間欠性低酸素症
医療介入
間欠性低酸素症
典型的な間欠性低酸素プロトコルの例
その他の名前断続的な低酸素症
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間欠性低酸素症（エピソード性低酸素症とも呼ばれる）は、人または動物が常酸素状態と低酸素状態を交互に繰り返す介入である。常酸素状態は、地球の大気中に通常存在する酸素濃度（約21% O 2）への曝露と定義され、低酸素状態は常酸素状態よりも低い酸素濃度と定義される。通常、低酸素状態への曝露は、高山病などの身体の生理学的変化と負の関連がある。[1]しかし、適度に使用すれば、間欠性低酸素症は様々な病状の緩和手段として臨床的に用いられることがある。[2]

一般的なメカニズム

頸動脈小体が存在する頸動脈の分岐部。

間欠性低酸素症は、特に呼吸と歩行のリハビリテーション介入として用いられる場合、典型的には長期促進（LTF）を利用して作用する。LTFは長期増強と同義であり、シナプス可塑性によるシナプス強度の長期的な増加が生じる場合に生じる。[3]間欠性低酸素症の場合、こうしたシナプス強度の増加は運動出力の増加をもたらす。[4] [5]

間欠性低酸素症による動脈内の酸素分圧の低下は、化学求心性受容体である頸動脈小体によって感知され、刺激されます。[6] [7]活性化された頸動脈小体は、呼吸回復の場合の横隔膜運動ニューロンなどの運動ニューロンの表面にあるセロトニン受容体に付着するセロトニンの放出を引き起こします。 [5]このシグナル伝達経路は、次に、TrkB [8] 、 BDNF [8]、PKA [9]などの下流分子を使​​用して、関連する運動ニューロンのシナプス出力を増加させ、これにより、関連する筋肉の運動出力が増加し、機能障害が減少します。間欠性低酸素症の量によってセロトニン放出量が変化し、その結果、LTF の量も変化するため、このプロセスはメタ可塑性を示します。[10]メタ可塑性は、LTF 自体が可塑性または可変性である場合に発生します。

間欠性低酸素症誘発性LTFは頸動脈脱神経ラットでも実証されており、間欠性低酸素症によるシナプス可塑性は頸動脈化学求心性神経以外のメカニズムを介しても作用することを示唆している。[11]

これに加えて、間欠性低酸素症は、心血管系の低酸素症への適応により、一酸化窒素の産生、濃度、遺伝子発現全体を変化させます。[12]このメカニズムは、高血圧症[13]を軽減したり、骨密度[14]を高めたりする手段として使用される場合に関連しています。

投与量

IH投与量の種類[2]
タイプ 例
低酸素症の重症度 Fi O 2 0.10
エピソードの長さ 1エピソードあたり1分
1日あたりのエピソード数 1日10話
プレゼンテーションのパターン 一日おき
累積曝露期間 合計24時間

効果的な間欠性低酸素プロトコルを設計するには、適切な投与量を理解することが不可欠です。特に、低酸素症に伴う合併症を考慮すると、その重要性は増します。例えば、ラットにおいて間欠性低酸素症はLTFを誘発することが示されていますが、持続性低酸素症ではLTFは誘発されません。[15]また、急性IHではラットに見られる海馬細胞死の証拠は示されませんが、慢性間欠性低酸素症曝露ではLTFが誘発されます[16]。

間欠性低酸素症は様々な生理学的システムにおいて様々な治療に用いられてきましたが、安全かつ有益な間欠性低酸素症の量については一般的なコンセンサスが得られています。このようなプロトコルでは、吸入酸素濃度（Fi O 2）を0.09～0.16の範囲で、1日3～15回の吸入が推奨されます。併存疾患がある場合は、Fi O 2を0.03～0.08の範囲で、1日48～2400回の吸入が推奨されます。[2]

病理学的および有益な効果

病理学的影響[2] 有益な効果[2]
全身性高血圧 動脈性高血圧を軽減する
肥満 減量
インスリン抵抗性 耐糖能を高める
交感神経の活性化を 高める 免疫反応を 強化する
認知障害 空間学習と記憶を強化する
炎症 炎症を軽減する

治療への応用

COPD と健康な肺。

間欠性低酸素症は、当初は呼吸器系にのみ影響を及ぼしますが、その後の影響により、動物と人間の さまざまな生物学的システムに対する効果的なリハビリ介入としても利用できるようになります。

LTF

呼吸器系においては、間欠性低酸素によって促進されるLTFは、横隔膜運動神経の出力増加を助けます。これは、閉塞性睡眠時無呼吸症[17]およびCOPD [18]の患者に有効であることが示されています。また、脊髄損傷後のラット[16]およびヒト[19]において、特に歩行時の筋活動を増加させる能力が実証されています。

海馬神経新生

間欠性低酸素状態に置かれたラットでは、海馬 神経新生も実証されています。この神経新生は、学習能力や記憶力の向上[20] [21] 、空間認知能力の全体的な向上[22]など、認知機能の改善に関連していることが示されています。さらに、このような治療を受けたラットでは、抗うつ薬のような効果が示されています。 [23]

一酸化窒素の生成

間欠性低酸素状態による一酸化窒素レベルの変化にも潜在的な利点があります。高血圧患者では血圧の低下が認められています。[13] [24]ラットの骨密度の増加もこの過程に起因することが示されています。[14]このような一酸化窒素レベルの変化は、心筋虚血および心灌流からの保護にも役立ちます。[25]

参照

参考文献

  1. ^ FSF編集スタッフ（1997年5～6月）「車輪格納庫への密航者は致死的な低酸素症と低体温症のリスクがある」（PDF）『ヒューマンファクターズ・アンド・アビエーション・メディシン』44（3）：2。
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