Использование адаптации организма человека к разному уровню содержания кислорода для профилактики профессиональной патологии лёгких

Население ресурсодобывающих регионов подвергается сложному комплексному влиянию окружающей среды — сочетанному воздействию неблагоприятных факторов производственного и непроизводственного происхождения. В угледобывающих и металлургических районах особенно распространена патология бронхолёгочной системы, которая в первую очередь тонко реагирует на гипоксию в условиях загрязнения атмосферного воздуха. Известно, что гипоксия лежит в основе патогенеза многих профессиональных заболеваний, а зачастую является и пусковым фактором развития патологического процесса и, как следствие, — нарушения энергетического баланса в тканях. При этом нарушаются пути внутриклеточной сигнализации, в том числе редокс-сигнальной системы, действие которой опосредовано активацией свободнорадикальных процессов и изменением уровня защитных белков в клетках. Физиологическое состояние и устойчивость перечисленных систем определяют адаптационные возможности организма в условиях экологического неблагополучия.

В связи с этим важным является поиск методов лечения и профилактики профессиональных заболеваний, основанных на модуляции редокс-сигнальной системы. К таким методам относится интервальная нормобарическая гипоксическая тренировка, в основе которой лежит адаптация, собственно, к гипоксии, а также к периодам реоксигенации в момент возвращения к дыханию воздухом с нормальным содержанием кислорода.

В данном обзоре проведена систематизация исследований по применению адаптации организма человека к разному уровню кислорода в профилактике профессиональных заболеваний бронхолёгочной системы. С этой целью был проведён поиск литературных источников по следующим базам: PubMed, Google Scholar, eLibrary, ResearchGate, Web of Science, Scopus и КиберЛенинка. Были использованы конкретные ключевые слова и словосочетания: профессиональные заболевания, патология бронхолёгочной системы, профилактика интервальной нормобарической гипоксической и гипероксической тренировкой, редокс-сигнальная система, антигипоксические и антиоксидантные защитные белки.

Представленные в обзоре экспериментальные и клинические данные по адаптации организма к разному уровню кислорода свидетельствуют, что интервальная гипоксическая и гипероксическая тренировка может быть эффективным методом профилактики профессиональной патологии лёгких со значительным терапевтическим потенциалом для клинической практики в медицине труда.

Участие авторов:
Жукова А.Г. — концепция и дизайн обзора, сбор, анализ и
интерпретация данных (литературных источников), написание текста;
Кизиченко Н.В. — сбор, анализ и интерпретация данных (литературных источников);
Бугаева М.С. — сбор, анализ и интерпретация данных (литературных источников);
Михайлова Н.Н. — концепция и дизайн обзора, сбор, анализ и интерпретация данных (литературных источников), написание текста;
Филимонов Е.С. — сбор, анализ и интерпретация данных (литературных источников);
Сазонтова Т.Г. — концепция и дизайн обзора, сбор, анализ и интерпретация данных (литературных источников), написание текста.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 09.07.2025 / Дата принятия к печати: 22.09.2025 / Дата публикации: 30.10.2025

1. Попова А.Ю. Состояние условий труда и профессиональная заболеваемость в Российской Федерации. Медицина труда и экология человека. 2015; 3: 7–13. https://elibrary.ru/uwajyj

2. Вадулина Н.В., Галлямов М.А., Девятова С.М. Профессиональная заболеваемость в России: проблемы и решения. Безопасность техногенных и природных систем. 2020; 3: 7–15. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2020-3-7-15 https://elibrary.ru/rhguim

3. Xinliang Z., Achkasov E.E., Gavrikov L.K., Yuchen L., Zhang C., Dudnik E.N., et al. Assessing the importance and safety of hypoxia conditioning for patients with occupational pulmonary diseases: A recent clinical perspective. Biomed. Pharmacother. 2024; 178: 117275. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.117275

4. Бейгель Е.А., Катаманова Е.В., Шаяхметов С.Ф., Ушакова О.В., Павленко Н.А., Кукс А.Н. и др. Влияние длительного воздействия промышленных аэрозолей на функциональное состояние бронхолёгочной системы у работников алюминиевого производства. Гигиена и санитария. 2016; 95(12): 1160–3. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1160-1163 https://elibrary.ru/xqrzqr

