Εγκλιματισμός σε υψόμετρο και υποξία

Σε μεγάλο υψόμετρο η βαρομετρική πίεση μειώνεται, με αποτέλεσμα η μερική πίεση του οξυγόνου στο εισπνεόμενο αέρα να ελαττώνεται, παρά το γεγονός ότι η κλασματική συγκέντρωσή του παραμένει αμετάβλητη. Αυτή η υποβαρική υποξία μειώνει την αρτηριακή περιεκτικότητα σε οξυγόνο και επιβαρύνει κάθε σύστημα που εξαρτάται από την παροχή του. Ο εγκλιματισμός είναι το σύνολο των χρονοεξαρτώμενων φυσιολογικών προσαρμογών που αποκαθιστούν εν μέρει την παροχή οξυγόνου και την ανοχή στην άσκηση κατά τη διάρκεια παρατεταμένης έκθεσης.

Definition

Ο εγκλιματισμός σε υψόμετρο είναι η προοδευτική φυσιολογική προσαρμογή στην υποβαρική υποξία μεγάλου υψομέτρου — που περιλαμβάνει αυξημένο αερισμό, αλλαγές στη καρδιαγγειακή λειτουργία, καθώς και ερυθροποιητικές και ιστικές προσαρμογές — η οποία αντισταθμίζει εν μέρει τη μειωμένη διαθεσιμότητα οξυγόνου σε χρονικό διάστημα ωρών έως εβδομάδων.

Scope

Η καταχώρηση καλύπτει τις φυσιολογικές συνέπειες της υποβαρικής υποξίας, τη χρονική πορεία του εγκλιματισμού (αναπνευστικός, καρδιαγγειακός και αιματολογικός), τον περιορισμό της αερόβιας ικανότητας άσκησης σε υψόμετρο, καθώς και το φάσμα των οξέων παθήσεων υψόμετρου ως αποτυχία εγκλιματισμού. Αντιμετωπίζει το υψόμετρο ως περιβαλλοντικό παράγοντα καταπόνησης στο πλαίσιο της φυσιολογίας της άσκησης και δεν παρέχει οδηγίες κλινικής διαχείρισης.

Core questions

• Πώς μειώνει η υποβαρική υποξία τη διαθεσιμότητα οξυγόνου και περιορίζει την αερόβια άσκηση;
• Ποια είναι η χρονική πορεία του αναπνευστικού, καρδιαγγειακού και αιματολογικού εγκλιματισμού;
• Γιατί η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου μειώνεται με το αυξανόμενο υψόμετρο ακόμη και μετά τον εγκλιματισμό;
• Τι διαφοροποιεί τον επιτυχή εγκλιματισμό από την οξεία πάθηση υψόμετρου;

Key concepts

• Υποβαρική υποξία
• Υποξική αναπνευστική απόκριση
• Αναπνευστική αλκάλωση και νεφρική αντιρρόπηση
• Ερυθροποίηση και αύξηση αιμοσφαιρίνης
• Μείωση μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου (V̇O2max)
• Οξεία νόσος υψόμετρου, HACE, HAPE
• Διαβίωση σε ύψος–προπόνηση σε χαμηλό υψόμετρο

Mechanisms

Η μειωμένη μερική πίεση οξυγόνου στον εισπνεόμενο αέρα ελαττώνει την κυψελιδική και αρτηριακή συγκέντρωση οξυγόνου, η οποία ανιχνεύεται από τα καρωτιδικά σωμάτια, προκαλώντας υποξική αναπνευστική απόκριση· η υπεραερισμός αυξάνει την κυψελιδική συγκέντρωση οξυγόνου εις βάρος αναπνευστικής αλκάλωσης, την οποία οι νεφροί αντισταθμίζουν με την πάροδο ημερών (Bärtsch & Saltin, 2008). Η καρδιακή παροχή και ο καρδιακός ρυθμός αυξάνονται οξέως για να διαφυλάξουν την παροχή οξυγόνου, ενώ στις επόμενες ημέρες έως εβδομάδες η σηματοδότηση μέσω υποξία-επαγόμενου παράγοντα διεγείρει την παραγωγή ερυθροποιητίνης και τη μάζα ερυθροκυττάρων, αυξάνοντας την αρτηριακή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Παρά τις προσαρμογές αυτές, η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου μειώνεται προοδευτικά με το υψόμετρο, διότι η μειωμένη κλίση πίεσης οξυγόνου περιορίζει τη διάχυση και τη μεταφορική παροχή στον μυϊκό ιστό (Bärtsch & Saltin, 2008· West et al., 2013). Όταν ο εγκλιματισμός αδυνατεί να συμβαδίσει με την ανάβαση, ρευστές μετατοπίσεις και αυξημένες πιέσεις συμβάλλουν στα σύνδρομα οξείας πάθησης υψόμετρου (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

