A nagy magasság hatása az alvásra és a légzőrendszerre, valamint adaptációik

1 Otolaryngology-Head and Neck Surgery Department, Isztambul Medeniyet University, Orvostudományi Kar, 34100 Isztambul, Törökország

2 Fül-orr-gége-fej és nyaksebészet, Acibadem Egyetem, Orvostudományi Kar, 34742 Isztambul, Törökország

3 Oszmangazi Egyetem Orvostudományi Kar Otolaryngology-Head and Neck Surgery Department, 26020 Eskisehir, Törökország

4 A Celal Bayar Egyetem Orvostudományi Kar Otolaryngology-Head and Neck Surgery Department, 45010 Manisa, Törökország

5 Otolaryngology-Head and Neck Surgery Department, Dumlupinar University, Orvostudományi Kar, 43100 Kutahya, Törökország

6 Sisli Etfal Oktató és Kutató Kórház, Otolaryngology-Head and Neck Surgery Department, 34371 Isztambul, Törökország

Absztrakt

1. Bemutatkozás

A modern utazási lehetőségek és a hegyi túrák lehetővé teszik a magas hegyek bejutását, amelyeket korábban csak ritkán látogattak meg a szívós hegymászók. A 2500 méter feletti magasságba való utazás a HA betegség jeleihez és tüneteihez vezethet [1]. A nagy magasság (HA) hatása számos tényezőtől függ, beleértve a magasságba emelkedés sebességét, az elért végső magasságot, az aludási magasságot és az egyéni fiziológiát [2–4].

Ha megérkeznek a HA-hoz, az alföldiek nem lesznek képesek annyi fizikai megterhelésre, mint a tengerszinten. Továbbá nem biztos, hogy jól érzik magukat, és csökkent a mentáltságuk. Ezek a hatások végső soron a hipoxiának köszönhetők. Szerencsére az emberi test egy sor fiziológiai kiigazítással rendelkezik ennek a hipoxiának a kompenzálására, beleértve a szellőzés növekedését, a hemodinamikai és a hematológiai változásokat és az anyagcsere-változásokat, amelyeket általában akklimatizációnak neveznek [2, 3].

Az alkalmazkodáshoz szükséges idő az egyes fiziológiáktól, a megnövekedett magasságtól és az emelkedési sebességtől függően változik [4]. Ez a cikk áttekinti a HA hatásait, valamint a HA-val kapcsolatos változásokhoz való alkalmazkodást.

2. Oxigén a HA-nál

A HA, amely az atmoszférában az O2-t tartalmazó alacsonyabb gázmennyiséget tükrözi, a következőképpen határozható meg: [5]: (i) köztes magasság: 1500–2500 m; (ii) HA: 2500–3500 m; (iii) nagyon HA: 3500–5800 m; (iv) szélsőséges magasság: 5800 m felett.

A levegő gázok keveréke, és a fő gázok O2 és nitrogén, amelyek összesített résznyomása megegyezik a barometrikus nyomással (BP). Koncentrációik lényegében állandóak a földi földszinteken [3]. Így a légkörben lévő O2 mennyisége, 20,93%, állandó marad bármely adott magasságban. A földi óceánok felszíne, amelyet tengerszintnek nevezünk, ugyanakkor a levegő óceánjának feneke is, és a vízzel ellentétben összenyomható.

Az O2 (PaO2) parciális nyomása a légkörben csökken, amikor a BP csökken. Ezért a BP-nél bekövetkező változás a HA-nál az O2 mennyiségének csökkenésének alapvető oka, ami hipobár hypoxiához (HH) vezet [6, 7]. A légköri nyomás és a PaO2 növekvő magasságban csökken logaritmikus módon. A légköri PaO2 tengerszint felett 159 Hgmm, a Mount Everest csúcsán 53 Hgmm [8, 9]. Bár a PaO2 fő meghatározó tényezője a BP, a PaO2 a föld pólusai felé is leereszkedik bármely adott magasságban. Azt is meg kell jegyezni, hogy a BP ismerten változik az időjárási rendszerek változásával [2].

3. A HA hatásai

Amikor a hegymászók HH-nak vannak kitéve, különböző reakciókat tapasztaltak a magasság hatásaira. A patofiziológiai változások alapja a szöveti HH. Minél nagyobb a hipoxiás stressz, annál kevesebb idő áll a test rendelkezésére, és annál nagyobbak a HA káros hatásai.

