Magassági akklimatizáció és hipoxia

Nagy magasságban a légköri nyomás csökken, ezért a belégzett levegő oxigénparciális nyomása is kisebb lesz, még ha tömegaránya változatlan marad is. Ez a hipobár hipoxia csökkenti az artériás oxigéntartalmat, és megterhelést jelent minden oxigénellátástól függő rendszer számára. Az akklimatizáció az időfüggő élettani adaptációk összessége, amelyek részben helyreállítják az oxigénellátást és a terhelési toleranciát a tartós expozíció során.

Definition

A magassági akklimatizáció a nagy magasság hipobár hipoxiájához való fokozatos élettani alkalmazkodás — beleértve a fokozott légzést, a kardiovaszkuláris funkció változásait, valamint az eritropoezissel és szöveti adaptációkkal összefüggő folyamatokat —, amely részben kompenzálja a csökkent oxigénkínálatot az expozíciót követő óráktól hetekig.

Scope

A szócikk a hipobár hipoxia élettani következményeit, az akklimatizáció időlefolyását (légzési, kardiovaszkuláris és hematológiai), az aerob teljesítőképesség korlátozódását magasságban, valamint a nem megfelelő akklimatizáció következményeként kialakuló akut magasságibetegség-spektrumot tárgyalja. A magasságot környezeti stressztényezőként kezeli a mozgásfiziológia keretei között, és nem ad klinikai kezelési útmutatást.

Core questions

• Hogyan csökkenti a hipobár hipoxia az oxigénkínálatot és korlátozza az aerob terhelést?
• Mi a légzési, kardiovaszkuláris és hematológiai akklimatizáció időlefolyása?
• Miért csökken a maximális oxigénfelvétel a növekvő magassággal az akklimatizáció után is?
• Mi különbözteti meg a sikeres akklimatizációt az akut magasságibetegségtől?

Key concepts

• Hipobár hipoxia
• Hipoxiás ventilátoresponz
• Légzési alkalózis és vesei kompenzáció
• Eritropoézis és fokozott hemoglobinszint
• A maximális oxigénfelvétel (V̇O2max) csökkenése
• Akut hegyi betegség, HACE, HAPE
• Magasan élni – alacsonyan edzeni

Mechanisms

A csökkent belégzési oxigénparciális nyomás csökkenti az alveoláris és artériás oxigénszintet, amelyet a carotistest érzékel, és kiváltja a hipoxiás ventilátoresponzt; a hiperventiláció emeli az alveoláris oxigénszintet, de légzési alkalózist okoz, amelyet a vesék napok alatt kompenzálnak (Bärtsch & Saltin, 2008). A szívperctérfogat és a pulzusszám akutan emelkedik az oxigénszállítás fenntartása érdekében, majd napok-hetek alatt a hipoxia-indukálható szignalizáció serkenti az eritropoetin-termelést és a vörösvérsejt-tömeget, növelve az artériás oxigéntartalmat. Ezen adaptációk ellenére a maximális oxigénfelvétel fokozatosan csökken a magasság növekedésével, mivel a csökkent oxigénnyomás-grádiens korlátozza a diffúziót és a konvektív szállítást az izomzathoz (Bärtsch & Saltin, 2008; West és mtsai, 2013). Ha az akklimatizáció nem tud lépést tartani a felmászás ütemével, folyadékeltolódások és emelkedett nyomások hozzájárulnak az akut magasságibetegség-szindrómák kialakulásához (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

A magassági fiziológia alapozza meg az akut hegyi betegség, a nagy magasságban kialakuló agyi ödéma és tüdőödéma felismerését, és tájékoztatja, hogyan értelmezik a terhelési vizsgálatokat és a teljesítményt magasságban. Ez a szócikk a mechanizmusokat és a bizonyítékgenerálást magyarázza; a magassági betegségek felismerése és kezelése klinikai kérdés, amelyet a vonatkozó irányelvek szabályoznak, és a szócikk hatókörén kívül esik.

Epidemiology

Az akut hegyi betegség gyakori a nem akklimatizált utazók körében, akik gyorsan emelkednek kb. 2500 m fölé; az incidencia a megközelített magassággal és az emelkedés ütemével növekszik; a súlyos formák (agyi és tüdőödéma) ritkábbak, de potenciálisan halálosak (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

A mechanisztikus és klinikai ismereteket élettani és klinikai áttekintések foglalják össze (Bärtsch & Saltin, 2008; Bärtsch & Swenson, 2013) és referenciakönyvek (West és mtsai, 2013). Az időszakos hipoxiás expozíció teljesítményre gyakorolt hatását a „magasan élni – alacsonyan edzeni” paradigmában vizsgálták (Levine & Stray-Gundersen, 1997). A specifikus klinikai útmutatást a jelenlegi magassági medicina irányelvei adják meg, amelyek nem kerülnek itt ismertetésre.

History

A magassági fiziológia szisztematikus tanulmányozása a huszadik századi hegymászással, a nagy magasságú expedíciókkal és a szimulált magasságot alkalmazó kamrastudiumokkal gyorsult fel, amelyek meghatározták az akklimatizáció légzési és hematológiai jellemzőit, valamint a maximális oxigénfelvétel fokozatos csökkenését. Később a kontrollált hipoxiás expozíciót az atlétikai felkészítésbe is bevonták, amelynek emblematikus példája a magasan élni – alacsonyan edzeni megközelítés (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

Hogyan lehetséges legjobban felhasználni a magasságot vagy a hipoxiát a tengerszinti teljesítmény fokozására?

Az időszakos hipoxiás expozíció hatása a tengerszinti teljesítményre, és az eritropoezissel szemben a nem hematológiai adaptációk relatív hozzájárulása vitatott marad; a magasan élni – alacsonyan edzeni kísérleti elrendezés befolyásos kísérlet volt az akklimatizációs inger és az edzésstimulus szétválasztására.

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

Miért kevesebb az oxigén magasságban, ha a levegő még mindig 21% oxigénből áll?

Az oxigén tömegaránya változatlan, de a légköri nyomás csökken a magassággal, ezért az oxigén parciális nyomása — ami az oxigén vérbe jutásának hajtóereje — alacsonyabb. Ez a hipobár hipoxia, nem az oxigénszázalék változása, a fő stressztényező.

Az akklimatizáció teljesen helyreállítja-e a terhelési kapacitást magasságban?

Nem. Az akklimatizáció részben kompenzálja a csökkent oxigénkínálatot, de a maximális oxigénfelvétel a növekvő magassággal még így is fokozatosan csökken, mivel az izomzathoz való oxigénszállítást meghatározó nyomásgrádiens kisebb.