William Zev Rymer, Shirley Ryan Ability Lab/Northwestern University, Chicago, USA

Akute intermittierende Sauerstoffunterversorgung als Therapie

Gefördert in: 2021, 2022, 2023


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Problem: Verminderte Sauerstoffkonzentration in der Einatemluft hat überraschende therapeutische Vorteile
Ansatzpunkt: Zusammenhang von Sauerstoffunterversorgung (Hypoxie) und Muskelkraft
Zielsetzung: Perioden von Sauerstoffmangel als Therapieform optimieren


Im Laufe der letzten zehn Jahre hat das Forscherteam herausgefunden, dass die rasche Verringerung der Sauerstoffkonzentration in der Einatemluft positive therapeutische Effekte für Patienten mit einer inkompletten Querschnittslähmung hat.

Insbesondere haben die Wissenschaftler nachgewiesen, dass 15 kurze, hintereinandergeschaltete Episoden, bei denen die Sauerstoffkonzentration der Einatemluft auf 10% verringert ist, die Kraft der Willkürmotorik rasch steigert. Dieser Effekt setzt bereits innerhalb einer 30-minütigen Behandlung ein. Die Zunahme der Muskelkraft zeigte sich bei Bewegung im Sprunggelenk, der Hände und Ellbogen. Diese Effekte einer Hypoxie sind von Bedeutung, da sie für mehrere Stunden anhalten und auch noch am nächsten Tag nachweisbar sind.

Derzeit testen die Wissenschaftler den Nutzen einer kurzen Episode von erniedrigter Sauerstoffkonzentration für ein langanhaltendes funktionelles Ergebnis bei Patienten nach einer inkompletten Querschnittsverletzung. Es ist jedoch noch unklar, auf welche Art und Weise diese Therapie beim Menschen genau wirkt.

Im Projekt testen die Forscher daher drei Hypothesen über die Wirkung von Hypoxie:

1.  Akute intermittierende Hypoxie verbessert die Übertragung von Impulsen von den Nervenendigungen auf die Muskelfasern.

2. Akute intermittierende Hypoxie verursacht eine Steigerung der Erregbarkeit der Rückenmarksmotoneurone. Sie macht diese zugänglicher für absteigende Nervenbahnen zur Steuerung der Willkürmotorik aus dem Gehirn. Das Ergebnis könnte eine Steigerung der Kraft der Willkürmotorik sein.

3.  Akute intermittierende Hypoxie verhilft zu einer gesteigerten Rekrutierung und einer erhöhten Feuerungsrate von bestimmten Motoneuronen. Die Aktivität dieser Einheiten wird mit Hilfe moderner Software und einer hochauflösenden Elektromyographie aufgezeichnet. Diese Technik lässt sich über den größeren Muskeln anbringen.

Indem die Forscher systematisch jede einzelne dieser drei Hypothesen überprüfen, erhoffen sie sich Erkenntnis darüber, welche Faktoren bei der Zunahme der Muskelkraft vorrangig eine Rolle spielen. Diese Erkenntnis sollte dazu verhelfen, die Art und Weise der Hypoxie als Therapieform zu verbessern.