Controlled hypoxia-hyperoxytherapy as a component of a targeted approach in the rehabilitation of patients with multimorbidity: a single-center, randomized, placebo-controlled, prospective study

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Multimorbidity is one of the most important public health problems, leading not only to a deterioration in the functional abilities of an individual, but also to an increase in the disability of the population, which determines the need to use effective measures in the treatment and rehabilitation of patients with multimorbid pathology.

AIM: The aim of this study was to evaluate the effect of a two-week medical rehabilitation program including the respiratory therapy method based on short-term intermittent exposure to hypoxia and hyperoxia on the dynamics of hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) and C-reactive protein in patients with multiple chronic diseases. The novelty of this study is due to the peculiarities of the study group — patients with multimorbid pathology.

MATERIALS AND METHODS: A single-center, randomized, placebo-controlled, prospective study (NCT05053672, ClinicalTrials.gov) included 42 patients aged 43 to 68 years with multimorbid pathology: generalized osteoarthritis — 61.9%, knee OA — 21.4%, hip OA — 16.7%, controlled arterial hypertension stage I–II — 90.5%, post-Covid syndrome — 100%. Patients were randomized into 2 groups by the method of numbered identical containers. According to clinical and demographic characteristics of patients, concomitant pathology, C-reactive protein and HIF-1 levels, the studied groups were comparable. The main group (27 patients) received a course (8–10 sessions) of individually dosed hypoxy-hyperoxytherapy on the basis of biofeedback (reoxytherapy) against the background of the standard complex of medical rehabilitation. The comparison group (15 patients) received sham reoxy therapy (placebo treatment) along with standard rehabilitation.

RESULTS: The data obtained as a result of the study in multimorbid patients using reoxy-therapy clearly demonstrated reduction of clinical symptoms, improvement of general well-being according to visual analogue scale and decrease of C-reactive protein as a classical marker of inflammation against the background of stabilization of HIF-1 dynamics.

CONCLUSION: The use of biofeedback-based short-term intermittent exposure to hypoxia and hyperoxia (reoxy therapy) in patients with different initial characteristics in terms of clinical health status and multimorbid pathology is reasonable taking into account modern personalized approaches to medical rehabilitation.

About the authors

Nadezhda P. Lyamina

AsFor Group

Email: lyana_n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6939-3234
SPIN-code: 4347-4426

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 14/4 Elektrozavodskaya street, 107023 Moscow

Svetlana V. Lyamina

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

Email: lyana_n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8300-8988
SPIN-code: 8821-2139

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow

Natalya V. Skorobogatyth

Moscow Centre for Research and Practice in Medical Rehabilitation, Restorative and Sports Medicine

Email: skorobogatyth@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-1023-3564
SPIN-code: 3536-1474
Russian Federation, Moscow

Irina V. Ksenofontova

Moscow Centre for Research and Practice in Medical Rehabilitation, Restorative and Sports Medicine

Email: mnpcsm-f2@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-8053-5341
SPIN-code: 2147-8290

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Galina K. Spirina

AsFor Group

Author for correspondence.
Email: g.spirina@aimediq.com
ORCID iD: 0000-0002-9574-5931
Russian Federation, 14/4 Elektrozavodskaya street, 107023 Moscow

