Die Anwendung hypoxischer Luftgemische ist keine neue Methode. Bereits 1866 wurden in Bad Reichenhall die ersten pneumatischen Kammern zur Behandlung von Atemwegserkrankungen eröffnet. Nach dem Ersten Weltkrieg wurden die Forschungsaktivitäten zur trainierenden Wirkung der Hypoxie im Westen weitgehend vernachlässigt. Lange Zeit wurde nur in Russland zur trainierenden Wirkung der Hypoxie geforscht. Erst in den vergangenen zehn Jahren rückte die Therapieform wieder weltweit in das wissenschaftliche Interesse. Die lange Phase der Grundlagenforschung wurde 2019 mit dem Nobelpreis für Medizin gekrönt. Mit der Entdeckung des Hypoxie-induzierenden-Faktors HIF-1-alpha wurde deutlich, dass die Wirkung viel umfangreicher ist, als lange Zeit angenommen wurde. Mittlerweile laufen an vielen Universitäten und Kliniken Humanstudien zu weiteren Behandlungsmöglichkeiten.

Stimulus für Produktion von Erythropoetin

Die bekannteste Wirkung des Intervall-Hypoxie-Trainings ist die Erythropoetinsynthese (EPO) in der Niere und Leber. EPO ist interessant für die Forschung, denn die Bildung neuer roter Blutkörperchen ist nicht seine einzige Aufgabe. Im ganzen Körper befinden sich Zellen, die einen EPO-Rezeptor haben. Sie reagieren ganz unterschiedlich auf das Hormon Erythropoetin. Einige Nerven- und Herzmuskeln schützt EPO beispielsweise vor dem Absterben. Im Gefäßsystem reagieren die Endothelzellen ganz ähnlich wie die Stammzellen im Knochenmark. Es bilden sich neue Zellen, die sich an der Reparatur von Gefäßschäden und der Gefäßneubildung beteiligen. Aus diesem Grund ist das einstige Dopingmittel mittlerweile zum Hoffnungsträger gegen eine Vielzahl von schweren Krankheiten geworden. So laufen Untersuchungen zu Alzheimer und Parkinson sowie zur Regeneration nach einem Herzinfarkt und Schlaganfall. Es gibt Hinweise, dass Erythropoetin Menschen auch vor einem tödlichen Krankheitsverlauf einer COVID-19-Infektion bewahren kann.

Durch die Stimulation der HIF-Expression setzt die Intervall-Hypoxie-Therapie einen Wirkmechanismus in Gang, der die Invasivität von SARS-CoV-2 verringert. Die Andockstellen fallen weg, die Eintrittspforte für das Virus verschließt sich. Für Menschen mit einem erhöhten Risiko für COVID-19-Komplikationen könnte die innovative Methode eine erste Schutzmaßnahme sein. Eine weitere könnte eine Verlaufsmilderung im Falle einer Infektion sein, die ebenfalls mit einer präventiven Intervall-Hypoxie-Therapie erreicht werden kann.

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Wirkung auf Stickstoffmonoxid

Die verstärkte Stickstoffmonoxid-Synthese ist eine weitere Wirkung, die das Intervall-Hypoxie-Training als Schutzmaßnahme interessant macht. Ganz aktuell ist der Therapieansatz mit Stickstoffmonoxid (NO) bei COVID-19-Patienten in den USA. Bereits bei der letzten SARS-Welle konnte nachgewiesen werden, dass NO nachweislich die Virusreplikation verlangsamt und die Notwendigkeit für eine spätere Beatmung senkt. Das Gas wurde auch wirksam bei SARS-Patienten eingesetzt, die an einer Lungenentzündung erkrankt waren. Die enge Verwandtschaft zum Corona-Virus legt die Anwendung von Stickstoffmonoxid auch bei COVID-Patienten nahe.

Verbesserung der Lungenfunktion

Eine andere Wirkung der Hypoxie wird bei Patienten mit Einschränkungen der Lungenfunktion als medikamentöse Behandlung diskutiert. Es gibt hinreichend viele Studien, die zeigen, dass ein Intervall-Hypoxie-Training die Lungenfunktion signifikant verbessert. Es wurde beispielsweise die vermehrte Bildung des Surfactants in den Alveolen festgestellt, was der Bildung von Atelektasen entgegenwirkt und die alveolar-endotheliale Passage erleichtert. Es gibt Überlegungen, bei COVID-19-Patienten die Lungenfunktion mit der Verabreichung von Surfactant zu verbessern. Auch wird diskutiert, die Lunge prophylaktisch mit Surfactant vor SARS-CoV-2 zu schützen.

Von der Hyperaktivität des Immunsystems sind nicht nur COVID-19-Patienten betroffen, sondern auch viele andere Patientengruppen mit chronischen Entzündungen. Mit einer präventiven Intervall-Hypoxie-Therapie kann einer Entgleisung entgegengewirkt werden. Als Erklärung dient eine Beobachtung an den neutrophilen Granulozyten. Unter normalen Umständen sind die Neutrophilen die Hauptakteure für eine frühe Infektabwehr. Eine ihrer Fähigkeiten ist die Bildung von Neutrophil Extracellular Traps (NET). Mit der netzartigen Struktur können sie verschiedene Mikroorganismen abfangen und töten.

Bei einer Entgleisung des Immunsystems wird aus der gewünschten Wirkung der NET eine pathophysiologische. In verschiedenen Studien konnten in den vergangenen Jahren die Dysregulation der NET-Bildung mit verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht werden, bei denen sich der Körper gegen die eigenen Moleküle richtet. Eine Studie mit Alzheimer-Patienten zeigt den positiven Einfluss der Hypoxie auf die gesteigerte Aktivität von Neutrophilen. Nach einer dreiwöchigen Intervall-Hypoxie-Therapie verringerte sich die NET-Bildung um 53 %.

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Nutzen in der Onkologie?

Bei Krebspatienten stellt sich die Frage: Was ist bei der Anwendung größer, der Nutzen oder der Schaden? Es gibt positive Erfahrungsberichte aus der Praxis, aber Studien, die die Wirksamkeit und Unbedenklichkeit während einer konventionellen Krebsbehandlung bescheinigen, liegen nicht vor. Dass die Intervall-Hypoxie-Therapie einen Nutzen hat, zeigt eine chinesische Arbeit. Vor der Embolisation eines Leberzellkarzinoms wurde eine Intervall-Hypoxie-Therapie durchgeführt. Es kam zu einer signifikanten Verminderung der Bildung des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) und somit zu einer Unterbindung der Neoangiogenese im Tumor. Die ausgelöste Präkonditionierung weckt großes Interesse, auch in der Onkologie, die Hypoxie zur Behandlung einzusetzen.