Išretėjusio oro kvėpavimo mokslas: aukštumų fiziologijos supratimas

Didžiulių viršukalnių ir atokių aukštikalnių aplinkos žavesys traukia nuotykių ieškotojus, sportininkus ir tyrėjus. Tačiau šie kvapą gniaužiantys kraštovaizdžiai kelia didelį fiziologinį iššūkį: išretėjusį orą. Suprasti, kaip mūsų kūnas reaguoja į sumažėjusį deguonies kiekį dideliame aukštyje, yra labai svarbu saugumui, našumui ir bendrai gerovei.

Kas yra išretėjęs oras?

„Išretėjęs oras“ reiškia mažesnę deguonies koncentraciją atmosferoje didesniame aukštyje. Nors deguonies procentas ore išlieka santykinai pastovus (apie 20,9 %), atmosferos slėgis didėjant aukščiui mažėja. Tai reiškia, kad su kiekvienu įkvėpimu įkvepiate mažiau deguonies molekulių. Šis sumažėjęs dalinis deguonies slėgis yra pagrindinė fiziologinių pokyčių, patiriamų dideliame aukštyje, priežastis.

Pavyzdys: Jūros lygyje dalinis deguonies slėgis yra maždaug 159 mmHg. Everesto viršūnėje (8 848,86 m arba 29 031,7 pėdos) jis nukrenta iki maždaug 50 mmHg.

Fiziologinis didelio aukščio poveikis

Išretėjusio oro poveikis sukelia fiziologinių reakcijų kaskadą, nes kūnas bando palaikyti tinkamą deguonies tiekimą audiniams. Šias reakcijas galima plačiai suskirstyti į trumpalaikius prisitaikymus ir ilgalaikę aklimatizaciją.

Trumpalaikiai prisitaikymai

Padidėjusi ventiliacija: Kūnas kvėpuoja greičiau ir giliau, stengdamasis gauti daugiau deguonies. Tai dažnai yra pirmoji ir labiausiai pastebima reakcija.
Padidėjęs širdies ritmas: Širdis plaka greičiau, kad greičiau cirkuliuotų kraujas ir tiektų deguonį audiniams.
Plaučių vazokonstrikcija: Kraujagyslės plaučiuose susitraukia, kad nukreiptų kraujo tėkmę į geriau deguonimi aprūpintas sritis. Tačiau pernelyg didelė vazokonstrikcija gali sukelti aukštuminę plaučių edemą (APE).
Sumažėjęs plazmos tūris: Kūnas pašalina skysčius, kad padidintų raudonųjų kraujo kūnelių koncentraciją ir taip deguonies pernešimo pajėgumą.

Ilgalaikė aklimatizacija

Jei buvimas dideliame aukštyje trunka ilgai, kūne vyksta gilesni aklimatizacijos procesai.

Padidėjusi raudonųjų kraujo kūnelių gamyba: Inkstai išskiria eritropoetiną (EPO), hormoną, kuris skatina kaulų čiulpus gaminti daugiau raudonųjų kraujo kūnelių. Tai padidina kraujo deguonies pernešimo pajėgumą.
Padidėjęs 2,3-DPG: Raudonuosiuose kraujo kūneliuose padidėja 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) koncentracija, o tai palengvina deguonies atpalaidavimą iš hemoglobino į audinius.
Padidėjusi kapiliarizacija: Padidėja kapiliarų tankis raumenų audinyje, pagerinant deguonies tiekimą raumenų ląstelėms.
Mitochondrijų pokyčiai: Pokyčiai vyksta mitochondrijose (ląstelių jėgainėse), siekiant pagerinti jų deguonies panaudojimo efektyvumą.

Aukštumų liga: ūminė kalnų liga (ŪKL), APE ir ASE

Aukštumų liga, dar žinoma kaip ūminė kalnų liga (ŪKL), yra dažna būklė, kuri gali pasireikšti per greitai kylant į didelį aukštį. Ją sukelia organizmo nesugebėjimas pakankamai greitai prisitaikyti prie sumažėjusio deguonies lygio.

ŪKL simptomai

ŪKL simptomai gali būti nuo lengvų iki sunkių ir paprastai apima:

Galvos skausmas
Pykinimas
Nuovargis
Svaigulys
Apetito praradimas
Miego sutrikimai

Svarbi pastaba: ŪKL dažnai praeina savaime, pailsėjus ir aklimatizavusis tame pačiame aukštyje. Tačiau, jei ji neatpažįstama ir netinkamai gydoma, gali progresuoti į rimtesnes būkles.

Aukštuminė plaučių edema (APE)

APE yra gyvybei pavojinga būklė, kuriai būdingas skysčių kaupimasis plaučiuose. Ją sukelia pernelyg didelė plaučių vazokonstrikcija, reaguojant į hipoksiją.

