Wpływ warunków wysokogórskich na układ oddechowy

Dodano : 28.6.2011

Specyfika pobytu w warunkach wysokogórskich polega na zwiększonym zapotrzebowaniu na tlen (w czasie wysiłku fizycznego) w warunkach zmniejszonej ilości tego tlenu w powietrzu otaczającym, czyli w warunkach hipoksji wysokościowej, zwanej inaczej hipoksją hipoksyjną, która charakteryzuje się obniżeniem ciśnienia cząsteczkowego tlenu w tkankach.

Kluczem do zrozumienia zmian zachodzących w organizmie jest prześledzenie zachowania się trzech zjawisk:

  • Zmian ciśnienia parcjalnego tlenu wraz ze wzrostem wysokości.
  • Związanych z powyższym zjawiskiem zmian ciśnienia parcjalnego tlenu w pęcherzykach płucnych.
  • Wysycenia hemoglobiny tlenem w zależności od ciśnienia parcjalnego tlenu w pęcherzykach płucnych.

 

Wraz ze wzrostem wysokości maleje ciśnienie parcjalne tlenu w otaczającej atmosferze. Nie jest to zależność typu liniowego


Przykładowe wartości ciśnienia atmosferycznego i tlenu na wybranych wysokościach.

Wysokość
(m.n.p.m.)
Ciśnienie atmosferyczne
(mm Hg)
Ciśnienie parcjalne tlenu
(mm Hg)
0 760 160
2500 560 117
5500 380 80
10500 180 40
15000 90 20

 

Porównanie składu powietrza pęcherzykowego na poziomie morzai 2000 m.n.p.m.

Gaz 0 m.n.p.m.
[760 mm Hg]
2000 m.n.p.m.
[596 mm Hg]
Azot 570 mm Hg 434 mm Hg
Tlen 103 mm Hg 78 mm Hg
Dwutlenekwęgla 40 mm Hg 38 mm Hg
Para wodna 47 mm Hg 46 mm Hg

 

 
Pomimo tak dużego zmniejszenia ciśnienia parcjalnego tlenu już na wysokości 2000 m.n.p.m., w warunkach spoczynkowych nie obserwuje się dramatycznego zmniejszenia wysycenia hemoglobiny tlenem we krwi tętniczej. Jest to między innymi zasługą zmian w asocjacji i dysocjacji hemoglobiny, które są jednymi z naturalnych mechanizmów adaptacyjnych do warunków niedotlenienia wysokościowego

 

Wartości średnie wysycenia hemoglobiny na wybranych wysokościach.

Wysokość
[m.n.p.m.]
Wysycenie hemoglobiny tlenem
[%]
0 97-94
1500 94
2000 93
3000 87
4000 83
6000 72
6500 70

 

Na przebieg krzywej dysocjacji hemoglobiny największy wpływ mają:
-ciśnienie parcjalne tlenu,
-pH,
-temperatura,
-zawartość difosfoglicerynianiu (2,3-DPG) w erytrocytach.

Zawartość 2,3-DPG zwiększa się po wysiłku fizycznym (po około 60 min. trwania wysiłku), po pobycie na dużych wysokościach ( po około 6 godz. ekspozycji), w niedokrwistości i innych chorobach z przewlekłą hipoksją.
Krzywa dysocjacji ma charakter esowaty i część stroma przypada na ciśnienie parcjalne tlenu poniżej 40mm Hg (takie jak na poziomie tkanek).
Podczas pracy na wysokości mięśnie potrzebują dużo tlenu, a poprzez jego zwiększone zużycie zmniejsza jego prężność do około 15 mm Hg.


W wysokich górach w warunkach hipoksji zachodzą następujące reakcje ze strony układu oddechowego na wysiłek fizyczny:
 - wzrost wentylacji minutowej płuc,
- wzrost pracy mięśni oddechowych,
- wzrost gradientu pęcherzykowo –tętniczego,
- wzrost wydalania CO2,
- wzrost zużycia O2 w miarę wzrostu pracy mięśniowej,
- wzrost współczynnika oddechowego


Odruch chemoreceptorów
-Chemoreceptory obwodowe: kłębki szyjne i kłębki aortalne reagują na hipoksję i zmiany pH krwi.
-Chemoreceptory ośrodkowe znajdujące się na brzusznej powierzchni rdzenia przedłużonego są pobudzane przez hiperkapnię
-W warunkach wysokogórskich dochodzi do obniżenia pO2, wzrostu pCO2 oraz zmniejszenia pH we krwi tętniczej i płynie mózgowo-rdzeniowym
-Impulsacja poprzez nerw zatokowy i aortalny dociera do jądra pasma samotnego.
-Jednym z pierwszych efektów pobudzenia jest hiperwentylacja, której celem jest wyrównanie niedostatku tlenu w rozrzedzonej atmosferze.
-Hiperwentylacja prowadzi do hipokapni i alkalozy oddechowej, które zwrotnie hamują odruch chemorecpetorów.
-Długotrwała hipoksja prowadzi do wzrostu masy kłebków szyjnych


