Hipoksja w pigułce

Hipoksja to stan, w którym utlenowanie tkanek w niektórych narządach lub całym organizmie jest niewystarczające w stosunku do ich zapotrzebowania na tlen. Może być spowodowana zarówno przez czynniki patofizjologiczne, jak i fizjologiczne. Przykładem fizjologicznej reakcji organizmu jest obniżenie się ciśnienia barometrycznego, co prowadzi do zmniejszenia ciśnienia parcjalnego tlenu we krwi, a w konsekwencji do spadku nasycenia hemoglobiny tlenem. Taka sytuacja ma miejsce w warunkach wysokogórskich, zazwyczaj powyżej 2000 m n.p.m., gdzie obniżone ciśnienie barometryczne powoduje zmniejszenie transportu tlenu do tkanek, prowadząc do hipoksji. W warunkach nizinnych podobne warunki można symulować w komorach hipoksyjnych lub za pomocą specjalnych koncentratorów, które umożliwiają wdychanie powietrza o zmniejszonej zawartości tlenu w porównaniu z powietrzem atmosferycznym.

 

Jak hipoksja wpływa na nasz organizm?

Ekspozycja organizmu na hipoksję, zarówno w spoczynku, jak i podczas wysiłku fizycznego, uruchamia szereg mechanizmów adaptacyjnych, które zwiększają efektywność tradycyjnych metod treningowych i terapeutycznych.

Kluczowym regulatorem adaptacji do hipoksji jest czynnik transkrypcyjny indukowany niedotlenieniem (HIF, ang. hypoxia-inducible factor). HIF aktywuje ponad 100 genów w organizmie człowieka, co sprawia, że środowisko hipoksyczne znajduje szerokie zastosowanie jako środek ergogeniczny i terapeutyczny.

Przebywanie na wysokościach zwiększa produkcję erytropoetyny (EPO), hormonu odpowiedzialnego za stymulowanie tworzenia czerwonych krwinek. Te komórki są niezbędne do transportu tlenu z płuc do tkanek, co prowadzi do zwiększenia pojemności tlenowej krwi.

Po powrocie do warunków normoksji, czyli normalnego poziomu tlenu, organizm sportowca jest w stanie efektywniej wykorzystywać dostępny tlen. Proces ten nie tylko zwiększa wydolność tlenową i beztlenową, ale również podnosi parametr VO2max, który określa maksymalną zdolność organizmu do przyswajania i wykorzystywania tlenu. Dzięki temu sportowcy mogą efektywniej trenować i osiągać lepsze wyniki w swoich dyscyplinach.

Wykorzystanie hipoksji w sporcie

Intermittent hypoxic training or therapy (IHT), znany również jako okresowa/interwałowa hipoksja lub hipoksyczne przedwarunkowanie, zyskuje coraz większe zainteresowanie w środowisku badawczym medycyny sportowej oraz wśród najbardziej zaawansowanych sportowców jako stały element treningu. 

Koncepcja treningu wysokościowego zyskała popularność wśród sportowców po Igrzyskach Olimpijskich w 1968 roku, gdzie afrykańscy biegacze, trenujący i mieszkający na dużych wysokościach, odnieśli sukcesy. Z obserwacji tych wynika, że hipoksja (niedobór tlenu) jest kluczowym czynnikiem adaptacyjnym dla mięśni podczas treningu. W treningu hipoksyjnym zmniejsza się stężenie tlenu w wdychanym powietrzu, co prowadzi do mniejszej ilości tlenu we krwi i jego ograniczonej dostępności dla mięśni. Życie lub trening w takich warunkach zakłóca równowagę między dostarczaniem a zapotrzebowaniem na tlen, co aktywuje szlaki molekularne w celu przywrócenia równowagi. Krótkoterminowo, organizm reaguje zmianami w oddychaniu, pracy serca, objętości krwi i rozszerzaniu naczyń krwionośnych. Długoterminowo dochodzi do wzrostu aktywności czynnika HIF-1α, który jest kluczowym regulatorem genów związanych z erytropoezą, metabolizmem, angiogenezą i proliferacją komórek. Połączenie hipoksji z treningiem intensyfikuje aktywność szlaku HIF-1 bardziej niż same warunki normoksyjne. Jednak długotrwała ekspozycja na silną hipoksję może negatywnie wpływać na funkcje mięśni, co podkreśla potrzebę zachowania odpowiedniego balansu między czasem spędzonym w hipoksji a intensywnością treningu.

Głównym celem treningu hipoksyjnego jest wywołanie adaptacji fizjologicznych, które poprawią zdolność organizmu do transportu i wykorzystania tlenu. W warunkach hipoksyjnych organizm reaguje poprzez zwiększoną produkcję erytropoetyny (EPO), poprawę zdolności buforowania kwasu mlekowego oraz zwiększenie objętości osocza.

Badania przeprowadzone na sportowcach trenujących w warunkach hipoksyjnych wykazały, że osiągali oni lepsze wyniki i poprawiali swoje parametry w większym stopniu niż osoby trenujące w warunkach normoksji.
 

Trening hipoksyjny jako forma aklimatyzacji przed wyprawami wysokogórskimi

Wyprawy wysokogórskie wiążą się z ryzykiem wystąpienia choroby wysokościowej. Choć nie można jej całkowicie wyeliminować, można złagodzić jej objawy poprzez odpowiednie przygotowanie organizmu. Skutki choroby wysokościowej mogą być niebezpieczne dla zdrowia i życia. Choroba ta może rozwinąć się już na wysokości około 2500 m n.p.m., a u osób wrażliwych objawy mogą wystąpić nawet poniżej 2000 m n.p.m.

Podstawową profilaktyką zapobiegającą wystąpieniu choroby wysokościowej jest prawidłowo przeprowadzona aklimatyzacja, zarówno poprzez trening, jak i spędzanie czasu w warunkach obniżonego stężenia tlenu w powietrzu (np. poprzez spanie lub odpoczynek w namiotach hipoksyjnych).

Literatura:

1. Millet G. P., Roels B., Schmitt L., Woorons X., Richalet J. P. (2010). Combining hypoxic methods for peak performance. Sports Med. 40, 1–25
2. Intermittent hypoxia therapy - a non-invasive treatment,” in Asian hospital & healthcare management (Roc-Hyderabad, India: Ochre Media Pvt. Ltd; ), 35.