Аклиматизация към височина и хипоксия

На голяма надморска височина барометричното налягане спада, поради което парциалното налягане на кислорода в инспирирания въздух намалява, въпреки че неговата обемна концентрация остава непроменена. Тази хипобарна хипоксия понижава артериалното съдържание на кислород и поставя под заплаха всяка система, зависеща от кислородното снабдяване. Аклиматизацията представлява съвкупност от зависими от времето физиологични адаптации, които частично възстановяват кислородното снабдяване и толерантността към физическо натоварване при продължително излагане.

Definition

Аклиматизацията към голяма надморска височина е прогресивната физиологична адаптация към хипобарната хипоксия на голямата надморска височина — включваща усилена вентилация, промени в сърдечносъдовата функция, еритропоетични и тъканни адаптации — която частично компенсира намалената наличност на кислород в рамките на часове до седмици.

Scope

Статията обхваща физиологичните последствия от хипобарната хипоксия, времевия ход на аклиматизацията (вентилаторна, сърдечносъдова и хематологична), ограничаването на аеробния капацитет за физическо натоварване при голяма надморска височина и спектъра на острата висококланинска болест като неуспех при аклиматизация. Тя разглежда голямата надморска височина като фактор на околната среда в рамките на физиологията на физическото натоварване и не предоставя клинични насоки за лечение.

Core questions

• Как хипобарната хипоксия намалява наличността на кислород и ограничава аеробното физическо натоварване?
• Какъв е времевият ход на вентилаторната, сърдечносъдовата и хематологичната аклиматизация?
• Защо максималното потребление на кислород намалява с нарастване на надморската височина дори след аклиматизация?
• Какво разграничава успешната аклиматизация от острата висококланинска болест?

Key concepts

• Хипобарна хипоксия
• Хипоксичен вентилаторен отговор
• Дихателна алкалоза и бъбречна компенсация
• Еритропоеза и повишен хемоглобин
• Спад на максималното потребление на кислород (V̇O2max)
• Остра планинска болест, HACE, HAPE
• Живеене на голяма — тренировки на малка надморска височина

Mechanisms

Намаленото парциално налягане на вдишвания кислород понижава алвеоларния и артериалния кислород, усещан от каротидните тела, което задейства хипоксичния вентилаторен отговор; хипервентилацията повишава алвеоларния кислород за сметка на дихателна алкалоза, която бъбреците компенсират в рамките на дни (Bärtsch & Saltin, 2008). Сърдечният дебит и пулсът нарастват остро, за да защитят кислородното снабдяване, а в рамките на дни до седмици хипоксично-индуцираните сигнали стимулират еритропоетина и масата на червените кръвни клетки, повишавайки артериалното съдържание на кислород. Въпреки тези адаптации, максималното потребление на кислород намалява прогресивно с нарастване на надморската височина, тъй като намаленият кислороден градиент на налягането ограничава дифузията и конвективното снабдяване на мускулите (Bärtsch & Saltin, 2008; West et al., 2013). Когато аклиматизацията не успява да се задържи в крак с изкачването, промените в течността и повишеното налягане допринасят за синдромите на острата висококланинска болест (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

Физиологията на голямата надморска височина е в основата на разпознаването на острата планинска болест, високопланинския мозъчен оток и високопланинския белодробен оток, и подпомага интерпретацията на тестовете за физическо натоварване и резултатите при работа на голяма надморска височина. Тази статия обяснява механизмите и начина за генериране на доказателства; разпознаването и лечението на висококланинската болест са клинични въпроси, регулирани от действащите ръководства, и са извън нейния обхват.

Epidemiology

Острата планинска болест е честа сред неаклиматизирани пътешественици, изкачващи се бързо над около 2500 m, като честотата нараства с достигнатата altitude и скоростта на изкачването; тежките форми (мозъчен и белодробен оток) са по-редки, но потенциално фатални (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

Механистичното и клиничното разбиране е обобщено в физиологични и клинични прегледи (Bärtsch & Saltin, 2008; Bärtsch & Swenson, 2013) и в справочни текстове (West et al., 2013). Приложението на интермитентното хипоксично излагане към спортните резултати е изследвано в парадигмата „живеене на голяма — тренировки на малка надморска височина” (Levine & Stray-Gundersen, 1997). Специфичните клинични насоки са определени от действащите ръководства по планинска медицина, които не са възпроизведени тук.

History

Систематичното изучаване на физиологията при голяма надморска височина се ускорява с алпинизма и високопланинските експедиции от XX век, както и с камерни изследвания на симулирана надморска височина, установили вентилаторните и хематологичните особености на аклиматизацията и прогресивния спад на максималното потребление на кислород. По-късните изследвания прилагат контролираното хипоксично излагане при подготовката на спортисти, представено чрез подхода на живеене на голяма — тренировки на малка надморска височина (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

Как най-добре да се използва голямата надморска височина или хипоксията за подобряване на резултатите на морското равнище

Дали и как интермитентното хипоксично излагане подобрява последващите резултати на морското равнище, и относителният принос на еритропоетичните спрямо нехематологичните адаптации, остава дискусионен въпрос; дизайнът на живеене на голяма — тренировки на малка надморска височина представлява влиятелен опит за разделяне на стимула за аклиматизация от тренировъчния стимул.

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

Защо на голяма надморска височина има по-малко кислород, ако въздухът все още съдържа 21% кислород?

Обемната концентрация на кислород е непроменена, но барометричното налягане намалява с надморската височина, поради което парциалното налягане на кислорода — това, което вкарва кислорода в кръвта — е по-ниско. Тази хипобарна хипоксия, а не промяна в процента на кислород, е основният стресор.

Аклиматизацията напълно ли възстановява капацитета за физическо натоварване при голяма надморска височина?

Не. Аклиматизацията частично компенсира намалената наличност на кислород, но максималното потребление на кислород все пак намалява прогресивно с нарастване на надморската височина, тъй като кислородният градиент на налягането, движещ снабдяването на мускулите, е намален.