Obniżenie zużycia tlenu
Jedną z przyczyn obniżenia zużycia tlenu podczas wysiłku fizycznego na wysokościach submaksymalnych jest zwiększenie wentylacji zarówno w wyniku przyspieszenia, jak i pogłębienia oddechów. W spoczynku reakcja ta nie występuje zanim wysokość nie przekroczy ok. 3000 m n.p.m. Hiperkapnia nie jest bezpośrednim czynnikiem obniżającym zużycie tlenu.Przyczyn obniżenia zużycia tlenu należy szukać w czynności układu krążenia i procesach energetycznych komórek.
-Mimo hiperwentylacji w czasie ekspozycji na niedotlenienie, pO2 w pęcherzykach płucnych oraz we krwi tętniczej oraz żylnej ulega obniżeniu. Zmniejsza się pojemność dyfuzyjna płuc -u osób stale żyjących na dużych wysokościach jest ona większa niż u osób aklimatyzowanych.
-Jest to prawdopodobnie spowodowane wzrostem ciśnienia w tętnicach płucnych, zmianą w budowie płuc oraz zmianą stosunku przepływu płucnego krwi do wentylacji.


Najważniejszym mechanizmem kompensującym, uruchamianym już po paru godzinach przebywania w warunkach hipoksji jest wzrost przepływu krwi
-Początkowo wzrasta częstość skurczów serca (HR) przy niezmienionej objętości wyrzutowej (SV). W następstwie zmian adaptacyjnych podczas pobytu na wysokości HR zmniejsza się, ale nie osiąga poziomu wyjściowego.
-Zmniejsza się również SV, co prowadzi do stopniowego zmniejszania pojemności minutowej.
-Wzrost HR spowodowany jest zwiększonym wyrzutem katecholamin, będący reakcją na stresowy bodziec hipoksyczny.
-Zmniejszenie SV tłumaczone jest również depresyjnym działaniem hipoksji na mięsień sercowy.


Zmniejszenie pojemności minutowej prowadzi do zmniejszenia maksymalnej częstości skurczów serca. Reakcja ta spowodowana ujemnym wpływem hipoksji na kurczliwość mięśnia sercowego ujawnia się zwłaszcza na większych wysokościach np. 5000 –6000 m, gdzie przykładowo maksymalne tętno zamiast 190/min. wynosi tylko 130.
Adaptacja organizmu do niedotlenienia na wysokości


Niedotlenienie wysokościowe wywołuje zmiany objętości i redystrybucji krwi krążącej:
-zmniejszenie przepływu krwi przez skórę, przewód pokarmowy i nerki utrzymanie przepływu przez naczynia mózgowe, serce i pracujące mięśnie szkieletowe.
-zwiększenie przepływu wieńcowego (dzieki temu serce wyrównuje zmniejszoną zawartość tlenu we krwi tętniczej)
-po dłuższym pobycie(10 dni) na wysokości 3100 m n.p.m. -zmniejszenie przepływu wieńcowego w spoczynku o ok. 32% przy zwiększeniu poboru tlenu z tętnic wieńcowych
-zwiększenie wydzielania erytropoetyny zwiększona liczba erytrocytów, wzrost stężenia hemoglobiny oraz wskaźnika hematokrytowego.
-wzrost stężenia 2,3 DPG w erytrocytach krzywa dysocjacji przesuwa się w prawo i następuje łatwiejsze oddawanie tlenu w tkankach. Zjawisko to występuje tylko do wysokości ok.3500 m n. p. m. , wyżej jego wpływ jest nieznaczny.


Kilkudniowe przebywanie w warunkach hipoksji prowadzi do:
-Zwiększenia stężenia fibrynogenu,
-Osoczowych czynników krzepnięcia VI i VII oraz czynnika płytkowego,
-Wzrost stężenia we krwi immunoglobulin IgA, IgG i IgM.
Immunoglobuliny IgG, IgM zwiększają agregację płytek, co przy zwiększonej lepkości krwi może powodować powstawanie zakrzepów w płucach, śledzionie i naczyniach żylnych.


