A promising method for the diagnosis of preclinical hypoxic state

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The state of hypoxia in natural conditions occurs in certain cases and is considered as a negative process in the overwhelming majority of cases. However, exogenous hypoxia is used as a factor of adaptation / preconditioning and training to the forthcoming hypoxic stress under some conditions, as well as increasing physical endurance and working capacity in normoxic conditions among specialists of various profiles. The mechanisms of adaptation to exogenous hypoxia have been studied in detail. Earlier in our studies, the value of artificial exogenous normobaric hypoxic hypoxia, which does not have a negative effect on the human body, was determined.

AIM: The aim of this work was to determine hypoxia inducible factor 1α (HIF-1α) as a possible marker of adaptation to normobaric hypoxic hypoxia.

MATERIALS AND METHODS: For 100 days, 6 test volunteers were continuously in a sealed residential test room based on the test bench of ASM JSC (St. Petersburg) in a state of normobaric hypoxic hypoxia (oxygen content 12–20%).

RESULTS: No clinically significant erythrocyte response to long-term exposure to normobaric hypoxic respiratory mixture was expectedly detected, although statistically significant fluctuations in the level of hemoglobin and the absolute number of erythrocytes were determined. When analyzing the HIF-1α concentration, qualitative data were obtained, characterizing a significant response (p < 0.05) in the change in HIF-1α concentration during the observation period. Additionally, a Kendall consistency factor of 0.68 was calculated, suggesting a significant difference in HIF-1α concentration dynamics.

CONCLUSIONS: The chosen mode of hypoxia can be used as a method of exogenous preconditioning.

About the authors

Andrey V. Lyubimov

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: lyubimov_av@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9829-4681
SPIN-code: 5307-4186

Cand. Sci. Med. (Pharmacology), Scientific Researcher

Russian Federation, Saint Petersburg

Platon P. Khokhlov

Institute of Experimental Medicine

Email: platonkh@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-6553-9267
SPIN-code: 8673-7417

Cand. Sci. (Biochemistry), Senior Scientific Researcher

Russian Federation, Saint Petersburg

Eugeny R. Bychkov

Institute of Experimental Medicine

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-code: 9408-0799

Cand. Sci. Med. (Pathophysiology), Head of the Lab

Russian Federation, Saint Petersburg

Petr D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

Dr. Sci. Med. (Pharmacology), Professor and Head of the Department

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Zarubina IV, Shabanov PD. From the S.P. Botkin’s idea of “preexposure” to preconditioning phenomenon. Perspectives for use of phenomena of ischemic and pharmacological preconditioning. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2016;14(1): 4–28. (In Russ.) doi: 10.17816/RCF1414–28
  2. Zarubina IV, Nurmanbetova FN, Shabanov PD. Antigipoksanty pri cherepno-mozgovoi travme. Saint Petersburg: Elbi-SPb; 2006. 207 p. (In Russ.)
  3. Incsinger F. The metabolic changes in the myocardium during ischemia. Folia pharmacol. 1983;6:63–71.
  4. Wiesener MS, Jurgensen JS, Rosenberger C, et al. Widespread hypoxia-inducible expression of HIF-2α in distinct cell populations of different organs. FASEB J. 2003;17(2):271–273. doi: 10.1096/fj.02-0445fje
  5. Flamme I, Frohlich T, von Reutern M, et al. HRF, a putative basic helix-loop-helix-PAS-domain transcription factor, is closely related to hypoxia-inducible factor-1α and developmentally expressed in blood vessels. Mech Dev. 1997;63(1):51–60. doi: 10.1016/s0925-4773(97)00674-6
  6. Hampton-Smith RJ, Peet DJ. From polyps to people: a highly familiar response to hypoxia. Ann NY Acad Sci. 2009;1177:19–29. doi: 10.1111/j.1749-6632.2009.05035.x
  7. Еma M, Taya S, Yokotani N, et al. A novel bHLH-PAS factor with close sequence similarity to hypoxia-inducible factor 1α regulates the VEGF expression and is potentially involved in lung and vascular development. Proc Natl Acad Sci USA. 1997;94(9):4273–4278. doi: 10.1073/pnas.94.9.4273
  8. Tian H, McKnight SL, Russell DW. Endothelial PAS domain protein 1 (EPAS1), a transcription factor selectively expressed in endothelial cells. Genes Dev. 1997;11(1):72–82. doi: 10.1101/gad.11.1.72
  9. Lyubimov AV, Ivanov AO, Bezkishkij EhN, et al. Assessment of the effect of long-term continuous stay in the artificial hypoxic gas-air environment at normal atmospheric pressure on the functional state of the cardiovascular system. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2018;16(3):47–53. (In Russ.) doi: 10.17816/RCF16347-53
  10. Jiang BH, Semenza GL, Bauer C, et al. Hypoxia-inducible factor 1 levels vary exponentially over a physiologically relevant range of O2 tension. Am J Physiol Cell Physiol 1996;271(4 Pt. 1):C1172–C1180. doi: 10.1152/ajpcell.1996.271.4.C1172
  11. Wang GL, Semenza GL. Purification and characterization of hypoxia-inducible factor 1. J Biol Chem. 1995;270(3):1230–1237. doi: 10.1074/jbc.270.3.1230
  12. Lee G, Choi S, Kim K, et al. Association of hemoglobin concentration and its change with cardiovascular and all-cause mortality. J Am Heart Assoc. 2018;7(3): e007723. doi: 10.1161/JAHA.117.007723
  13. Smith M, Arthur D, Camitta B, et al. Uniform approach to risk classification and treatment assignment for children with acute lymphoblastic leukemia. J Clin Oncol. 1996;14(1):18–24. doi: 10.1200/JCO.1996.14.1.18
  14. Horne BD, Anderson JL, John JM, et al. Which white blood cell subtypes predict increased cardiovascular risk? J Am Coll Cardiol. 2005;45(10):1638–1643. doi: 10.1016/j.jacc.2005.02.054
  15. Ensrud K, Grimm RH Jr. The white blood cell count and risk for coronary heart disease. Am Heart J. 1992;124(1):207–213. doi: 10.1016/0002-8703(92)90942-O

Copyright (c) 2022 Lyubimov A.V., Khokhlov P.P., Bychkov E.R., Shabanov P.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».