References

  1. Drapkina OM, Shutov AM, Efremova EV. Comorbidity, multimorbidity, dual diagnosis: Synonyms or different terms? Cardiovasc Therapy Prevention. 2019;18(2):65–69.
  2. Skou ST, Mair FS, Fortin M, et al. Multimorbidity. Nat Rev Dis Primers. 2022;8(1):48. doi: 10.1038/s41572-022-00376-4
  3. Wallace E, Guthrie B, Fahey T. Managing patients with multimorbidity in primary care. BMJ. 2015;(350):h176. doi: 10.1136/bmj.h176
  4. Oganov RG, Simanenkov VI, Bakulin IG, еt al. Comorbidities in clinical practice. algorithms for diagnostics and treatment. Cardiovasc Therapy Prevention. 2019;18(1):5–66. doi: 10.15829/1728-8800-2019-1-5-66
  5. Luo Z, Tian M, Yang G, et al. Hypoxia signaling in human health and diseases: Implications and prospects for therapeutics. Sig Transduct Target Ther. 2022;7(1):218. doi: 10.1038/s41392-022-01080-1
  6. Timon R, Martínez-Guardado I, Camacho-Cardeñosa A, et al. Effect of intermittent hypoxic conditioning on inflammatory biomarkers in older adults. Exp Gerontol. 2021;(152):111478. doi: 10.1016/j.exger.2021.111478
  7. Tobin B, Costalat G, Renshaw G.M. Intermittent not continuous hypoxia provoked haematological adaptations in healthy seniors: Hypoxic pattern may hold the key. Eur J Appl Physiol. 2020;120(3): 707–718. doi: 10.1007/s00421-020-04310-y
  8. Corrado C, Fontana S. Hypoxia and HIF Signaling: One axis with divergent effects. Int J Mol Sci. 2020;21(16):5611. doi: 10.3390/ijms21165611
  9. Kiers D, Wielockx B, Peters E, et al. Short-term hypoxia dampens inflammation in vivo via enhanced adenosine release and adenosine 2b receptor stimulation. EBio Medicine. 2018;(33):144–156. doi: 10.1016/j.ebiom.2018.06.021
  10. Serebrovska ZO, Serebrovska TV, Kholin VA, et al. 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
  11. Timon R, Camacho-Cardeñosa M, González-Custodio A, et al. Effect of hypoxic conditioning on functional fitness, balance and fear of falling in healthy older adults: A randomized controlled trial. Eur Rev Aging Phys Act. 2021;18(1):25. doi: 10.1186/s11556-021-00279-5
  12. Sazontova TG, Glazachev OS, Bolotova AV, et al. Adaptation to hypoxia and hyperoxia improves physical endurance: The role of reactive oxygen species and redox-signaling (experimental and applied study). Russ J Physiol. 2012;98(6):793–807.
  13. Krzhyzhanovskaya SY, Dudnik EN, Zapara MA, et al. Hypoxic conditioning procedures do not lead to excessive activation of oxidative stress in healthy subjects. Russ J Physiol. 2019;105(1): 89–99. doi: 10.1134/S0869813919010047
  14. Glazachev OS. Optimization of clinical application of interval hypoxic training. Med Tekh. 2013;(3):21–24. (In Russ).
  15. Tuck MK, Chan DW, Chia D, et al. Standard operating procedures for serum and plasma collection: Early detection research network consensus statement standard operating procedure integration working group. J Proteome Res. 2009;8(1):113–117. doi: 10.1021/pr800545q
  16. Krzywinska E, Stockmann C. Hypoxia, metabolism and immune cell function. Biomedicines. 2018;6(2):56. doi: 10.3390/biomedicines6020056
  17. Dzhalilova DS, Makarova OV. Molecular-biological mechanisms of interconnection between hypoxia, inflammatory and immune reactions. Immunologiya. 2019;40(5):97–105. doi: 10.24411/0206-49522019-15010
  18. Brooks JT, Elvidge GP, Glenny L, et al. Variations within oxygen-regulated gene expression in humans. J Appl Physiol. 2009;(106): 212–220. doi: 10.1152/japplphysiol.90578.2008
  19. Wu AL, Xiong YS, Li ZQ, et al. Correlation between single nucleotide polymorphisms in hypoxia-related genes and susceptibility to acute high-altitude pulmonary edema. Genet Mol Res. 2015;14(3): 11562–11572. doi: 10.4238/2015.September.28.8
  20. MacInnis MJ, Koehle MS. Evidence for and against genetic predispositions to acute and chronic altitude illnesses. High Alt Med Biol. 2016;17(4):281–293. doi: 10.1089/ham.2016.0024
  21. Lorenzo FR, Huff C, Myllymäki M, et al. A genetic mechanism for Tibetan high-altitude adaptation. Nat Genet. 2014;46(9):951–956. doi: 10.1038/ng.3067
  22. Ahmetov II, Hakimullina AM, Lyubaeva EV, et al. Effect of HIF1A gene polymorphism on human muscle performance. Bull Exp Biol Med. 2008;146(3):351–353. doi: 10.1007/s10517-008-0291-3
  23. McPhee JS, Perez-Schindler J, Degens H, et al. HIF1A P582S gene association with endurance training responses in young women. Eur J Appl Physiol. 2011;111(9):2339–2347. doi: 10.1007/s00421-011-1869-4
  24. Gabbasov RT, Arkhipova AA, Borisova AV, et al. The HIF1A gene Pro582Ser polymorphism in Russian strength athletes. J Strength Cond Res. 2013;27(8):2055–2058. doi: 10.1519/JSC.0b013e31827f06ae
  25. Dudnik E, Zagaynaya E, Glazachev OS, Susta D. Intermittent hypoxia-hyperoxia conditioning improves cardiorespiratory fitness in older comorbid cardiac outpatients without hematological changes: A randomized controlled trial. High Alt Med Biol. 2018;19(4):339–343. doi: 10.1089/ham.2018.0014
  26. Syrkin AL, Glazachev OS, Kopylov FY, et al. Adaptation to intermittent hypoxia-hyperoxia in the rehabilitation of patients with ischemic heart disease: Exercise tolerance and quality of life. Kardiologiia. 2017;57(5):10–16. (In Russ). doi: 10.18565/cardio.2017.5.10-16
  27. Bayer U, Likar R, Pinter G, et al. Intermittent hypoxic-hyperoxic training on cognitive performance in geriatric patients. Alzheimers Dement (N Y). 2017;3(1):114–122. doi: 10.1016/j.trci.2017.01.002
  28. Behrendt T, Bielitzki R, Behrens M, et al. Effects of intermittent hypoxia-hyperoxia exposure prior to aerobic cycling exercise on physical and cognitive performance in geriatric patients: A randomized controlled trial. Front Physiol. 2022;(13):899096. doi: 10.3389/fphys.2022.899096

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».