4. Maximális oxigénfogyasztás (

az egyén testének maximális kapacitása az O2 szállítására és használatára a testmozgás során, ami tükrözi az egyén fizikai alkalmasságát. Az a pont, ahol az O2-fogyasztási fennsíkok meghatározzák az egyén maximális aerob kapacitását. Ez a képesség az egyénenként változó, és képzettséggel javítható. A genetika játszik nagy szerepet az emberben, és az öröklődés az egyének között tapasztalt eltérés akár 25–50% -át is elérheti [6].

jelentősen csökkenni kezd 1600 m magasság felett. Minden 1000 m felett, amely körülbelül 8–11% -kal csökken. Az Everest csúcsán az átlagos 62 ml/kg/perc tengerszint 15 ml/kg/perc-re csökkenhet. Bárki, amelynek 50 ml/kg/min-nél alacsonyabb értéke van, küzdeni fog az életben maradásért az Everest csúcsán kiegészítő O2 nélkül [7].

Mivel a tengerszint feletti magasságban az O2 transzferje az aktív izmokba csökken, különösen az egész test gyakorlása során, a fáradtság alacsonyabb munkarátáknál jelentkezik [4, 8]. A HA-nál csökkentett értéket általában a mitokondriális PO2 csökkenésének tulajdonítják, ami megzavarja a sejtenergia biztosításáért felelős elektrontranszportlánc működését [3, 8]. Bár az artériás O2-tartalom a tengerszint értékéig növekszik, akklimatizációs képessége továbbra is csökken [3, 9]. Ennek oka az O2 aránytalan bejuttatása volt a szövetekbe; Míg a tengerszint körülményei között az O2 inkább az izmok összehúzódására irányul edzés közben, a HA-knál az O2 nagyobb része a nem összehúzódó szövetekre irányul edzés közben. Így csökken az edzés teljesítménye. Kevés bizonyíték van arra, hogy a HA pulmonalis hipertóniája korlátozná [10].

5. Csontvázizom és testtömeg

A súlyos hipoxia tartós kitettsége káros hatással van az izomszerkezetre. A magasság krónikus hipoxiája az izomrost sűrűségének jelentős csökkenéséhez vezet [4, 11]. Hasonlóképpen a mitokondriális térfogat akár 30% -kal is csökken [12]. A mitokondriális térfogat változásai az aerob oxidatív anyagcseréért és az izmok oxidációs képességéért felelős enzimek aktivitásának jelentős csökkenésével járnak, és a magasságnak való kitettség mérsékelten csökkenti őket. Ezzel szemben a bikarbonát, a protonok és a laktátok sejtszállításában részt vevő fehérjék mind a vázizomzatban, mind a vörösvértestekben (RBC-k) megnövekednek [13, 14]. Az izom keresztmetszeti területének és az izom oxidatív aktivitásának csökkenésének fő okaként az O2 felvétel maximális sebességének csökkenését okozó, hosszan tartó HH expozíciót javasolták [12]. Ezek a változások korrelálnak a testtömeggel és a HA teljes izomtömeg-csökkenésével.

Az Operation Everest (OE) -II projekt vizsgálati időszakában a tömeg 7,44 kg-kal csökkent, ami a testtömeg 8,9% -os csökkenését jelentette [4, 24]. Ugyanebben a vizsgálatban 6 alanyban a comb és a felkar teljes izomterületét számolták CT-vizsgálatokkal, és az eredmények 13, illetve 15% -os csökkenést mutattak. A testsúly átlagosan 5 kg-mal csökkent a vizsgálatban résztvevőknél az OE-III vizsgálati periódusában, amely hipobár kamra segítségével értékelte a HH étvágyra gyakorolt hosszú távú hatását, és egy 31 napos periódus alatt szimulálta az Everest emelkedését [ 25]. Arra a következtetésre jutottak, hogy a HH-val való érintkezés összefüggésbe hozható az étkezéshez való hozzáállás változásával, valamint az étvágy és az ételfogyasztás csökkenésével.

