海拔与适应

在高海拔地区，气压下降，因此尽管空气中氧气含量仍为21%，但吸入氧气的分压会下降，从而导致低压性缺氧。呼吸系统首先在几分钟内通过缺氧通气反应做出响应，然后在几天内通过通气适应（一种进行性呼吸增加）做出响应，这种适应与肾脏和血液学调整一起，部分恢复了动脉氧合，是人类在高海拔地区生活和工作能力的基础。

Definition

海拔适应是一系列与时间相关的生理调整，以通气量进行性增加（通气适应）为主导，通过这些调整，身体部分补偿了高海拔地区吸入氧气分压的降低。

Scope

本条目涵盖了随着海拔升高吸入氧气量的下降、急性缺氧通气反应及其因由此产生的低碳酸血症而导致的减弱、通气适应的较慢过程，以及呼吸系统与肾脏和血液学反应的整合。与海拔相关的疾病被作为临床背景提及，而非作为治疗指导。

Core questions

• 为什么即使空气成分不变，氧气分压也会随海拔升高而下降？
• 什么是急性缺氧通气反应，为什么它最初会受到限制？
• 通气适应是如何以及在多长时间内发展的？
• 肾脏和血液学调整如何补充呼吸反应？

Key concepts

• 低压性缺氧
• 缺氧通气反应（颈动脉体介导）
• 低碳酸血症和呼吸性碱中毒
• 通气适应
• 肾脏代偿（碳酸氢盐排泄）
• 血红蛋白增加和红细胞生成

Mechanisms

上升时，吸入氧气减少会降低动脉氧气含量并刺激颈动脉体外周化学感受器，产生即时缺氧通气反应。由此产生的过度通气会降低动脉二氧化碳含量，导致呼吸性碱中毒；这种低碳酸血症和脑脊液pH值的升高通过中枢化学感受器抑制通气，因此急性反应最初会减弱。在接下来的几小时到几天内，随着中枢化学感受器抑制的解除，通气量会继续增加（通气适应），部分原因是通过肾脏排泄碳酸氢盐使血液和脑脊液pH值恢复正常，以及颈动脉体敏感性的变化。持续缺氧还会促进红细胞生成，在数周内提高血红蛋白和携氧能力。这些反应是整合而非独立的，其充分性因个体而异。

Clinical relevance

适应的生理学解释了为什么逐渐上升可以降低急性高原病的风险，以及为什么不完全或缺乏通气适应与高原综合征相关。急性高原病的临床预防和治疗由专门的实践指南解决；本条目描述了其潜在的生理学，并非个体医疗建议的来源。

Evidence & guidelines

该生理学综合了慢性缺氧和缺氧通气反应的全面综述；对于急性高原病的临床状况，荒野医学会定期发布更新的临床实践指南（2024年更新），涵盖预防、诊断和治疗。

History

高海拔生理学受到早期气球升空和登山运动、保罗·贝尔特（Paul Bert）19世纪对高原危险在于低氧压而非低压本身的认识，以及20世纪探险和舱室研究记录通气适应时间进程的影响。现代研究已将急性反应定位到颈动脉体，并阐明了肾脏对碳酸氢盐的处理如何允许通气量的缓慢增加。

Debates

通气适应慢相的机制是什么？

通过脑脊液和血液pH值正常化解除中枢化学感受器抑制以及颈动脉体敏感性的时间依赖性增加都被提出；其相对贡献仍是研究课题。

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

为什么海拔越高氧气越少，即使空气中氧气含量仍为21%？

因为气压随海拔升高而下降，吸入空气中氧气的分压会下降，即使其百分比不变，从而降低了驱动氧气进入血液的压力梯度。

为什么适应需要几天而不是几分钟？

即时过度通气受到其产生的呼吸性碱中毒的抑制；只有当肾脏排泄碳酸氢盐并且pH值在数小时到数天内恢复正常时，通气量才能进一步增加，同时红细胞质量也会缓慢增加。