Ketinggian dan Aklimatisasi

Pada ketinggian tinggi, tekanan barometrik menurun, sehingga meskipun udara tetap mengandung 21 persen oksigen, tekanan parsial oksigen yang dihirup menurun, menghasilkan hipoksia hipobarik. Sistem pernapasan merespons pertama kali dalam hitungan menit melalui respons ventilasi hipoksia dan kemudian selama beberapa hari melalui aklimatisasi ventilasi, yaitu peningkatan pernapasan yang progresif yang, bersama dengan penyesuaian ginjal dan hematologi, sebagian mengembalikan oksigenasi arteri dan mendasari kemampuan manusia untuk hidup dan bekerja di ketinggian.

Definition

Aklimatisasi terhadap ketinggian adalah serangkaian penyesuaian fisiologis yang bergantung pada waktu, yang dipimpin oleh peningkatan ventilasi yang progresif (aklimatisasi ventilasi), di mana tubuh sebagian mengkompensasi penurunan tekanan parsial oksigen yang dihirup pada ketinggian tinggi.

Scope

Entri ini mencakup penurunan oksigen yang dihirup seiring ketinggian, respons ventilasi hipoksia akut dan penumpulannya oleh hipokapnia yang dihasilkan, proses aklimatisasi ventilasi yang lebih lambat, dan integrasi respons pernapasan dengan respons ginjal dan hematologi. Penyakit terkait ketinggian dirujuk sebagai konteks klinis, bukan sebagai panduan pengobatan.

Core questions

• Mengapa tekanan parsial oksigen menurun seiring ketinggian meskipun komposisi udara tidak berubah?
• Apa itu respons ventilasi hipoksia akut dan mengapa awalnya terbatas?
• Bagaimana dan dalam jangka waktu berapa aklimatisasi ventilasi berkembang?
• Bagaimana penyesuaian ginjal dan hematologi melengkapi respons pernapasan?

Key concepts

• Hipoksia hipobarik
• Respons ventilasi hipoksia (dimediasi badan karotid)
• Hipokapnia dan alkalosis respiratorik
• Aklimatisasi ventilasi
• Kompensasi ginjal (ekskresi bikarbonat)
• Peningkatan hemoglobin dan eritropoiesis

Mechanisms

Saat mendaki, penurunan oksigen yang dihirup menurunkan oksigen arteri dan merangsang kemoreseptor perifer badan karotid, menghasilkan respons ventilasi hipoksia segera. Hiperventilasi yang dihasilkan menurunkan karbon dioksida arteri, menyebabkan alkalosis respiratorik; hipokapnia ini dan peningkatan pH cairan serebrospinal bekerja melalui kemoreseptor sentral untuk menahan ventilasi, sehingga respons akut awalnya tumpul. Selama beberapa jam hingga beberapa hari berikutnya, ventilasi terus meningkat (aklimatisasi ventilasi) karena penahanan kemoreseptor sentral dilepaskan, sebagian melalui ekskresi bikarbonat oleh ginjal yang mengembalikan pH darah dan cairan serebrospinal mendekati normal, dan melalui perubahan sensitivitas badan karotid. Hipoksia yang berkelanjutan juga mendorong eritropoiesis, meningkatkan hemoglobin dan kapasitas pengangkut oksigen selama berminggu-minggu. Respons-respons ini terintegrasi daripada independen, dan kecukupannya bervariasi antar individu.

Clinical relevance

Fisiologi aklimatisasi menjelaskan mengapa pendakian bertahap mengurangi risiko penyakit ketinggian akut dan mengapa aklimatisasi ventilasi yang tidak lengkap atau tidak ada dikaitkan dengan sindrom ketinggian tinggi. Pencegahan dan pengobatan klinis penyakit ketinggian akut ditangani oleh pedoman praktik khusus; entri ini menjelaskan fisiologi yang mendasarinya dan bukan merupakan sumber nasihat medis individu.

Evidence & guidelines

Fisiologi ini disintesis dari tinjauan komprehensif hipoksia kronis dan respons ventilasi hipoksia; untuk kondisi klinis penyakit ketinggian akut, Wilderness Medical Society menerbitkan pedoman praktik klinis yang diperbarui secara berkala (pembaruan 2024) yang mencakup pencegahan, diagnosis, dan pengobatan.

History

Fisiologi ketinggian tinggi dibentuk oleh pendakian balon awal dan pendakian gunung, oleh pengakuan Paul Bert pada abad kesembilan belas bahwa bahaya ketinggian adalah tekanan oksigen rendah daripada tekanan rendah itu sendiri, dan oleh ekspedisi abad kedua puluh dan studi ruang yang mendokumentasikan perjalanan waktu aklimatisasi ventilasi. Pekerjaan modern telah melokalisasi respons akut ke badan karotid dan mengklarifikasi bagaimana penanganan bikarbonat oleh ginjal memungkinkan peningkatan ventilasi yang lebih lambat.

Debates

Mekanisme apa yang mendasari fase lambat aklimatisasi ventilasi?

Baik pelepasan penahanan kemoreseptor sentral melalui normalisasi pH cairan serebrospinal dan darah maupun peningkatan sensitivitas badan karotid yang bergantung pada waktu telah diajukan; kontribusi relatifnya masih menjadi subjek penelitian.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Mengapa ada lebih sedikit oksigen di ketinggian jika udara masih 21 persen oksigen?

Karena tekanan barometrik menurun seiring ketinggian, tekanan parsial oksigen dalam udara yang dihirup menurun meskipun persentasenya tidak berubah, mengurangi gradien tekanan yang mendorong oksigen masuk ke dalam darah.

Mengapa aklimatisasi membutuhkan waktu berhari-hari daripada hitungan menit?

Hiperventilasi segera ditahan oleh alkalosis respiratorik yang diciptakannya; hanya ketika ginjal mengeluarkan bikarbonat dan pH normal kembali selama beberapa jam hingga beberapa hari, ventilasi dapat meningkat lebih lanjut, bersama dengan peningkatan massa sel darah merah yang lebih lambat.