5. Ядыкина Т.К., Михайлова Н.Н., Панев Н.И., Коротенко О.Ю., Жукова А.Г., Семенова Е.А. Клинико-генетические особенности формирования сопутствующей висцеральной патологии у рабочих с производственным флюорозом. Мед. труда и пром. экол. 2020; 60(3): 144–50. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-3-144-150 https://elibrary.ru/cnfcrt

6. Бейгель Е.А., Катаманова Е.В., Казакова П.В., Шаяхметов С.Ф. Качество жизни работников алюминиевой промышленности с бронхолёгочной патологией. Гигиена и санитария. 2021; 100(12): 1412–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-12-1412-1416 https://elibrary.ru/vlqjel

7. Бухтияров И.В., Кузьмина Л.П., Головкова Н.П., Чеботарёв А.Г., Лескина Л.М., Хелковский-Сергеев Н.А. и др. Обоснование платформы Стандартов на основе оценки риска нарушения здоровья работников предприятий ведущих отраслей экономики. Мед. труда и пром. экол. 2021; 61(3): 155–60. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-3-155-160 https://elibrary.ru/jzggrs

8. Zhang Q., Zhao W., Li S., Ding Y., Wang Y., Ji X. Intermittent Hypoxia Conditioning: A Potential Multi-Organ Protective Therapeutic Strategy. Int. J. Med. Sci. 2023; 20(12): 1551–61. https://doi.org/10.7150/ijms.86622

9. Величковский Б.Т. Патогенетическая классификация профессиональных заболеваний органов дыхания, вызванных воздействием фиброгенной пыли. Пульмонология. 2008; 4: 93–101. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2008-0-4-93-101 https://elibrary.ru/juydpd

10. Бондарев О.И., Бугаева М.С., Герус А.Ю., Кизиченко Н.В. Морфологические предикторы риска для здоровья шахтёров в контексте клинических исследований. Гигиена и санитария. 2024; 103(7): 663–70. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-7-663-670 https://elibrary.ru/nismjq

11. Шпагина Л.А., Зенкова М.А., Сапрыкин А.И., Логашенко Е.Б., Шпагин И.С., Котова О.С. и др. Роль наночастиц промышленных аэрозолей в формировании профессиональной бронхолёгочной патологии. Мед. труда и пром. экол. 2024; 64(2): 111–20. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2024-64-2-111-120 https://elibrary.ru/dbxtzj

12. Филимонов Е.С., Коротенко О.Ю., Уланова Е.В. Абдоминальное ожирение и формирование кардиопульмональных нарушений у работников алюминиевой промышленности. Гигиена и санитария. 2023; 102(4): 328–32. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-4-328-332 https://elibrary.ru/xiqpvi

13. Zhukova A.G., Alekhina D.A., Sazontova T.G., Prokop’ev. Yu.A., Gorokhova L.G., Stryapko N.V. et al. Mechanisms of intracellular defense and activity of free radical oxidation in rat myocardium in the dynamics of chronic fluorine intoxication. Bull. Exp. Biol. Med. 2013; 156(2): 224–7. https://doi.org/10.1007/s10517-013-2316-9

14. Zakharenkov V.V., Mikhailova N.N., Zhdanova N.N., Gorokhova L.G., Zhukova A.G. Experimental study of the mechanisms of intracellular defense in cardiomyocytes associated with stages of anthracosilicosis development. Bull. Exp. Biol. Med. 2015; 159 (4): 431–4. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2983-9

15. Жукова А.Г., Горохова Л.Г., Киселёва А.В., Сазонтова Т.Г., Михайлова Н.Н. Экспериментальное исследование действия низких концентраций фтора на уровень белков семейства HSP в тканях. Гигиена и санитария. 2018; 97(7): 604–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-7-604-608 https://elibrary.ru/uxaeuw

16. Zhukova A.G., Mikhailova N.N., Sazontova T.G., Zhdanova N.N., Kazitskaya A.S., Bugaeva M.S., et al. Participation of free-radical processes in structural and metabolic disturbances in the lung tissues caused by exposure to coal-rock dust exposure and their adaptogenic correction. Bull. Exp. Biol. Med. 2020; 168(4): 439–43. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04727-7

17. Cui X., Xing J., Liu Y., Zhou Y., Luo X., Zhang Z. et al. COPD and levels of Hsp70 (HSPA1A) and Hsp27 (HSPB1) in plasma and lymphocytes among coal workers: a case-control study. Cell. Stress Chaperones. 2015; 20(3): 473–81. https://doi.org/10.1007/s12192-015-0572-5

