التأقلم مع الارتفاع ونقص الأكسجة

عند الارتفاعات العالية، ينخفض الضغط الجوي، وبالتالي يقل الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء المستنشق على الرغم من أن تركيزه الكسري لا يتغير. يؤدي نقص الأكسجة الناتج عن انخفاض الضغط هذا إلى خفض محتوى الأكسجين الشرياني ويشكل تحديًا لكل نظام يعتمد على توصيل الأكسجين. التأقلم هو مجموعة من التعديلات الفسيولوجية المعتمدة على الوقت والتي تستعيد جزئيًا توصيل الأكسجين والقدرة على تحمل التمارين أثناء التعرض المستمر.

Definition

التأقلم مع الارتفاع هو التكيف الفسيولوجي التدريجي مع نقص الأكسجة الناتج عن انخفاض الضغط في الارتفاعات العالية — بما في ذلك زيادة التهوية، والتغيرات في وظيفة القلب والأوعية الدموية، والتكيفات المتعلقة بتكوين كريات الدم الحمراء والأنسجة — والذي يعوض جزئيًا عن انخفاض توافر الأكسجين على مدى ساعات إلى أسابيع.

Scope

يغطي هذا المدخل العواقب الفسيولوجية لنقص الأكسجة الناتج عن انخفاض الضغط، والمسار الزمني للتأقلم (التهوية، القلب والأوعية الدموية، والدموية)، ومحدودية القدرة على ممارسة التمارين الهوائية على الارتفاعات، وطيف أمراض الارتفاعات الحادة كنتيجة للفشل في التأقلم. يتعامل المدخل مع الارتفاع كعامل إجهاد بيئي ضمن فسيولوجيا التمارين ولا يقدم تعليمات للإدارة السريرية.

Core questions

• كيف يقلل نقص الأكسجة الناتج عن انخفاض الضغط من توافر الأكسجين ويحد من التمارين الهوائية؟
• ما هو المسار الزمني للتأقلم التنفسي، القلبي الوعائي، والدموي؟
• لماذا ينخفض الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين مع زيادة الارتفاع حتى بعد التأقلم؟
• ما الذي يميز التأقلم الناجح عن أمراض الارتفاعات الحادة؟

Key concepts

• نقص الأكسجة الناتج عن انخفاض الضغط
• الاستجابة التنفسية لنقص الأكسجة
• القلاء التنفسي والتعويض الكلوي
• تكوين كريات الدم الحمراء وزيادة الهيموغلوبين
• انخفاض الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين (V̇O2max)
• داء المرتفعات الحاد، وذمة الدماغ الناتجة عن الارتفاعات العالية، ووذمة الرئة الناتجة عن الارتفاعات العالية
• العيش على ارتفاع عالٍ والتدريب على ارتفاع منخفض

Mechanisms

يؤدي انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين المستنشق إلى خفض الأكسجين السنخي والشرياني، والذي تستشعره الأجسام السباتية ويحفز الاستجابة التنفسية لنقص الأكسجة؛ تزيد فرط التهوية من الأكسجين السنخي على حساب قلاء تنفسي يعوضه الكلى على مدى أيام (Bärtsch & Saltin, 2008). يرتفع النتاج القلبي ومعدل ضربات القلب بشكل حاد للدفاع عن توصيل الأكسجين، وعلى مدى أيام إلى أسابيع، يحفز الإشارات المستحثة بنقص الأكسجة الإريثروبويتين وكتلة خلايا الدم الحمراء، مما يزيد من محتوى الأكسجين الشرياني. على الرغم من هذه التعديلات، ينخفض الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين تدريجيًا مع الارتفاع لأن انخفاض تدرج ضغط الأكسجين يحد من الانتشار والتوصيل بالحمل إلى العضلات (Bärtsch & Saltin, 2008; West et al., 2013). عندما يفشل التأقلم في مواكبة الصعود، تساهم تحولات السوائل وارتفاع الضغوط في متلازمات أمراض الارتفاعات الحادة (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

تكمن فسيولوجيا الارتفاع وراء التعرف على داء المرتفعات الحاد، ووذمة الدماغ الناتجة عن الارتفاعات العالية، ووذمة الرئة الناتجة عن الارتفاعات العالية، وتوضح كيفية تفسير اختبارات الأداء الرياضي على الارتفاعات. يشرح هذا المدخل الآليات وكيفية توليد الأدلة؛ إن التعرف على أمراض الارتفاعات العالية وإدارتها هي مسائل سريرية تحكمها الإرشادات الحالية وهي خارج نطاق هذا المدخل.