6. Mentális teljesítmény (MP)

A 3000 méternél nagyobb HA-k fiziológiai rendellenességeket és kedvezőtlen változásokat okoznak a nem klimatizált egyének hangulatában és kognitív/motoros teljesítményében [3]. Ismeretes, hogy a HA-nak való kitettség káros hatásokat okozhat a motoros készségekben, a mentális hatékonyságban és a hangulati állapotokban, ideértve az elért magassági szinttől, az emelkedés sebességétől és a HA-nál töltött időtől függő szorongást is [26, 27]. A legtöbb 4000 m-es magasságban dolgozó ember megnövekedett számtani hibákat, csökkent figyelemkört és fokozott mentális fáradtságot tapasztal. A vizuális és hallási érzékenységet, valamint a rövid távú memóriát negatívan befolyásolja a közel 2500 m tengerszint feletti magasságnak való kitettség.

A hipoxia során az MP károsodásáért felelős molekuláris és sejtes mechanizmusok rosszul ismertek. Az agy általában a test teljes O2-fogyasztásának körülbelül 20% -át teszi ki, az O2-t pedig szinte teljes egészében a glükóz oxidációjára használják. A hipoxia során az idegsejtek működésének károsodásához javasolt mechanizmusok a megváltozott ion homeosztázis, a kalcium anyagcserében bekövetkező változások, a neurotranszmitter metabolizmusának változásai és a szinapszis funkció károsodása [3, 26, 27]. A szív- és érrendszeri és légzési funkciók szintén befolyásolják a MP-t, és olyan állapotot okozhatnak, mint a szerves agy szindróma a HA-ra való mászás során [28]. A környezeti tényezők, a levegő állapota, a testmozgás és az egyéni különbségek a magasságba való mászás során szintén negatív hatással lehetnek az MP-re [3, 28].

7. Aludj

8. Akklimatizáció

8.1. Oxigénszállítás

Az O2-t folyamatosan és elegendő mennyiségben kell szállítani a levegőből a mitokondriumba a szöveti igények kielégítése érdekében. Mivel az O2 mennyisége szekvenciálisan és progresszíven csökken, a transzport a lépcsők sorozatának tekinthető az alveolusból a mitokondrium sejtekbe vezető kaszkádban [9].

Mivel a légköri PaO2 alacsonyabb a HA-knál, az O2 transzport gradiens hajtása ezen a magasabb ponton lényegesen kisebb, mint a tengerszintnél. Nyilvánvaló azt figyelembe venni, hogy a PaO2 csökkenése az O2 szállítási kaszkád minden egyes egymást követő lépésében kisebb a HA-knál, mint a tengerszinten. Valójában az emberek többségének nagy lehetősége van fiziológiai beállításokra, hogy kompenzálja ezt a csökkent nyomásgradienst.

8.2. Tüdőszellőzés

A hiperventiláció növeli az alveoláris (PPA) és a PaO2 parciális nyomását, és csökkenti a PPA-t és az artériás CO2-t. West és mtsai tanulmányában. [7] a tüdőgázcserét az American Medical Research Expedition tagjainak tanulmányozták Everestbe 8050 m, 8400 m, illetve 8848 m magasságban. Eredményeik azt mutatták, hogy a CO2 PPA-ja 7–8 Hgmm-re csökkent, ami a normál tengerszint-érték 40 Hgmm-nek körülbelül ötöde. Az alveoláris PaO2-t ezután 35 Hgmm közelében tartják, és az artériás pH 7,7 volt a csúcson. Noha az expedíció egyes tagjai ezen a szélsőséges magasságon túl magas oxigénhiányos hypoxiát mutattak, mint mások, a légzési sebesség kb. Ötszörösére nőtt a nyugalmi szinthez képest.

A HA-k kezdeti expozíciója esetén a létfontosságú kapacitás és a maradék tüdőmennyiség csökken, de körülbelül 4 hét tartózkodási idő után az értékeket olyan szinten tartják, hogy azok összehasonlíthatók legyenek az alacsony magasságban mértekkel [3, 37]. Egy nemrégiben készült tanulmányban Sonmez és mtsai. [40] mért vitális kapacitást különböző magasságokban, és az eredmények azt mutatták, hogy nem volt statisztikailag szignifikáns különbség a vitális kapacitásértékekben, miután a méréseket 1520 m-en, 3200 m-en és 4200 m-en végeztük egy hetes mászás során az Ararat-hegyre (5138 m). Az O2 pulmonáris diffúziós kapacitás változatlan marad a HA-knál, összehasonlítva a tengerszinten elért kapacitással [41].