18. Zhou J., Sun D., Wei W. Necessity to Pay Attention to the Effects of Low Fluoride on Human Health: an Overview of Skeletal and Non-skeletal Damages in Epidemiologic Investigations and Laboratory Studies. Biol. Trace Elem. Res. 2023; 201(4): 1627–38. https://doi.org/10.1007/s12011-022-03302-7

19. Dumpala S., Ramaneswari K., Chintada V. Fluoride Toxicity and Potential Health Risks. In: Sharma K., ed. Fluorides in Drinking Water. Source, Issue, and Mitigation Strategies. Cham: Springer; 2025: 63–86. https://doi.org/10.1007/978-3-031-77247-4_3

20. Jiang X., Wang M., Li H., Liu Y., Dong X. Identification of Oxidative Stress-Associated Biomarkers in Chronic Obstructive Pulmonary Disease: An Integrated Bioinformatics Analysis. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2025; 20: 841–55. https://doi.org/10.2147/copd.s485505

21. Сазонтова Т.Г., Глазачев О.С., Болотова А.В., Дудник Е.Н., Стряпко Н.В., Бедарева И.В. и др. Адаптация к гипоксии и гипероксии повышает физическую выносливость: роль активных форм кислорода и редокс сигнализации. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2012; 98(6): 793–807. https://elibrary.ru/nnaoga

22. Rybnikova E.A., Nalivaeva N.N., Zenko M.Y., Baranova K.A. Intermittent Hypoxic Training as an Effective Tool for Increasing the Adaptive Potential, Endurance and Working Capacity of the Brain. Front Neurosci. 2022; 16: 941740. https://doi.org/10.3389/fnins.2022.941740

23. Sazontova T.G., Arkhipenko Y.V. Intermittent hypoxia in resistance of cardiac membrane structures: Role of reactive oxygen species and redox signaling. In: Xi L., Serebrovskaya T.V., eds. Intermittent Hypoxia: From Molecular Mechanisms to Clinical Applications. New York: Nova Science Publishers; 2011: 113–50. https://elibrary.ru/skvxwf

24. Meerson F.Z., Ustinova E.E., Manukhina E.B. Prevention of cardiac arrhythmias by adaptation to hypoxia: regulatory mechanisms and cardiotropic effect. Biomed. Biochim. Acta. 1989; 48(2–3): S83–8. https://elibrary.ru/xoqidk

25. Meerson F.Z., Pshennikova M.G., Malyshev I.Yu. Adaptive defense of the organism. Architecture of the structural trace and cross protective effects of adaptation. Ann. N Y Acad. Sci. 1996; 793: 371–85. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1996.tb33529.x

26. Сариева К.В., Лянгузов А.Ю., Галкина О.В., Ветровой О.В. Влияние тяжелой гипоксии на HIF1- и Nrf2-опосредованные механизмы антиоксидантной защиты в неокортексе крыс. Нейрохимия. 2019; 36(2): 128–39. https://doi.org/10.1134/S1027813319020109 https://elibrary.ru/zbjptf

27. Potteti H.R., Noone P.M., Tamatam C.R., Ankireddy A., Noel S., Rabb H. et al. Nrf2 mediates hypoxia-inducible HIF1α activation in kidney tubular epithelial cells. Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2021; 320(3): F464–74. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00501.2020

28. Semenza G.L. Hypoxia-inducible factors in physiology and medicine. Cell. 2012; 148(3): 399–408. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.021

29. Schofield C.J., Ratcliffe P.J. Signalling hypoxia by HIF hydroxylases. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005; 338(1): 617–26. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2005.08.111

30. Koh M.Y., Powis G. Passing the baton: the HIF switch. Trends Biochem. Sci. 2012; 37(9): 364–72. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2012.06.004

31. Li H.S., Zhou Y.N., Li L., Li S.F., Long D,. Chen X.L. et al. HIF-1α protects against oxidative stress by directly targeting mitochondria. Redox Biol. 2019; 25: 101109. https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101109

32. Chan S.Y., Zhang Y.Y., Hemann C., Mahoney C.E., Zweier J.L., Loscalzo J. MicroRNA-210 controls mitochondrial metabolism during hypoxia by repressing the iron-sulfur cluster assembly proteins ISCU1/2. Cell. Metab. 2009; 10(4): 273–84. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2009.08.015