Skąd czerpiemy energię?
-Głównymi substratami energetycznymi podczas wysiłku na wysokości są węglowodany i wolne kwasy tłuszczowe.
-Hipoksja wywołuje zmiany w metabolizmie tkankowym, ponieważ wraz ze wzrostem wysokości wzrasta ilość energii pochodzącej ze źródeł beztlenowych, a udział procesów tlenowych ulega zmniejszeniu.


Skutki hipoksji
-Ostra hipoksja, zmniejszając przepływ krwi przez jelita, może spowodować przenikanie do krążenia endotoksyn (liposacharydów). Mogą one doprowadzić do wstrząsu lub zapaści naczyniowej.
-Hipoksja wywołuje również zmiany w wydzielaniu hormonów. Powoduje zwiększoną stymulację wyrzutu hormonu wzrostu, kortyzolu i zwiększenie metabolizmu tyroksyny. Również stężenie insuliny przed i po wysiłku w warunkach hipoksji jest wyższe niż przy takim samym wysiłku na poziomie morza.


Mechanizm zmniejszający obciążenie serca
Podczas aklimatyzacji dochodzi do zmniejszenia stężenia aldosteronu. Jest ono wynikiem pobudzenia receptorów prawego przedsionka przez zwiększoną objętość krwi i prowadzi do zmniejszenia wchłaniania zwrotnego Na, a zwiększenia wchłaniania zwrotnego K w nerkach, przeciwdziałając nadmiernemu zwiększeniu objętości krwi krążącej. Jest to jeden z ważniejszych mechanizmów zmniejszających obciążenie serca.


Do najważniejszych czynników rzutujących na przeżycie w warunkach ostrej hipoksji wysokościowej zalicza się:
-Hipoksyczny wzrost wentylacji, zależny od stymulacji tętniczych i wewnątrzpłucnych receptorów,
-Zwiększoną stymulację współczulną,
-Zmiany w anabolizmie amin katecholowych,
-Modyfikację tlenowego powinowactwa krwi.


Przystosowanie do hipoksji wysokościowej zależy od:
-Wieku, osoby starsze szybciej się aklimatyzują do wysokości, co jest związane z obniżeniem wrażliwości chemoreceptorów na niedotlenienie
-Płci, w stanach ostrej hipoksji wytrzymałość kobiet jest większa niż u mężczyzn, co objawia się lepszym stosunkiem wentylacji do zużycia tlenu i mniejszym spadkiem pułapu tlenowego.
-Uwarunkowań genetycznych i stopnia wytrenowania.

Wpływ wysokości na wydolność fizyczną:
-Zdolność do wykonywania wysiłków submaksymalnych nie ulega znaczącym zmianom na wysokości od 1500-2000 m n.p.m.
-Od wysokości 4000m stwierdza się znaczne zmniejszenie zdolności wysiłkowej i maksymalnej częstości skurczów serca.
-Zdolność do wykonywania wysiłków o dużej intensywności, trwających powyżej 2min i angażujących duże grupy mięśniowe jest ograniczony już na wysokości 1500m n.p.m.
-Powyżej tej wysokości obserwujemy zmniejszenie pułapu tlenowego (VO2max) o ok. 3% na 300m wysokości, niezależnie od wytrenowania.
-Wrażliwość na hipoksje jest sprawą indywidualną , więc na wysokości powyżej 2000m osoby niezaadoptowane do wysokości powinny stosować obciążenia treningowe o mniejszej intensywności.
-Podczas dłuższego przebywania na wysokości pułap tlenowy stopniowo się zwiększa.
-Zdolność do wykonywania wysiłków maksymalnych jest ograniczana głównie sprawnością układu krążenia.


 

Najlepszy przepis na pizzę w internecie! Sprawdz sprawdzony przez wielu czytelników przepis na pizzę tutaj! Najlepszy przepis na pizzę na doskonałym cieście! Przepis na pizzę. Najlepsza pizza domowa na grubym cieście.

Rycal Investment Group offers sustainable investments in American properties, especially in the Midwest of US.
The company offers full service investment solutions, renovations and lettings and complete investment process.

Monitoring Bydgoszcz - Nadrzędnym celem działalności firmy AL-KAM jest świadczenie usług w zakresie projektowania, produkcji, sprzedaży, montażu i serwisowaniu systemów alarmowych, telewizji przemysłowej, systemów kontroli dostępu oraz innych systemów z oferty firmy. Aby oferowane usługi w maksymalnym stopniu odpowiadały na potrzeby naszych klientów, firma AL-KAM realizuje swoja politykę jakości.

Wszystko co interesuje kobiet w jedym miejscu, seriale, miłośc, film, książka!

XZamknij to okno

Ta strona używa cookie. Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianie ustawień cookie w przeglądarce. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.