APE simptomai

Sunkus dusulys
Kosulys su putotais ar rausvais skrepliais
Spaudimas krūtinėje
Didelis nuovargis
Mėlyna ar pilka oda (cianozė)

Norint gydyti APE, būtina nedelsiant nusileisti žemyn ir kreiptis į medikus. Taip pat gali būti skiriamas papildomas deguonis ir vaistai.

Aukštuminė smegenų edema (ASE)

ASE yra kita gyvybei pavojinga būklė, kuriai būdingas skysčių kaupimasis smegenyse. Manoma, kad ją sukelia padidėjęs hematoencefalinio barjero pralaidumas dėl hipoksijos.

ASE simptomai

Stiprus galvos skausmas
Koordinacijos praradimas (ataksija)
Sumišimas
Pasikeitusi psichinė būsena
Traukuliai
Koma

Norint gydyti ASE, būtina nedelsiant nusileisti žemyn ir kreiptis į medikus. Taip pat gali būti skiriamas papildomas deguonis ir vaistai.

Aukštumų ligos prevencijos ir valdymo strategijos

Keliaujant į didelio aukščio aplinką, aukštumų ligos prevencija yra svarbiausia. Šios strategijos gali žymiai sumažinti riziką:

Laipsniškas kilimas: Kilkite lėtai, leisdami kūnui prisitaikyti prie kiekvieno aukščio. Bendra taisyklė – virš 3000 metrų (10 000 pėdų) per dieną nekilti daugiau kaip 500 metrų (1600 pėdų).
Hidratacija: Gerkite daug skysčių, kad išliktumėte hidratuoti. Dehidratacija gali sustiprinti aukštumų ligos simptomus.
Venkite alkoholio ir raminamųjų: Alkoholis ir raminamieji vaistai gali slopinti kvėpavimą ir apsunkinti organizmo aklimatizaciją.
Valgykite daug angliavandenių turintį maistą: Angliavandeniai yra efektyvesnis energijos šaltinis dideliame aukštyje.
Acetazolamidas (Diamox): Šis vaistas gali padėti pagreitinti aklimatizaciją, didindamas ventiliaciją ir skatindamas bikarbonatų išsiskyrimą, kas padeda palaikyti kraujo pH balansą. Prieš vartodami acetazolamidą, pasikonsultuokite su gydytoju.
Nusileiskite, jei simptomai blogėja: Jei pasireiškia ŪKL, APE ar ASE simptomai, nedelsdami nusileiskite į mažesnį aukštį. Tai yra efektyviausias gydymas.
Papildomas deguonis: Papildomas deguonis gali padėti sumažinti aukštumų ligos simptomus, ypač sunkiais atvejais.

Kvėpavimo technikos dideliame aukštyje

Nors aklimatizacija yra pagrindinė apsauga nuo aukštumų ligos, tam tikros kvėpavimo technikos gali padėti pagerinti deguonies pasisavinimą ir palengvinti simptomus.

Diafragminis kvėpavimas: Taip pat žinomas kaip kvėpavimas pilvu, ši technika apima diafragmos raumens naudojimą, siekiant giliai įtraukti orą į plaučius. Tai gali padidinti deguonies suvartojimą ir sumažinti kvėpavimo darbą.
Kvėpavimas sučiauptomis lūpomis: Ši technika apima įkvėpimą per nosį ir lėtą iškvėpimą per sučiauptas lūpas. Tai gali padėti padidinti iškvepiamo oro kiekį ir išvengti oro sulaikymo plaučiuose.
Cheyne-Stokes kvėpavimo suvokimas: Dideliame aukštyje dažnai pasitaiko periodinio kvėpavimo modelių, ypač Cheyne-Stokes kvėpavimo (CSK). CSK būdingas laipsniškas kvėpavimo dažnio ir gilumo didėjimas, po kurio seka sumažėjimas, kartais apimantis apnėjos (kvėpavimo sustojimo) periodus. Nors CSK dideliame aukštyje paprastai yra gerybinis, jo žinojimas gali padėti atskirti jį nuo rimtesnių kvėpavimo problemų. Jei CSK lydi kiti simptomai, pavyzdžiui, per didelis mieguistumas dieną, jį turėtų įvertinti medikas.

Himalajų šerpų vaidmuo

Himalajų šerpai yra žinomi dėl savo nepaprasto sugebėjimo klestėti dideliame aukštyje. Kartų kartos, gyvenusios šiose aplinkose, lėmė genetines adaptacijas, kurios pagerina jų deguonies panaudojimą ir sumažina jautrumą aukštumų ligai. Šios adaptacijos apima:

Didesnė ventiliacija ramybės būsenoje: Šerpai ramybės būsenoje kvėpuoja daugiau nei lygumų gyventojai, todėl gali įkvėpti daugiau deguonies.
Didesnė deguonies saturacija: Šerpai palaiko aukštesnį deguonies saturacijos lygį kraujyje dideliame aukštyje.
Mažesnis plaučių arterijos slėgis: Šerpų plaučių arterijos slėgis yra mažesnis, o tai sumažina APE išsivystymo riziką.
Padidėjęs kapiliarų tankis: Šerpų raumenyse yra didesnis kapiliarų tankis, o tai pagerina deguonies tiekimą.
Efektyvi mitochondrijų funkcija: Šerpų mitochondrijos efektyviau naudoja deguonį.

