ऊंचाई और अनुकूलन

अधिक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है, इसलिए यद्यपि हवा में 21 प्रतिशत ऑक्सीजन बनी रहती है, लेकिन श्वासित ऑक्सीजन का आंशिक दबाव गिर जाता है, जिससे हाइपोबैरिक हाइपोक्सिया उत्पन्न होता है। श्वसन प्रणाली पहले हाइपोक्सिक वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया के माध्यम से मिनटों के भीतर प्रतिक्रिया करती है और फिर वेंटिलेटरी अनुकूलन के माध्यम से दिनों तक, श्वास में एक प्रगतिशील वृद्धि होती है, जो गुर्दे और रक्त संबंधी समायोजन के साथ मिलकर, धमनी ऑक्सीजनकरण को आंशिक रूप से बहाल करती है और ऊंचाई पर रहने और काम करने की मानवीय क्षमता का आधार बनती है।

Definition

ऊंचाई के प्रति अनुकूलन समय-निर्भर शारीरिक समायोजनों का एक समूह है, जिसका नेतृत्व वेंटिलेशन में प्रगतिशील वृद्धि (वेंटिलेटरी अनुकूलन) द्वारा किया जाता है, जिसके द्वारा शरीर अधिक ऊंचाई पर श्वासित ऑक्सीजन के कम आंशिक दबाव के लिए आंशिक रूप से क्षतिपूर्ति करता है।

Scope

यह प्रविष्टि ऊंचाई के साथ श्वासित ऑक्सीजन में गिरावट, तीव्र हाइपोक्सिक वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया और परिणामी हाइपोकैपनिया द्वारा इसके मंदन, वेंटिलेटरी अनुकूलन की धीमी प्रक्रिया, और गुर्दे और रक्त संबंधी प्रतिक्रियाओं के साथ श्वसन के एकीकरण को शामिल करती है। ऊंचाई से संबंधित बीमारी को नैदानिक संदर्भ के रूप में संदर्भित किया गया है, न कि उपचार मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• हवा की संरचना अपरिवर्तित रहने पर भी ऊंचाई के साथ ऑक्सीजन का आंशिक दबाव क्यों गिरता है?
• तीव्र हाइपोक्सिक वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया क्या है और यह शुरू में सीमित क्यों होती है?
• वेंटिलेटरी अनुकूलन कैसे और किस समय-क्रम में विकसित होता है?
• गुर्दे और रक्त संबंधी समायोजन श्वसन प्रतिक्रिया के पूरक कैसे होते हैं?

Key concepts

• हाइपोबैरिक हाइपोक्सिया
• हाइपोक्सिक वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया (कैरोटिड बॉडी मध्यस्थता)
• हाइपोकैपनिया और श्वसन संबंधी क्षारीयता
• वेंटिलेटरी अनुकूलन
• गुर्दे का मुआवजा (बाइकार्बोनेट उत्सर्जन)
• बढ़ा हुआ हीमोग्लोबिन और एरिथ्रोपोइएसिस

Mechanisms

ऊपर चढ़ने पर, कम श्वासित ऑक्सीजन धमनी ऑक्सीजन को कम करती है और कैरोटिड-बॉडी परिधीय कीमोरेसेप्टर्स को उत्तेजित करती है, जिससे तत्काल हाइपोक्सिक वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है। परिणामी हाइपरवेंटिलेशन धमनी कार्बन डाइऑक्साइड को कम करता है, जिससे श्वसन संबंधी क्षारीयता होती है; यह हाइपोकैपनिया और सेरेब्रोस्पाइनल-फ्लुइड पीएच में वृद्धि केंद्रीय कीमोरेसेप्टर्स के माध्यम से वेंटिलेशन को नियंत्रित करने का कार्य करती है, इसलिए तीव्र प्रतिक्रिया शुरू में मंद हो जाती है। अगले घंटों से दिनों तक, वेंटिलेशन बढ़ता रहता है (वेंटिलेटरी अनुकूलन) क्योंकि केंद्रीय कीमोरेसेप्टर नियंत्रण कम हो जाता है, आंशिक रूप से बाइकार्बोनेट के गुर्दे के उत्सर्जन के माध्यम से जो रक्त और सेरेब्रोस्पाइनल-फ्लुइड पीएच को सामान्य की ओर वापस लाता है, और कैरोटिड-बॉडी संवेदनशीलता में परिवर्तनों के माध्यम से। लगातार हाइपोक्सिया एरिथ्रोपोइएसिस को भी बढ़ावा देता है, जिससे हफ्तों में हीमोग्लोबिन और ऑक्सीजन-वहन क्षमता बढ़ती है। ये प्रतिक्रियाएं स्वतंत्र होने के बजाय एकीकृत होती हैं, और उनकी पर्याप्तता व्यक्तियों के बीच भिन्न होती है।

