هم هوایی ارتفاع و هیپوکسی
در ارتفاعات بالا، فشار بارومتریک کاهش مییابد، بنابراین فشار جزئی اکسیژن در هوای دمی کاهش مییابد، حتی اگر غلظت کسری آن بدون تغییر باقی بماند. این هیپوکسی هیپوباریک، محتوای اکسیژن شریانی را کاهش میدهد و هر سیستمی را که به انتقال اکسیژن وابسته است، به چالش میکشد. هم هوایی مجموعهای از تنظیمات فیزیولوژیکی وابسته به زمان است که به طور جزئی انتقال اکسیژن و تحمل ورزش را در طول مواجهه مداوم بازیابی میکند.
Definition
هم هوایی ارتفاع، تنظیم فیزیولوژیکی تدریجی بدن به هیپوکسی هیپوباریک ارتفاعات بالا است — شامل افزایش تهویه، تغییرات در عملکرد قلبی-عروقی، و سازگاریهای اریتروپویتیک و بافتی — که به طور جزئی کمبود اکسیژن را در طول ساعتها تا هفتهها جبران میکند.
Scope
این مدخل به پیامدهای فیزیولوژیکی هیپوکسی هیپوباریک، سیر زمانی هم هوایی (تهویهای، قلبی-عروقی و خونی)، محدودیت ظرفیت ورزش هوازی در ارتفاع، و طیف بیماری حاد ارتفاع به عنوان عدم موفقیت در هم هوایی میپردازد. این مدخل ارتفاع را به عنوان یک عامل استرسزای محیطی در فیزیولوژی ورزش در نظر میگیرد و دستورالعملهای مدیریت بالینی را ارائه نمیدهد.
Core questions
- چگونه هیپوکسی هیپوباریک دسترسی به اکسیژن را کاهش داده و ورزش هوازی را محدود میکند؟
- سیر زمانی هم هوایی تهویهای، قلبی-عروقی و خونی چگونه است؟
- چرا حداکثر جذب اکسیژن حتی پس از هم هوایی با افزایش ارتفاع کاهش مییابد؟
- چه چیزی هم هوایی موفق را از بیماری حاد ارتفاع متمایز میکند؟
Key concepts
- هیپوکسی هیپوباریک
- پاسخ تهویهای هیپوکسیک
- آلکالوز تنفسی و جبران کلیوی
- اریتروپویز و افزایش هموگلوبین
- کاهش حداکثر جذب اکسیژن (V̇O2max)
- بیماری حاد کوهستان، ادم مغزی ارتفاع بالا (HACE)، ادم ریوی ارتفاع بالا (HAPE)
- زندگی در ارتفاع-تمرین در ارتفاع پایین
Mechanisms
کاهش فشار جزئی اکسیژن دمی، اکسیژن آلوئولی و شریانی را کاهش میدهد که توسط اجسام کاروتید حس شده و پاسخ تهویهای هیپوکسیک را تحریک میکند؛ هایپرونتیلاسیون اکسیژن آلوئولی را به قیمت آلکالوز تنفسی افزایش میدهد که کلیه در طول چند روز آن را جبران میکند (Bärtsch & Saltin, 2008). برونده قلبی و ضربان قلب به طور حاد برای دفاع از انتقال اکسیژن افزایش مییابند، و در طول چند روز تا چند هفته، سیگنالدهی ناشی از هیپوکسی، اریتروپویتین و توده گلبول قرمز را تحریک میکند و محتوای اکسیژن شریانی را افزایش میدهد. با وجود این تنظیمات، حداکثر جذب اکسیژن با ارتفاع به تدریج کاهش مییابد زیرا کاهش گرادیان فشار اکسیژن، انتشار و انتقال همرفتی به عضله را محدود میکند (Bärtsch & Saltin, 2008; West et al., 2013). هنگامی که هم هوایی نتواند با صعود همگام شود، تغییرات مایعات و افزایش فشارها به سندرمهای بیماری حاد ارتفاع کمک میکنند (Bärtsch & Swenson, 2013).