33. Зенков Н.К., Кожин П.М., Чечушков А.В., Мартинович Г.Г., Кандалинцева Н.В., Меньшикова Е.Б. Лабиринты регуляции Nrf2. Биохимия. 2017; 82(5): 749–59. https://elibrary.ru/yphomh

34. Iso T., Suzuki T., Baird L., Yamamoto M. Absolute Amounts and Status of the Nrf2-Keap1-Cul3 Complex within Cells. Mol. Cell. Biol. 2016; 36(24): 3100–12. https://doi.org/10.1128/mcb.00389-16

35. Kobayashi A., Kang M.I., Okawa H., Ohtsuji M., Zenke Y., Chiba T. et al. Oxidative stress sensor Keap1 functions as an adaptor for Cul3-based E3 ligase to regulate proteasomal degradation of Nrf2. Mol Cell. Biol. 2004; 24(16): 7130–9. https://doi.org/10.1128/mcb.24.16.7130-7139.2004

36. Zhang D.D., Lo S.C., Cross J.V., Templeton D.J., Hannink M. Keap1 is a redox-regulated substrate adaptor protein for a Cul3-dependent ubiquitin ligase complex. Mol. Cell. Biol. 2004; 24(24): 10941–53. https://doi.org/10.1128/mcb.24.24.10941-10953.2004

37. Walters T.S., McIntosh D.J., Ingram S.M., Tillery L., Motley E.D., Arinze I.J., et al. SUMO-Modification of Human Nrf2 at K110 and K533 Regulates Its Nucleocytoplasmic Localization, Stability and Transcriptional Activity. Cell. Physiol. Biochem. 2021; 55(2): 141–59. https://doi.org/10.33594/000000351

38. Kobayashi A., Kang M.I., Watai Y., Tong K.I., Shibata T., Uchida K., et al. Oxidative and electrophilic stresses activate Nrf2 through inhibition of ubiquitination activity of Keap1. Mol. Cell. Biol. 2006; 26(1): 221–9. https://doi.org/10.1128/mcb.26.1.221-229.2006

39. Mathis B.J., Kato H., Hiramatsu Y. Induction of Cardiac Pathology: Endogenous versus Exogenous Nrf2 Upregulation. Cells. 2022; 11(23): 3855. https://doi.org/10.3390/cells11233855

40. Kensler T.W., Wakabayashi N., Biswal S. Cell survival responses to environmental stresses via the Keap1-Nrf2-ARE pathway. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2007; 47: 89–116. https://doi.org/10.1146/annurev.pharmtox.46.120604.141046

41. Abalenikhina Yu.V., Myl'nikov P.Yu., Shchul'kin A.V., Chernykh I.V., Yakusheva E.N. Regulation and Role of Hypoxia-Induced Factor 1α (HIF-1α) under Conditions of Endogenous Oxidative Stress In Vitro. Bull. Exp. Biol. Med. 2022; 173(3): 312–6. https://doi.org/10.1007/s10517-022-05540-0 https://elibrary.ru/wnqvgu

42. Rybnikova E.A., Zenko M.Y., Barysheva V.S., Vetrovoy O. Acclimatization to Middle Attitude Hypoxia Masks the Symptoms of Experimental Posttraumatic Stress Disorder, but Does Not Affect Its Pathogenetic Mechanisms. Bull. Exp. Biol. Med. 2020; 168 (5): 614–7. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04763-3

43. Rybnikova E., Samoilov M. Current insights into the molecular mechanisms of hypoxic pre- and postconditioning using hypobaric hypoxia. Front. Neurosci. 2015; 9: 388. https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00388

44. Arkhipenko Yu.V., Sazontova T.G., Rice-Evans C. Hypertrophy and regression of rat heart: Free radical related metabolic systems. Pathophysiology. 1997; 4(4): 241–8. https://doi.org/10.1016/S0928-4680(97)10010-4 https://elibrary.ru/uzxnzn

45. Das D.K. Redox regulation of cardiomyocyte survival and death. Antioxid. Redox Signal. 2001; 3(1): 23–37. https://doi.org/10.1089/152308601750100461

