الارتفاع والتأقلم

عند الارتفاعات العالية، ينخفض الضغط الجوي، وعلى الرغم من أن الهواء يظل يحتوي على 21 بالمائة من الأكسجين، فإن الضغط الجزئي للأكسجين المستنشق ينخفض، مما يؤدي إلى نقص الأكسجة ناقص الضغط. يستجيب الجهاز التنفسي أولاً في غضون دقائق من خلال الاستجابة التهوية لنقص الأكسجة، ثم على مدى أيام من خلال التأقلم التهوي، وهو زيادة تدريجية في التنفس، والتي، جنبًا إلى جنب مع التعديلات الكلوية والدموية، تعيد جزئيًا أكسجة الشرايين وتكمن وراء قدرة الإنسان على العيش والعمل على الارتفاعات.

Definition

التأقلم مع الارتفاع هو مجموعة من التعديلات الفسيولوجية المعتمدة على الوقت، والتي يقودها زيادة تدريجية في التهوية (التأقلم التهوي)، والتي من خلالها يعوض الجسم جزئيًا عن انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين المستنشق على الارتفاعات العالية.

Scope

يغطي المدخل انخفاض الأكسجين المستنشق مع الارتفاع، والاستجابة التهوية الحادة لنقص الأكسجة وتثبيطها بسبب نقص ثاني أكسيد الكربون الناتج، والعملية الأبطأ للتأقلم التهوي، وتكامل الاستجابات التنفسية مع الاستجابات الكلوية والدموية. يُشار إلى الأمراض المرتبطة بالارتفاع كالسياق السريري، وليس كإرشادات علاجية.

Core questions

• لماذا ينخفض الضغط الجزئي للأكسجين مع الارتفاع على الرغم من أن تركيب الهواء لا يتغير؟
• ما هي الاستجابة التهوية الحادة لنقص الأكسجة ولماذا تكون محدودة في البداية؟
• كيف وعلى مدى أي فترة زمنية يتطور التأقلم التهوي؟
• كيف تكمل التعديلات الكلوية والدموية الاستجابة التنفسية؟

Key concepts

• نقص الأكسجة ناقص الضغط
• الاستجابة التهوية لنقص الأكسجة (بواسطة الجسم السباتي)
• نقص ثاني أكسيد الكربون والقلاء التنفسي
• التأقلم التهوي
• التعويض الكلوي (إفراز البيكربونات)
• زيادة الهيموغلوبين وتكون كريات الدم الحمراء

Mechanisms

عند الصعود، يؤدي انخفاض الأكسجين المستنشق إلى خفض الأكسجين الشرياني ويحفز المستقبلات الكيميائية الطرفية في الجسم السباتي، مما ينتج عنه استجابة تهوية فورية لنقص الأكسجة. يؤدي فرط التهوية الناتج إلى خفض ثاني أكسيد الكربون الشرياني، مما يسبب قلاء تنفسي؛ يعمل هذا النقص في ثاني أكسيد الكربون وارتفاع درجة الحموضة في السائل الدماغي الشوكي من خلال المستقبلات الكيميائية المركزية لكبح التهوية، لذا فإن الاستجابة الحادة تكون مثبطة في البداية. على مدى الساعات إلى الأيام التالية، تستمر التهوية في الارتفاع (التأقلم التهوي) مع تخفيف كبح المستقبلات الكيميائية المركزية، جزئيًا من خلال الإفراز الكلوي للبيكربونات الذي يعيد درجة الحموضة في الدم والسائل الدماغي الشوكي إلى طبيعتها، ومن خلال التغيرات في حساسية الجسم السباتي. كما يؤدي نقص الأكسجة المستمر إلى تحفيز تكون كريات الدم الحمراء، مما يرفع الهيموغلوبين وقدرة حمل الأكسجين على مدى أسابيع. هذه الاستجابات متكاملة وليست مستقلة، وتختلف كفايتها بين الأفراد.

Clinical relevance

توضح فسيولوجيا التأقلم سبب تقليل الصعود التدريجي لخطر أمراض الارتفاع الحادة وسبب ارتباط التأقلم التهوي غير المكتمل أو الغائب بمتلازمات الارتفاعات العالية. يتم تناول الوقاية والعلاج السريري لأمراض الارتفاع الحادة من خلال إرشادات الممارسة المخصصة؛ يصف هذا المدخل الفسيولوجيا الأساسية وليس مصدرًا للمشورة الطبية الفردية.

Evidence & guidelines

تم تجميع الفسيولوجيا من مراجعات شاملة لنقص الأكسجة المزمن والاستجابة التهوية لنقص الأكسجة؛ بالنسبة للحالة السريرية لأمراض الارتفاع الحادة، تنشر جمعية طب البرية إرشادات ممارسة سريرية محدثة بانتظام (تحديث 2024) تغطي الوقاية والتشخيص والعلاج.

History

تشكلت فسيولوجيا الارتفاعات العالية من خلال صعود البالونات المبكر وتسلق الجبال، ومن خلال إدراك بول بيرت في القرن التاسع عشر أن خطر الارتفاع هو انخفاض ضغط الأكسجين وليس انخفاض الضغط نفسه، ومن خلال بعثات القرن العشرين ودراسات الغرف التي وثقت المسار الزمني للتأقلم التهوي. وقد حددت الأعمال الحديثة الاستجابة الحادة في الأجسام السباتية وأوضحت كيف يسمح التعامل الكلوي مع البيكربونات بالارتفاع الأبطأ في التهوية.

Debates

ما هي الآليات التي تكمن وراء المرحلة البطيئة من التأقلم التهوي؟

تم اقتراح كل من تخفيف كبح المستقبلات الكيميائية المركزية عبر السائل الدماغي الشوكي وتطبيع درجة حموضة الدم، وزيادة حساسية الجسم السباتي المعتمدة على الوقت؛ ولا تزال المساهمات النسبية قيد التحقيق.

Key figures

• John B. West
• Luc J. Teppema
• Albert Dahan
• Peter H. Hackett

Seminal works

• west-2017
• teppema-2010
• west-2003

Frequently asked questions

لماذا يوجد أكسجين أقل على الارتفاعات إذا كان الهواء لا يزال يحتوي على 21 بالمائة من الأكسجين؟

لأن الضغط الجوي ينخفض مع الارتفاع، ينخفض الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء المستنشق على الرغم من أن نسبته المئوية لا تتغير، مما يقلل من تدرج الضغط الذي يدفع الأكسجين إلى الدم.

لماذا يستغرق التأقلم أيامًا بدلاً من دقائق؟

يتم كبح فرط التهوية الفوري بسبب القلاء التنفسي الذي يسببه؛ فقط عندما تفرز الكلى البيكربونات وتعود درجة الحموضة إلى طبيعتها على مدى ساعات إلى أيام يمكن أن تزداد التهوية بشكل أكبر، إلى جانب الزيادات الأبطأ في كتلة خلايا الدم الحمراء.