Clinical relevance

अनुकूलन का शरीर विज्ञान बताता है कि क्रमिक चढ़ाई तीव्र ऊंचाई बीमारी के जोखिम को क्यों कम करती है और अपूर्ण या अनुपस्थित वेंटिलेटरी अनुकूलन उच्च-ऊंचाई सिंड्रोम से क्यों जुड़ा है। तीव्र ऊंचाई बीमारी की नैदानिक रोकथाम और उपचार को समर्पित अभ्यास दिशानिर्देशों द्वारा संबोधित किया जाता है; यह प्रविष्टि अंतर्निहित शरीर विज्ञान का वर्णन करती है और व्यक्तिगत चिकित्सा सलाह का स्रोत नहीं है।

Evidence & guidelines

शरीर विज्ञान को क्रोनिक हाइपोक्सिया और हाइपोक्सिक वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया की व्यापक समीक्षाओं से संश्लेषित किया गया है; तीव्र ऊंचाई बीमारी की नैदानिक स्थिति के लिए, वाइल्डरनेस मेडिकल सोसाइटी रोकथाम, निदान और उपचार को कवर करने वाले नियमित रूप से अद्यतन नैदानिक अभ्यास दिशानिर्देश (2024 अद्यतन) प्रकाशित करती है।

History

उच्च-ऊंचाई शरीर विज्ञान को प्रारंभिक गुब्बारा आरोहण और पर्वतारोहण द्वारा, पॉल बर्ट की उन्नीसवीं सदी की इस पहचान द्वारा आकार दिया गया था कि ऊंचाई का खतरा कम ऑक्सीजन दबाव है न कि कम दबाव ही, और बीसवीं सदी के अभियानों और चैंबर अध्ययनों द्वारा जिन्होंने वेंटिलेटरी अनुकूलन के समय-क्रम का दस्तावेजीकरण किया। आधुनिक कार्य ने तीव्र प्रतिक्रिया को कैरोटिड निकायों तक स्थानीयकृत किया है और स्पष्ट किया है कि बाइकार्बोनेट का गुर्दे का प्रबंधन वेंटिलेशन में धीमी वृद्धि की अनुमति कैसे देता है।

Debates

वेंटिलेटरी अनुकूलन के धीमे चरण के अंतर्निहित तंत्र क्या हैं?

सेरेब्रोस्पाइनल-फ्लुइड और रक्त पीएच सामान्यीकरण के माध्यम से केंद्रीय कीमोरेसेप्टर नियंत्रण से राहत और कैरोटिड-बॉडी संवेदनशीलता में समय-निर्भर वृद्धि दोनों का प्रस्ताव किया गया है; सापेक्ष योगदान जांच का विषय बने हुए हैं।

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

यदि हवा में अभी भी 21 प्रतिशत ऑक्सीजन है तो ऊंचाई पर ऑक्सीजन कम क्यों होती है?

क्योंकि ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव गिरता है, श्वासित हवा में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम हो जाता है, भले ही उसका प्रतिशत अपरिवर्तित हो, जिससे दबाव प्रवणता कम हो जाती है जो ऑक्सीजन को रक्त में धकेलती है।

अनुकूलन में मिनटों के बजाय दिन क्यों लगते हैं?

तत्काल हाइपरवेंटिलेशन श्वसन संबंधी क्षारीयता द्वारा नियंत्रित होता है जिसे यह बनाता है; केवल जब गुर्दे बाइकार्बोनेट का उत्सर्जन करते हैं और पीएच घंटों से दिनों तक सामान्य हो जाता है, तभी वेंटिलेशन और बढ़ सकता है, साथ ही लाल रक्त कोशिकाओं के द्रव्यमान में धीमी वृद्धि भी होती है।