Šerpų fiziologijos tyrimai suteikia vertingų įžvalgų apie aukštikalnių adaptacijos mechanizmus ir gali padėti sukurti naujas strategijas, skirtas aukštumų ligos prevencijai ir gydymui ne vietiniams aukštikalnių gyventojams.

Aukštikalnių treniruotės sportininkams

Daugelis sportininkų treniruojasi dideliame aukštyje, siekdami pagerinti savo ištvermės rezultatus. Sumažėjęs deguonies kiekis stimuliuoja organizmą gaminti daugiau raudonųjų kraujo kūnelių, o tai padidina deguonies pernešimo pajėgumą. Kai sportininkas grįžta į jūros lygį, jis turi didesnę raudonųjų kraujo kūnelių masę, kuri gali pagerinti jo rezultatus. Tačiau aukštikalnių treniruotės taip pat kelia riziką, įskaitant aukštumų ligą, persitreniravimą ir susilpnėjusią imuninę funkciją. Sportininkai turėtų atidžiai planuoti savo aukštikalnių treniruočių programas ir atidžiai stebėti savo sveikatą.

Pavyzdys: Kenijos ilgų nuotolių bėgikai dažnai treniruojasi Rifto slėnyje, 2 000–2 400 metrų (6 500–8 000 pėdų) aukštyje. Šis aukštis suteikia pakankamą stimulą raudonųjų kraujo kūnelių gamybai, nekeliant pernelyg didelės aukštumų ligos rizikos.

Aukštikalnių alpinizmo etika

Aukštikalnių alpinizmas kelia keletą etinių klausimų, įskaitant papildomo deguonies naudojimą, ekspedicijų poveikį aplinkai ir elgesį su vietiniu aptarnaujančiu personalu. Kai kurie alpinistai teigia, kad papildomo deguonies naudojimas kompromituoja „gryną“ alpinizmo patirtį, o kiti mano, kad tai yra būtina saugumo priemonė. Ekspedicijų poveikis aplinkai gali būti didelis, ypač ant populiarių viršūnių, tokių kaip Everestas, kur kaupiasi dideli kiekiai šiukšlių ir žmonių atliekų. Būtina sumažinti ekspedicijų poveikį aplinkai ir elgtis su vietiniu aptarnaujančiu personalu pagarbiai ir sąžiningai.

Pavyzdys: Buvo atvejų, kai šerpai buvo išnaudojami arba jiems buvo sukelta nepagrįsta rizika alpinizmo ekspedicijų metu. Etiškos alpinizmo praktikos teikia pirmenybę visų komandos narių, įskaitant vietinį aptarnaujantį personalą, saugumui ir gerovei.

Išvados

Kvėpavimas išretėjusiu oru kelia unikalius fiziologinius iššūkius, kuriems reikia supratimo ir atidaus valdymo. Nesvarbu, ar esate sportininkas, siekiantis pagerinti rezultatus, keliautojas, tyrinėjantis aukštikalnių vietas, ar tyrėjas, tiriantis žmogaus adaptacijos ribas, aukštumų fiziologijos žinios yra būtinos saugumui ir sėkmei. Suprasdami organizmo reakcijas į hipoksiją ir taikydami tinkamas prevencines priemones, galite sumažinti aukštumų ligos riziką ir mėgautis aukštikalnių aplinkos grožiu bei iššūkiais.

Praktinės įžvalgos:

Planuokite kilimą laipsniškai: Suteikite savo kūnui pakankamai laiko aklimatizuotis kiekviename aukštyje.
Išlikite hidratuoti: Gerkite daug skysčių, ypač vandens.
Klausykitės savo kūno: Atpažinkite aukštumų ligos simptomus ir nedelsdami nusileiskite, jei jie blogėja.
Pasikonsultuokite su gydytoju: Aptarkite savo kelionės planus su gydytoju ir, jei tinka, apsvarstykite galimybę vartoti acetazolamidą.
Būkite pasiruošę: Pasiimkite tinkamus drabužius, įrangą ir vaistus, skirtus aukštikalnių aplinkai.

Papildoma literatūra ir šaltiniai:

Laukinės gamtos medicinos draugija (Wilderness Medical Society): Siūlo gaires dėl aukštumų ligų prevencijos ir gydymo.
Tarptautinė kalnų medicinos draugija (International Society for Mountain Medicine): Teikia informaciją apie aukštikalnių mediciną ir fiziologiją.
Knygos apie alpinizmą ir aukštumų fiziologiją: Ieškokite patikimų šaltinių, kuriuose pateikiama išsami informacija apie konkrečius aukštikalnių kelionių ir treniruočių aspektus.