Clinical relevance
فیزیولوژی ارتفاع مبنای شناخت بیماری حاد کوهستان، ادم مغزی ارتفاع بالا، و ادم ریوی ارتفاع بالا است و نحوه تفسیر تست ورزش و عملکرد در ارتفاع را روشن میکند. این مدخل مکانیسمها و نحوه تولید شواهد را توضیح میدهد؛ شناخت و مدیریت بیماری ارتفاع بالا مسائل بالینی هستند که توسط دستورالعملهای فعلی اداره میشوند و خارج از محدوده این مدخل هستند.
Epidemiology
بیماری حاد کوهستان در میان مسافران غیرهمهوا شده که به سرعت به ارتفاعات بالای تقریباً ۲۵۰۰ متر صعود میکنند، شایع است و شیوع آن با ارتفاعی که به آن میرسند و سرعت صعود افزایش مییابد؛ اشکال شدید (ادم مغزی و ریوی) کمتر شایع اما بالقوه کشنده هستند (Bärtsch & Swenson, 2013).
Evidence & guidelines
درک مکانیکی و بالینی در مرورهای فیزیولوژیکی و بالینی (Bärtsch & Saltin, 2008; Bärtsch & Swenson, 2013) و متون مرجع (West et al., 2013) خلاصه شده است. کاربرد مواجهه متناوب هیپوکسیک برای بهبود عملکرد در پارادایم «زندگی در ارتفاع-تمرین در ارتفاع پایین» (Levine & Stray-Gundersen, 1997) آزمایش شد. راهنماییهای بالینی خاص توسط دستورالعملهای فعلی پزشکی ارتفاع بالا تعیین میشوند که در اینجا بازتولید نشدهاند.
History
مطالعه سیستماتیک فیزیولوژی ارتفاع با کوهنوردی و سفرهای اکتشافی ارتفاع بالا در قرن بیستم و با مطالعات اتاقکهای ارتفاع شبیهسازی شده، که ویژگیهای تهویهای و خونی هم هوایی و کاهش تدریجی حداکثر جذب اکسیژن را مشخص کردند، تسریع شد. کارهای بعدی، مواجهه کنترل شده با هیپوکسی را برای آمادهسازی ورزشی به کار بردند، که نمونه آن رویکرد زندگی در ارتفاع-تمرین در ارتفاع پایین (Levine & Stray-Gundersen, 1997) بود.
Debates
- بهترین روش استفاده از ارتفاع یا هیپوکسی برای افزایش عملکرد در سطح دریا
- اینکه آیا و چگونه مواجهه متناوب با هیپوکسی عملکرد بعدی در سطح دریا را بهبود میبخشد، و سهم نسبی سازگاریهای اریتروپویتیک در مقابل سازگاریهای غیرخونی، هنوز مورد بحث است؛ طراحی زندگی در ارتفاع-تمرین در ارتفاع پایین تلاشی تأثیرگذار برای جداسازی محرک هم هوایی از محرک تمرین بود.
Key figures
- John B. West
- Peter Bärtsch
- Bengt Saltin
- Benjamin D. Levine
Related topics
Seminal works
- bartsch-saltin-2008
- bartsch-swenson-2013
- levine-straygundersen-1997
Frequently asked questions
- چرا در ارتفاع اکسیژن کمتری وجود دارد در حالی که هوا هنوز ۲۱% اکسیژن است؟
- غلظت کسری اکسیژن بدون تغییر است، اما فشار بارومتریک با ارتفاع کاهش مییابد، بنابراین فشار جزئی اکسیژن — که عامل ورود اکسیژن به خون است — کمتر میشود. این هیپوکسی هیپوباریک، نه تغییر در درصد اکسیژن، عامل استرسزای اصلی است.
- آیا هم هوایی به طور کامل ظرفیت ورزش در ارتفاع را بازیابی میکند؟
- خیر. هم هوایی تا حدی کمبود اکسیژن را جبران میکند، اما حداکثر جذب اکسیژن با افزایش ارتفاع به تدریج کاهش مییابد زیرا گرادیان فشار اکسیژن که عامل انتقال به عضله است، کاهش مییابد.