- ↑ Shao, G.; Zhang, R.; Wang, ZL; Gao, CY; Huo, X.; Lu, GW (2006). "โปรตีนกระตุ้น GTPase เฉพาะ Rap ที่เกี่ยวข้องกับหนามฮิปโปแคมปัสเหนี่ยวนำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของการเรียนรู้และความจำในหนูที่สัมผัสกับภาวะขาดออกซิเจนหลังคลอด" . Neuro-Signals . 15 (6): 314– 321. doi : 10.1159/000121368 . PMID 18349553 .
- ↑ Zhu, XH; Yan, HC; Zhang, J.; Qu, HD; Qiu, XS; Chen, L.; Li, SJ; Cao, X.; Bean, JC; Chen, LH; Qin, XH; Liu, JH; Bai, XC; Mei, L.; Gao, TM (2010). "ภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ ส่งเสริมการสร้างเซลล์ประสาทในฮิปโปแคมปัสและทำให้เกิดผลคล้ายยาต้านอาการซึมเศร้าในหนูทดลองโตเต็มวัย" . J Neurosci . 30 (38): 12653– 12663. doi : 10.1523/JNEUROSCI.6414-09.2010 . PMC 6633584 . PMID 20861371 .
- ↑ Shatillo, VB; Korkushko, OV; Ischuk, VA; Downey, HF; Serebrovskaya, TV (2008). "ผลของการฝึกภาวะขาดออกซิเจนเป็นช่วงๆ ต่อสมรรถภาพในการออกกำลังกาย การไหลเวียนโลหิต และการระบายอากาศในผู้ชายสูงอายุที่มีสุขภาพดี" . High Alt Med Biol . 9 (1): 43– 52. doi : 10.1089/ham.2008.1053 . PMID 18331220 .
- ↑ Bolli, R. (2001). "หน้าที่ปกป้องหัวใจของเอนไซม์ไนตริกออกไซด์ซินเทสที่เหนี่ยวนำได้และบทบาทของไนตริกออกไซด์ในภาวะขาดเลือดของกล้ามเนื้อหัวใจและการปรับสภาพล่วงหน้า: ภาพรวมของการวิจัยตลอดทศวรรษ" J Mol Cell Cardiol . 33 (11): 1897– 1918. doi : 10.1006/jmcc.2001.1462 . PMID 11708836 .