46. Сазонтова Т.Г., Анчишкина Н.А., Жукова А.Г., Бедарева И.В., Пилаева Е.А., Кривенцова Н.А. Роль активных форм кислорода и редокс-сигнализации при адаптации к изменению уровня кислорода. Фiзiологiчний журнал. 2008; 54(2): 18–32. https://elibrary.ru/sslosz

47. Haider T., Casucci G., Linser T., Faulhaber M., Gatterer H., Ott G. et al. Interval hypoxic training improves autonomic cardiovascular and respiratory control in patients with mild chronic obstructive pulmonary disease. J. Hypertens. 2009; 27(8): 1648–54. https://doi.org/10.1097/hjh.0b013e32832c0018

48. Сазонтова Т.Г., Жукова А.Г., Бедарева И.В. Роль активных форм кислорода и редокс сигнализации в защитных эффектах адаптации и гипоксии и гипероксии. Вопросы гипербарической медицины. 2010; 3: 3–4. https://elibrary.ru/sdvcwd

49. Arkhipenko Y.V., Sazontova T.G., Zhukova A.G. Adaptation to periodic hypoxia and hyperoxia improves resistance of membrane structures in heart, liver, and brain. Bull. Exp. Biol. Med. 2005; 140(3): 278–81. https://doi.org/10.1007/s10517-005-0466-0 https://elibrary.ru/ljktnr

50. Burtscher J., Citherlet T., Camacho-Cardenosa A., Camacho-Cardenosa M., Raberin A., Krumm B., et al. Mechanisms underlying the health benefits of intermittent hypoxia conditioning. J. Physiol. 2024; 602(21): 5757–83. https://doi.org/10.1113/jp285230

51. Стряпко Н.В., Сазонтова Т.Г., Костин А.И., Вдовина И.Б., Архипенко Ю.В. Сравнение эффекта адаптации к гипоксии и гипероксии при действии токсикантов в малых дозах. Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Медико-биологические науки. 2013; 4: 61–9. https://elibrary.ru/rtehjx

52. Sazontova T.G., Stryapko N.V., Arkhipenko Y.V. Addition of Hyperoxic Component to Adaptation to Hypoxia Prevents Impairments Induced by Low Doses of Toxicants (Free Radical Oxidation and Proteins of HSP Family). Bull. Exp. Biol. Med. 2016; 160 (3): 304–7. https://doi.org/10.1007/s10517-016-3157-0 https://elibrary.ru/wqmuat

53. Игнатенко Г.А., Мухин И.В., Сочилин А.В., Гольченко В.М. Влияние комплексной кардиореспираторной восстановительной терапии на эффективность реабилитации и качество жизни у гипертензивных больных хронической обструктивной болезнью лёгких пылевой этиологии. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2023; 20(3): 86–93. https://doi.org/10.19163/1994-9480-2023-20-3-86-93 https://elibrary.ru/lqibqi

54. Shrine N., Izquierdo A.G., Chen J., Packer R., Hall R.J., Guyatt A.L. et al. Multi-ancestry genome-wide association analyses improve resolution of genes and pathways influencing lung function and chronic obstructive pulmonary disease risk. Nat. Genet. 2023; 55(3): 410–22. https://doi.org/10.1038/s41588-023-01314-0

55. Fan Y., Ma R., Du X., Chai D., Yang S., Ye Q. Small airway dysfunction in pneumoconiosis: a cross-sectional study. BMC Pulm. Med. 2022; 22(1): 167. https://doi.org/10.1186/s12890-022-01929-9

56. Zhou D., Fu D., Yan L., Peng L. Pulmonary Rehabilitation Strategies for the Treatment of Pneumoconiosis: A Narrative Review. Iran. J. Public Health. 2023; 52(11): 2234–47. https://doi.org/10.18502/ijph.v52i11.14024

57. Mallet R.T., Burtsche J., Gatterer H., Glazachev O., Millet G.P., Burtscher M. Hyperoxia-enhanced intermittent hypoxia conditioning: mechanisms and potential benefits. Med. Gas. Res. 2024; 14(3): 127–9. https://doi.org/10.4103/mgr.medgasres-d-23-00046

58. Мартынов И.Д., Панев Н.И., Ямщикова А.В., Флейшман А.Н. Изменения вегетативной регуляции у работающих в условиях длительной фтористой интоксикации. Гигиена и санитария. 2024; 103(4): 323–7. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-4-323-327 https://elibrary.ru/yizdpc