Hipoksija, visina i aklimatizacija

Na visini se smanjuje barometarski pritisak, pa se smanjuje i parcijalni pritisak udahnutog kiseonika. Udio kiseonika u vazduhu ostaje približno isti. Organizam zato dobija drugačiji pogonski gradijent za razmjenu iako sastav suvog vazduha nije suštinski promijenjen. Aklimatizacija povezuje ventilaciju, bubrege, krv i tkiva kako bi ublažila posljedice manjeg dostupnog kiseonika.

Hipoksemija i hipoksija

Hipoksemija znači smanjen arterijski parcijalni pritisak kiseonika. Hipoksija je nedovoljna dostupnost ili upotreba kiseonika u tkivu. Prva može dovesti do druge, ali nije jedini put. Manje hemoglobina, slab protok ili poremećena ćelijska upotreba mogu izazvati tkivni problem bez istog pada PaO2.

Visina najprije mijenja udahnuti i alveolarni kiseonik. Niži alveolarni pritisak smanjuje gradijent difuzije i može smanjiti zasićenost hemoglobina. Plućna difuziona rezerva postaje manje povoljna, naročito kada fizički rad skraćuje kapilarni prolaz. Odgovor zato zavisi od visine, trajanja izlaganja, rada i početnih osobina pojedinca.

Jednačina pokazuje zašto vodena para postaje relativno značajniji dio ukupnog pritiska kada PB opadne. PIO2 se ne smanjuje samo kao jednostavan procenat promjene nadmorske visine. Visina je geografska veličina, a neposredna fiziološka ulazna varijabla je lokalni pritisak gasova.

Brza ventilatorna promjena

Pad arterijskog kiseonika aktivira periferne hemoreceptore i povećava ventilaciju. Veće odstranjivanje CO2 spušta PaCO2. Prema alveolarnoj gasnoj jednačini, ovo ublažava pad alveolarnog kiseonika, ali istovremeno smanjuje H+ i stvara respiratornu alkalozu.

Alkaloza ograničava dio hemijskog pogona za ventilaciju. Zato konačni akutni odgovor nastaje iz suprotstavljenih signala: hipoksija podstiče disanje, a smanjenje CO2 i H+ koči dio tog porasta. Hemoreceptori i moždano okruženje ne odgovaraju samo na jednu varijablu izdvojenu iz ostalih.

Smanjenje CO2 ne može potpuno obnoviti početni PIO2. Ventilatorna promjena poboljšava korištenje dostupnog gasa, ali ne vraća barometarski pritisak. To je važno za razumijevanje granica aklimatizacije: adaptacija povećava sposobnost funkcionisanja u promijenjenim uslovima, bez garancije potpune normalizacije svih veličina.

Bubrezi omogućavaju dužu prilagodbu

Bubrezi tokom dužeg izlaganja smanjuju zadržavanje bikarbonata u odnosu na stanje prije hiperventilacije. Promjena ekstracelularnog i moždanog pufernog okruženja ublažava alkalni signal, pa se može održati snažnija ventilacija. Respiratorna i bubrežna komponenta zato imaju različitu brzinu, ali zajednički određuju acidobazni rezultat.

Smanjena dostupnost kiseonika podstiče stvaranje eritropoetina i eritropoezu. Veća masa eritrocita povećava nosivost krvi, pa sadržaj može biti bolje očuvan uprkos nižoj zasićenosti. Ovaj proces zahtijeva vrijeme i dostupne gradivne materije. Broj eritrocita ne raste trenutno pri prvom udahu na visini.

Veća nosivost nije neograničena korist: promjena hematokrita utiče i na viskoznost i opterećenje cirkulacije. Dostava kiseonika ostaje proizvod sadržaja i protoka. Procjena samo jednog člana može zato pogrešno prikazati ukupni učinak adaptacije.

Tkivo i plućna cirkulacija

Promjene 2,3-bisfosfoglicerata mogu olakšati otpuštanje kiseonika iz hemoglobina. Tkivne adaptacije obuhvataju promjene vaskularne raspodjele i ćelijske sposobnosti korištenja kiseonika. Njihov doprinos zavisi od trajanja i vrste izlaganja, pa se ne odvijaju sve promjene jednako kod svakog boravka na visini.

Hipoksična plućna vazokonstrikcija u lokalnom području može usmjeriti krv prema bolje ventilisanim alveolama. Kada je hipoksija rasprostranjena zbog visine, odgovor zahvata velik dio pluća i povećava vaskularni otpor. Mehanizam koji lokalno pomaže raspodjeli tada može povećati pritisak i opterećenje desne komore.

Lijevi pomak krive zbog akutne alkaloze može olakšati punjenje hemoglobina u plućima, dok istovremeno otežava otpuštanje u tkivima pri istom pritisku. Kasniji doprinos eritrocitnog bisfosfoglicerata djeluje u suprotnom smjeru. Ukupni rezultat se zato mora posmatrati duž cijelog puta kiseonika, od alveole do ćelije.

Zapamti

Visina mijenja pritisak kiseonika, uz približno isti udio u vazduhu. Hiperventilacija pomaže razmjeni i stvara alkalozu. Bubrežna adaptacija, eritropoeza i tkivne promjene djeluju različitom brzinom i ne uklanjaju sva ograničenja.