Ваздухопловна медицина/Садржај/Хипоксична хипоксија и аклиматизација на висину

Хипоксична хипоксија, хипобарична хипоксија, која настаје након успона изнад 5.000 фт (1.524 м), активира читав низ интегрисаних физиолошких промена након успона на висину. Ове промене функција организма имају за циљ да повећају снабдевање ткива кисеоником и најизраженији у оним деловима тела који су директно повезани са испоруком кисеоника (а то су кардиоваскуларни и респираторни систем), али ове промене се вероватно јављају и у свим системима органанизма.

Аклиматизација

Временом, низ промена у организму могу произвести стање физиолошке адаптације, познато под називом "аклиматизација" која дозвољава човеку да на висини, на којој је аклиматизован, постигне максималну ефикасност сопствених радних, умних и физичких могућности. Још важније, са медицинске тачке гледања, је чињеница што код правилно аклиматизоване особе изостаје појава висинске болести.

Време трајања аклиматизације и њен успех је у функцији интеракције, између заједничких физиолошких карактеристике појединих људи и величине хипоксичног стреса који је одређен достигнутом висином и брзином успона. Зато што је на одређеној висини, пуна аклиматизација на висину нижа и даје само делимичну аклиматизацију у току успона од нижих ка вишим висинама. Једном савладана, аклиматизације се одржава докле год човек остаје на достигнутој висини, али је он губи по повратку на ниже висине.

Механизам

Физиолошке промене које изазива аклиматизација на висину утичу на све фазе промета кисеоника, од размене у плућима до дифузије кисеоника у митохондријама и ћелијама. Прва последица смањења алвеоларног кисеоника на великим висинама, је пад парцијалног притиска и смањење садржаја кисеоника у артеријској крви што изазива надражај периферних и централних хеморецептора. Овај учинак настаје када се у удахнутом ваздуху pO2 смањи на око 122 mmHg или више, на висини већој од 5.000 фт (1.524 м). Осетљивост периферних хеморецептора је, највероватније, генетски одређена, и строго је индивидуална карактеристика сваке особе, али може бити и модификован од стране;

• стимулатора метаболизма, као што су кофеин и какаоа,
• респираторних стимулатора, као што су прогестерон,
• респираторних депресора као што је алкохол или лекове за спавање, и
• разних других фактора.

Стимулацијом хеморецептора настаје повећање вентилације која делимично повећава притисак кисеоника у алвеолама и смањењује парцијални притисак угљен-диоксида у артеријској крви.

Изнад око 8,000 фита (2.438 метара), повећана вентилација не успева да у потпуности компензује смањен садржај кисеоникау инспирисаном (удахнутом) ваздуху, што има за последицу смањење садржаја кисеоника у артеријској крви, који је пропорционалан достигнутој висини. Недостатак кисеоника у артеријској крви наставља стимулацију хеморецептор, међутим даља хипервентилација узрокује респираторну алкалозу, која тежи да ограничи повећану вентилацију током даљег излагања висини. У току од неколико дана боравка на висини, бубрези компензирају повећану респираторну алкалозу излучивањем бикарбоната, што „одмара“ вентилацију и спречава њен даљи раст и стимулацију хеморецептора, а свој максимални учинак достиже након 7 до 10 дана. Након даљег успона, процес се понавља у мањем степену уз даље повећање вентилације. Повећана вентилација је главни механизам којим организам побољшава ниво снабдевања кисеоником органе, ткива и ћелије током аклиматизације на висину.

Следећи облик испоруке кисеоника до ткива, на који утиче хипоксична хипоксија, је транспорт кисеоника из плућа до ткива и ћелија. Промене се јављају како на крвним судовима кроз који се транспортује кисеоник, тако и на срцу које је одговорно за дистрибуцију крви њеним упумпавање у крвне судове. Неколико сати након успона долази до смањење волумена плазме за око 10-20% које је изазвано кретањем течности из крвних судова у међућелијске и интерстицијалне у ткивима. У особа које се нормално аклиматизују, та течност се из ткива брзо излучује преко бубрега. Као резултат губитка волумен плазме, релативно расте концентрација хемоглобина и њихова ефикасности преноса кисеоника, без апсолутног повећања броја црвених крвних ћелија (еритроцита) у крви. Иако стимулација еритропоетина настаје само неколико сати од почетка излагања организма висини, повећана производња црвених крвних ћелија је мерљив тек након неколико недеља.

Волумен плазме има тенденцију да се опорави након продуженог (недеља до месец дана) излагањ висини, али истовремено хематокрит и концентрација кисеоника у крви остају високи због повећане продукције и повећаног броја црвени крвних ћелија (еритроцита).

Најзначајније висином индуковане промене циркулације, повезане су могућим промена протока крви у срцу мозгу и плућима. Срчани проток је иницијално повећан, због хипоксијом изазване стимулације нервног система и повећане активности симпатикуса. Повећање срчаног рада је у функција спречавања настанка срчаног и мождани удар, који може настати због смањеног обима циркулације у овим органима, првенствено изазваног губитком волумена плазме. Симпатичка активност такође изазива, повећање системског (артеријског) крвног притисак, периферну веноцонстрицију и повећан базални метаболизам.

Ако је трајање излагања висини дуже од три недеље, активности у организму опадају и волумен плазме има тенденцију да се опорави. Као резултат тих промена, рад срца се смањује и приближава вредностима на нивоу мора. Равнотежа ових промена довешће до смањења срчаног рада током времена, мада је он и даље увек изнад вредности на нивоу мора у мировању и током субмаксималног физичког оптерећења.