Epidemiology

داء المرتفعات الحاد شائع بين المسافرين غير المتأقلمين الذين يصعدون بسرعة فوق حوالي 2500 متر، مع زيادة معدل الإصابة مع الارتفاع الذي يتم الوصول إليه ومعدل الصعود؛ الأشكال الشديدة (وذمة الدماغ والرئة) أقل شيوعًا ولكنها قد تكون قاتلة (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

يتم تلخيص الفهم الميكانيكي والسريري في المراجعات الفسيولوجية والسريرية (Bärtsch & Saltin, 2008; Bärtsch & Swenson, 2013) والنصوص المرجعية (West et al., 2013). تم اختبار تطبيق التعرض المتقطع لنقص الأكسجة على الأداء في نموذج "العيش على ارتفاع عالٍ والتدريب على ارتفاع منخفض" (Levine & Stray-Gundersen, 1997). يتم تحديد الإرشادات السريرية المحددة بواسطة إرشادات طب الارتفاعات العالية الحالية، والتي لم يتم استنساخها هنا.

History

تسارعت الدراسة المنهجية لفسيولوجيا الارتفاع مع تسلق الجبال في القرن العشرين والبعثات إلى الارتفاعات العالية ومع دراسات الغرف التي تحاكي الارتفاع، والتي أثبتت السمات التنفسية والدموية للتأقلم والانخفاض التدريجي في الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين. طبقت الأعمال اللاحقة التعرض المنظم لنقص الأكسجة على الإعداد الرياضي، ومثال على ذلك نهج العيش على ارتفاع عالٍ والتدريب على ارتفاع منخفض (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

أفضل طريقة لاستخدام الارتفاع أو نقص الأكسجة لتعزيز الأداء على مستوى سطح البحر

لا يزال الجدل قائمًا حول ما إذا كان التعرض المتقطع لنقص الأكسجة يحسن الأداء اللاحق على مستوى سطح البحر وكيف، والمساهمة النسبية للتكيفات المتعلقة بتكوين كريات الدم الحمراء مقابل التكيفات غير الدموية؛ كان تصميم العيش على ارتفاع عالٍ والتدريب على ارتفاع منخفض محاولة مؤثرة لفصل محفز التأقلم عن محفز التدريب.

Key figures

• John B. West
• Peter Bärtsch
• Bengt Saltin
• Benjamin D. Levine

Seminal works

• bartsch-saltin-2008
• bartsch-swenson-2013
• levine-straygundersen-1997

Frequently asked questions

لماذا يوجد أكسجين أقل على الارتفاعات إذا كان الهواء لا يزال يحتوي على 21% أكسجين؟

التركيز الكسري للأكسجين لا يتغير، لكن الضغط الجوي ينخفض مع الارتفاع، لذا فإن الضغط الجزئي للأكسجين — وهو ما يدفع الأكسجين إلى الدم — يكون أقل. هذا النقص في الأكسجة الناتج عن انخفاض الضغط، وليس التغير في نسبة الأكسجين، هو العامل المجهد الأساسي.

هل يعيد التأقلم القدرة على ممارسة التمارين بالكامل على الارتفاعات؟

لا. يعوض التأقلم جزئيًا عن انخفاض توافر الأكسجين، لكن الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين لا يزال ينخفض تدريجيًا مع زيادة الارتفاع لأن تدرج ضغط الأكسجين الذي يدفع توصيله إلى العضلات يقل.