Η φυσιολογία του υψομέτρου αποτελεί τη βάση για την αναγνώριση της οξείας νόσου υψόμετρου, του εγκεφαλικού οιδήματος υψόμετρου και του πνευμονικού οιδήματος υψόμετρου, καθώς και για την ερμηνεία εργομετρικών δοκιμών και επιδόσεων σε μεγάλα υψόμετρα. Η παρούσα καταχώρηση εξηγεί τους μηχανισμούς και τον τρόπο παραγωγής αποδεικτικών στοιχείων· η αναγνώριση και αντιμετώπιση της πάθησης υψόμετρου αποτελούν κλινικά ζητήματα που διέπονται από τρέχουσες κατευθυντήριες οδηγίες και εκτός πεδίου της καταχώρησης.

Epidemiology

Η οξεία νόσος υψόμετρου είναι συχνή μεταξύ μη εγκλιματισμένων ταξιδιωτών που ανεβαίνουν ταχύτατα σε υψόμετρο άνω των περίπου 2500 m, με αυξανόμενη συχνότητα ανάλογα με το υψόμετρο που επιτυγχάνεται και τον ρυθμό ανάβασης· οι σοβαρές μορφές (εγκεφαλικό και πνευμονικό οίδημα) είναι λιγότερο συχνές αλλά ενδεχομένως θανατηφόρες (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

Η μηχανιστική και κλινική κατανόηση συνοψίζεται σε φυσιολογικές και κλινικές ανασκοπήσεις (Bärtsch & Saltin, 2008· Bärtsch & Swenson, 2013) και σε βιβλία αναφοράς (West et al., 2013). Η εφαρμογή διαλείπουσας υποξικής έκθεσης στην αθλητική απόδοση δοκιμάστηκε στο παράδειγμα «διαβίωση σε ύψος–προπόνηση σε χαμηλό υψόμετρο» (Levine & Stray-Gundersen, 1997). Εξειδικευμένες κλινικές κατευθυντήριες οδηγίες ορίζονται από τρέχουσες κατευθυντήριες οδηγίες ιατρικής υψομέτρου και δεν αναπαράγονται εδώ.

History

Η συστηματική μελέτη της φυσιολογίας του υψομέτρου επιταχύνθηκε με τις ορειβατικές εκστρατείες του εικοστού αιώνα και τις θαλάμινες μελέτες προσομοιωμένου υψομέτρου, που τεκμηρίωσαν τα αναπνευστικά και αιματολογικά χαρακτηριστικά του εγκλιματισμού και την προοδευτική μείωση της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου. Μεταγενέστερη έρευνα εφάρμοσε ελεγχόμενη υποξική έκθεση στην αθλητική προετοιμασία, όπως εκφράστηκε χαρακτηριστικά στην προσέγγιση διαβίωσης σε ύψος–προπόνησης σε χαμηλό υψόμετρο (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

Ο βέλτιστος τρόπος αξιοποίησης υψόμετρου ή υποξίας για βελτίωση επίδοσης σε επίπεδο θάλασσας

Το αν και πώς η διαλείπουσα υποξική έκθεση βελτιώνει τη μεταγενέστερη απόδοση σε επίπεδο θάλασσας, καθώς και η σχετική συμβολή ερυθροποιητικών έναντι μη αιματολογικών προσαρμογών, παραμένουν υπό συζήτηση· ο σχεδιασμός διαβίωσης σε ύψος–προπόνησης σε χαμηλό υψόμετρο αποτέλεσε σημαντική προσπάθεια διαχωρισμού του ερεθίσματος εγκλιματισμού από το ερέθισμα προπόνησης.

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

Γιατί υπάρχει λιγότερο οξυγόνο σε υψόμετρο αν ο αέρας εξακολουθεί να περιέχει 21% οξυγόνο;

Η κλασματική συγκέντρωση οξυγόνου παραμένει αμετάβλητη, αλλά η βαρομετρική πίεση μειώνεται με το υψόμετρο, με αποτέλεσμα η μερική πίεση οξυγόνου — που είναι η κινητήρια δύναμη εισόδου του οξυγόνου στο αίμα — να είναι χαμηλότερη. Αυτή η υποβαρική υποξία, και όχι η μεταβολή στο ποσοστό οξυγόνου, αποτελεί τον κεντρικό παράγοντα καταπόνησης.

Αποκαθιστά πλήρως ο εγκλιματισμός την ικανότητα άσκησης σε υψόμετρο;

Όχι. Ο εγκλιματισμός αντισταθμίζει εν μέρει τη μειωμένη διαθεσιμότητα οξυγόνου, αλλά η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου εξακολουθεί να μειώνεται προοδευτικά με το αυξανόμενο υψόμετρο, διότι η κλίση πίεσης οξυγόνου που κινητοποιεί την παροχή στον μυϊκό ιστό είναι μειωμένη.