С друге стране, максимални рад срца се смањује пропорционално надморској висини и тако остаје сво време након успешне аклиматизације. Због тога је максимална радна способност организма ограничена сво време излагања висини. Мождани проток крви је у функцији равнотеже између висином индуковане хипоксије вазодилатације и хипокапнијом индуковане хипоксија (вазоконстрикције индуковане хипервентилацијом). Мождани проток се знатно спорије враћа на вредности које је имао на нивоу мора у току аклиматизације.

Висином изазване промене у циркулацији плућа, карактерише плућна хипертензија због повећаног отпора у плућним артеријама. Адаптивна функција ових промена је нејасна, али то може да побољша вентилацију и обезбеди одговарајућу перфузију. Вредност повећања притиска у плућним артеријама је донекле сразмерна величини хипоксији, и сви чиниоци који смањују ниво кисеоника у крви имају тенденцију да преувеличају повећање артеријског притиска у плућима. У те чиниоце спадају и физичко вежбање, изложеност хладноћи и апнеја за време спавања, који су слични онима на висини.

Након завршетка процеса излагања висини, достава кисеоника у ткива је олакшана захваљујући хипоксији; која је стимулисала повећање броја црвених крвних. Пораст "заменом" криве засићења хемоглобина кисеоником на десно, што омогућава еритроцитима да се лакше ослободи кисеоникау ткивима. На великим висинама веома висок, ефекат је противтежа респираторна алкалоза која настоји да помери криву улево, што олакшава пријем кисеоника у еритроцитима на нивоу плућа и отежано ослобађање у ткивима. Међутим, на екстремним висинама преовладава појава тешке респираторне алкалозе , и крива ацидо-базнеравнотежекрива се помера у лево. Овај помак омогућава значајно повећање засићења хемоглобина у еритроцитима за дати алвеоларни притисак кисеоника на екстремним висинама.

Иако није у потпуно истражен, број висином изазваних промена код људи, вероватно се оне јављају на нивоу ткива. Сматра се да повећана капиларне густине и број митохондрија у мишићном ткиво има значајан утицај. Ове промене су повезане са смањењеном количином кисеоника који треба да дифузијом из крви доспе до митохондрија. Поред тога, могу постојати промене у ензимским процесима одговорним за ефикасније искоришћење ћелијама испорученог кисеоника.

След физиолошких промена које изазива аклиматизација на висини захтева одређено време. Као што је већ наведено, време потребно да се нека особа аклиматизује дефинисано је брзином успона и достигнутом надморском висином;

• На нижим надморским висинама или током спорог успона, степен хипоксије је благ и довољан да настану релативно мале физиолошке промене које су ефикасне у минимизирању перформанси организма изложеног висини.
• На већим висинама или током брзог успона, аклиматизација траје дуже, јер је степен хипоксије повећан, што захтева низ обимнијих физиолошких промена, за које је потребно и више времена да би се окончао процес аклиматизације.
• На екстремним висинама, степен хипоксичне хипоксије је толико озбиљан да физиолошке промене не могу да надокнаде недостатак кисеоника и зато се на тим висинама не постиже потпуна аклиматизација.

Хипоксија не изазива само менталну депресију, него јако умањује и радну способност мишића. То се не односи само на скелетне мишиће већ и на срчани мишић, због чега је максимални ниво минутног волумена срца снижен. Према Гајтону смањена радна способност директно је пропорционална смањењу максималног примања кисеоника које тело може да оствари. То се најбоље може илустровати приказом у овој табели.

Радна способност изражена у процентима на висини од 5000 и 9.000 метара

Обим аклиматизације	Радна способност у %
Неаклиматизован	50%
Аклиматизован током 2 месеца	68%
Домородац који живи на 4.500 метара а ради на 5.000 метара.	87%
Шерпас на Хималајима на 9.000 м	Могу провести више сати без кисеоника на овој висини

Код већине особа на веома великим надморским висинама, 70-80% респираторних функција у аклиматизацији настаје након недељу до десет дана. А 80-90% од укупног достигнутог физиолошког нивоа аклиматизације постиже се у периоду од три недеље до месец дана. Максимално аклиматизације може да траје месецима и годинама. Неки људи са брже аклиматизују од других, али се зато одређен број људи не аклиматизују уопште. Такве особе нису погодне за ваздухопловство, војску, бављење алпинизмом итд., јер умањена способност аклиматизације њиховог организма, утиче на њихове умне и радне споосности. Такве особе најчешће оболевају од висинске болести, и треба их сматрати за физички профил са ограничим способностима за боравак на великим висинама. Нажалост, не постоји поуздан начин да се идентификују ови појединци осим по њиховом искуству током претходних излагања висини, или опсежно спроведеног хипоксичног теста у симулираним условима у хипобаричној комори.

Деаклиматизација

Једном постигнута аклиматизација на било којој надморска висина, одржава се сво време док се организам излаже тој висини. Изложеност већим висинама ће подстаћи даљу аклиматизацију, али спуштање на нижу висину ће изазвати губитак аклиматизације. Овај губитак се често назива „деаклиматизација“. Аклиматизација ће се вероватно изгубити на приближно истом нивоу, на коме се она налазила пре успона, тако да особе које су боравиле на висини губе око 80-90% ове способности у прве три до четири недеље након повратка са висине.