Aklimatisasi Ketinggian dan Hipoksia

Pada ketinggian tinggi, tekanan barometrik menurun, sehingga tekanan parsial oksigen dalam udara yang dihirup berkurang meskipun konsentrasi fraksionalnya tidak berubah. Hipoksia hipobarik ini menurunkan kadar oksigen arteri dan menantang setiap sistem yang bergantung pada pengiriman oksigen. Aklimatisasi adalah serangkaian penyesuaian fisiologis yang bergantung pada waktu yang sebagian mengembalikan pengiriman oksigen dan toleransi olahraga selama paparan berkelanjutan.

Definition

Aklimatisasi ketinggian adalah penyesuaian fisiologis progresif terhadap hipoksia hipobarik di ketinggian tinggi — termasuk peningkatan ventilasi, perubahan fungsi kardiovaskular, serta adaptasi eritropoietik dan jaringan — yang sebagian mengkompensasi ketersediaan oksigen yang berkurang selama berjam-jam hingga berminggu-minggu.

Scope

Entri ini mencakup konsekuensi fisiologis hipoksia hipobarik, perjalanan waktu aklimatisasi (ventilasi, kardiovaskular, dan hematologi), keterbatasan kapasitas olahraga aerobik di ketinggian, dan spektrum penyakit ketinggian akut sebagai kegagalan aklimatisasi. Entri ini memperlakukan ketinggian sebagai pemicu stres lingkungan dalam fisiologi olahraga dan tidak memberikan instruksi manajemen klinis.

Core questions

• Bagaimana hipoksia hipobarik mengurangi ketersediaan oksigen dan membatasi olahraga aerobik?
• Bagaimana perjalanan waktu aklimatisasi ventilasi, kardiovaskular, dan hematologi?
• Mengapa penyerapan oksigen maksimal menurun dengan meningkatnya ketinggian bahkan setelah aklimatisasi?
• Apa yang membedakan aklimatisasi yang berhasil dari penyakit ketinggian akut?

Key concepts

• Hipoksia hipobarik
• Respons ventilasi hipoksia
• Alkalosis pernapasan dan kompensasi ginjal
• Eritropoiesis dan peningkatan hemoglobin
• Penurunan penyerapan oksigen maksimal (V̇O2max)
• Penyakit gunung akut, HACE, HAPE
• Hidup tinggi-latihan rendah

Mechanisms

Penurunan tekanan parsial oksigen yang dihirup menurunkan oksigen alveolar dan arteri, yang dirasakan oleh badan karotid dan mendorong respons ventilasi hipoksia; hiperventilasi meningkatkan oksigen alveolar dengan biaya alkalosis pernapasan yang dikompensasi ginjal selama beberapa hari (Bärtsch & Saltin, 2008). Curah jantung dan denyut jantung meningkat secara akut untuk mempertahankan pengiriman oksigen, dan selama berhari-hari hingga berminggu-minggu, sinyal yang diinduksi hipoksia merangsang eritropoietin dan massa sel darah merah, meningkatkan kadar oksigen arteri. Meskipun ada penyesuaian ini, penyerapan oksigen maksimal menurun secara progresif dengan ketinggian karena gradien tekanan oksigen yang berkurang membatasi difusi dan pengiriman konvektif ke otot (Bärtsch & Saltin, 2008; West et al., 2013). Ketika aklimatisasi gagal mengimbangi pendakian, pergeseran cairan dan peningkatan tekanan berkontribusi pada sindrom penyakit ketinggian akut (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

Fisiologi ketinggian mendasari pengenalan penyakit gunung akut, edema serebral ketinggian tinggi, dan edema paru ketinggian tinggi, serta menginformasikan bagaimana pengujian dan kinerja olahraga diinterpretasikan di ketinggian. Entri ini menjelaskan mekanisme dan bagaimana bukti dihasilkan; pengenalan dan penanganan penyakit ketinggian tinggi adalah masalah klinis yang diatur oleh pedoman saat ini dan berada di luar cakupannya.

Epidemiology

Penyakit gunung akut umum terjadi di antara pelancong yang tidak teraklimatisasi yang mendaki dengan cepat di atas sekitar 2500 m, dengan insiden meningkat seiring dengan ketinggian yang dicapai dan laju pendakian; bentuk yang parah (edema serebral dan paru) lebih jarang tetapi berpotensi fatal (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

Pemahaman mekanistik dan klinis dirangkum dalam tinjauan fisiologis dan klinis (Bärtsch & Saltin, 2008; Bärtsch & Swenson, 2013) dan teks referensi (West et al., 2013). Penerapan paparan hipoksia intermiten untuk kinerja diuji dalam paradigma "hidup tinggi-latihan rendah" (Levine & Stray-Gundersen, 1997). Pedoman klinis spesifik ditetapkan oleh pedoman kedokteran ketinggian tinggi saat ini, yang tidak direproduksi di sini.

History

Studi sistematis fisiologi ketinggian dipercepat dengan pendakian gunung dan ekspedisi ketinggian tinggi abad kedua puluh serta dengan studi ruang simulasi ketinggian, yang menetapkan fitur ventilasi dan hematologi aklimatisasi dan penurunan progresif dalam penyerapan oksigen maksimal. Pekerjaan selanjutnya menerapkan paparan hipoksia terkontrol untuk persiapan atletik, yang dicontohkan oleh pendekatan hidup tinggi-latihan rendah (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

Bagaimana cara terbaik menggunakan ketinggian atau hipoksia untuk meningkatkan kinerja di permukaan laut

Apakah dan bagaimana paparan hipoksia intermiten meningkatkan kinerja permukaan laut selanjutnya, dan kontribusi relatif adaptasi eritropoietik versus non-hematologi, masih diperdebatkan; desain hidup tinggi-latihan rendah adalah upaya berpengaruh untuk memisahkan stimulus aklimatisasi dari stimulus latihan.

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

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

Konsentrasi fraksional oksigen tidak berubah, tetapi tekanan barometrik menurun dengan ketinggian, sehingga tekanan parsial oksigen — yang mendorong oksigen masuk ke dalam darah — lebih rendah. Hipoksia hipobarik inilah, bukan perubahan persentase oksigen, yang merupakan pemicu stres utama.

Apakah aklimatisasi sepenuhnya mengembalikan kapasitas olahraga di ketinggian?

Tidak. Aklimatisasi sebagian mengkompensasi ketersediaan oksigen yang berkurang, tetapi penyerapan oksigen maksimal masih menurun secara progresif dengan meningkatnya ketinggian karena gradien tekanan oksigen yang mendorong pengiriman ke otot berkurang.