Sự thích nghi độ cao và tình trạng thiếu oxy

Ở độ cao lớn, áp suất khí quyển giảm, do đó áp suất riêng phần của oxy trong không khí hít vào bị giảm mặc dù nồng độ phần trăm của nó không thay đổi. Tình trạng thiếu oxy do giảm áp suất này làm giảm hàm lượng oxy trong động mạch và thách thức mọi hệ thống phụ thuộc vào việc cung cấp oxy. Thích nghi là tập hợp các điều chỉnh sinh lý phụ thuộc vào thời gian giúp phục hồi một phần việc cung cấp oxy và khả năng chịu đựng khi tập luyện trong quá trình tiếp xúc liên tục.

Definition

Thích nghi độ cao là sự điều chỉnh sinh lý tiến triển đối với tình trạng thiếu oxy do giảm áp suất ở độ cao lớn — bao gồm tăng thông khí, thay đổi chức năng tim mạch, và các thích nghi tạo hồng cầu và mô — giúp bù đắp một phần cho sự giảm sẵn có của oxy trong vài giờ đến vài tuần.

Scope

Mục này bao gồm các hậu quả sinh lý của tình trạng thiếu oxy do giảm áp suất, diễn biến thời gian của sự thích nghi (thông khí, tim mạch và huyết học), giới hạn khả năng tập luyện hiếu khí ở độ cao, và phổ bệnh lý cấp tính do độ cao như một sự thất bại trong thích nghi. Nó coi độ cao là một yếu tố gây căng thẳng môi trường trong sinh lý học tập luyện và không đưa ra hướng dẫn quản lý lâm sàng.

Core questions

• Tình trạng thiếu oxy do giảm áp suất làm giảm khả năng cung cấp oxy và hạn chế tập luyện hiếu khí như thế nào?
• Diễn biến thời gian của sự thích nghi thông khí, tim mạch và huyết học là gì?
• Tại sao khả năng hấp thụ oxy tối đa giảm khi độ cao tăng ngay cả sau khi thích nghi?
• Điều gì phân biệt sự thích nghi thành công với bệnh lý cấp tính do độ cao?

Key concepts

• Thiếu oxy do giảm áp suất
• Phản ứng thông khí do thiếu oxy
• Nhiễm kiềm hô hấp và bù trừ của thận
• Tạo hồng cầu và tăng hemoglobin
• Giảm khả năng hấp thụ oxy tối đa (V̇O2max)
• Bệnh núi cấp tính, phù não độ cao, phù phổi độ cao
• Sống cao – tập thấp

Mechanisms

Áp suất riêng phần oxy hít vào giảm làm giảm oxy phế nang và động mạch, được cảm nhận bởi các thể cảnh và thúc đẩy phản ứng thông khí do thiếu oxy; tăng thông khí làm tăng oxy phế nang với cái giá là nhiễm kiềm hô hấp mà thận bù trừ trong vài ngày (Bärtsch & Saltin, 2008). Cung lượng tim và nhịp tim tăng cấp tính để bảo vệ việc cung cấp oxy, và trong vài ngày đến vài tuần, tín hiệu cảm ứng thiếu oxy kích thích erythropoietin và khối lượng hồng cầu, làm tăng hàm lượng oxy động mạch. Mặc dù có những điều chỉnh này, khả năng hấp thụ oxy tối đa giảm dần theo độ cao vì áp suất oxy giảm giới hạn sự khuếch tán và vận chuyển đối lưu đến cơ bắp (Bärtsch & Saltin, 2008; West et al., 2013). Khi sự thích nghi không theo kịp với quá trình lên cao, sự dịch chuyển dịch và tăng áp suất góp phần vào các hội chứng bệnh lý cấp tính do độ cao (Bärtsch & Swenson, 2013).

Clinical relevance

Sinh lý học độ cao là cơ sở để nhận biết bệnh núi cấp tính, phù não độ cao và phù phổi độ cao, đồng thời cung cấp thông tin về cách diễn giải kết quả kiểm tra và hiệu suất tập luyện ở độ cao. Mục này giải thích các cơ chế và cách tạo ra bằng chứng; việc nhận biết và quản lý bệnh lý độ cao là các vấn đề lâm sàng được điều chỉnh bởi các hướng dẫn hiện hành và nằm ngoài phạm vi của mục này.

Epidemiology

Bệnh núi cấp tính phổ biến ở những du khách chưa thích nghi lên cao nhanh chóng trên khoảng 2500 m, với tỷ lệ mắc tăng theo độ cao đạt được và tốc độ lên cao; các dạng nghiêm trọng (phù não và phù phổi) ít phổ biến hơn nhưng có khả năng gây tử vong (Bärtsch & Swenson, 2013).

Evidence & guidelines

Hiểu biết về cơ chế và lâm sàng được tóm tắt trong các bài đánh giá sinh lý và lâm sàng (Bärtsch & Saltin, 2008; Bärtsch & Swenson, 2013) và các tài liệu tham khảo (West et al., 2013). Việc áp dụng tiếp xúc thiếu oxy ngắt quãng để cải thiện hiệu suất đã được thử nghiệm trong mô hình "sống cao – tập thấp" (Levine & Stray-Gundersen, 1997). Hướng dẫn lâm sàng cụ thể được quy định bởi các hướng dẫn y học độ cao hiện hành, không được tái bản ở đây.

History

Nghiên cứu có hệ thống về sinh lý học độ cao đã tăng tốc cùng với hoạt động leo núi và các chuyến thám hiểm độ cao trong thế kỷ XX, cũng như các nghiên cứu trong buồng mô phỏng độ cao, đã thiết lập các đặc điểm thông khí và huyết học của sự thích nghi và sự giảm dần khả năng hấp thụ oxy tối đa. Công trình sau này đã áp dụng việc tiếp xúc thiếu oxy có kiểm soát vào việc chuẩn bị cho vận động viên, được minh họa bằng phương pháp sống cao – tập thấp (Levine & Stray-Gundersen, 1997).

Debates

Cách tốt nhất để sử dụng độ cao hoặc tình trạng thiếu oxy để nâng cao hiệu suất ở mực nước biển

Việc liệu và làm thế nào tiếp xúc thiếu oxy ngắt quãng cải thiện hiệu suất ở mực nước biển sau đó, và sự đóng góp tương đối của các thích nghi tạo hồng cầu so với các thích nghi không liên quan đến huyết học, vẫn còn đang được tranh luận; thiết kế sống cao – tập thấp là một nỗ lực có ảnh hưởng nhằm tách biệt kích thích thích nghi khỏi kích thích tập luyện.

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

Tại sao lại có ít oxy hơn ở độ cao nếu không khí vẫn chứa 21% oxy?

Nồng độ phần trăm của oxy không thay đổi, nhưng áp suất khí quyển giảm theo độ cao, do đó áp suất riêng phần của oxy — yếu tố đẩy oxy vào máu — thấp hơn. Tình trạng thiếu oxy do giảm áp suất này, chứ không phải sự thay đổi tỷ lệ phần trăm oxy, là yếu tố gây căng thẳng cốt lõi.

Sự thích nghi có hoàn toàn phục hồi khả năng tập luyện ở độ cao không?

Không. Sự thích nghi bù đắp một phần cho sự giảm sẵn có của oxy, nhưng khả năng hấp thụ oxy tối đa vẫn giảm dần theo độ cao tăng lên vì gradient áp suất oxy thúc đẩy việc cung cấp oxy đến cơ bắp bị giảm.