Fyziologické reakcie na hypoxiu
Fyziologické reakcie na hypoxiu.
Aby sme pochopili patologické procesy spôsobené hypoxiou, stručne preskúmame viacnásobné reakcie organizmu, ktorý je vystavený tejto situácii.
Dýchací systém.
Dôležitým účinkom hypoxie je pľúcna vazokonstrikcia s výrazným zvýšením tlaku v pľúcnej tepne; môže dosiahnuť hodnoty 25 mmHg alebo dokonca viac. Vasokonstrikcia je spôsobená v prvých hodinách vystavenia hypoxii zvýšením sympatického tónu. Následne sa vazokonstrikcia udržiava pôsobením endoteliálnych faktorov, ako je endotelín, NO (oxid dusnatý), ióny vápnika, ktoré sťahujú bunky hladkého svalstva v stenách pľúcnych tepien. Vazokonstrikcia nie je homogénna, to závisí od nehomogenity pomeru ventilácie/perfúzie na pľúcnych bázach, od regionálneho rozdielu v uvoľňovaní endoteliálneho NO, od nehomogénnej distribúcie buniek hladkého svalstva v steny pľúcnych arteriol. Adaptačný proces zahŕňa u obyvateľov vysokých nadmorských výšok morfologické zmeny pľúcnych tepien, ktoré vytvárajú kruhovú, strednú vrstvu tvorenú bunkami hladkého svalstva, zúženie lúmenu tepien a zvýšenie pľúcneho vaskulárneho odporu. Nadmorská výška pľúcnej hypertenzie spôsobuje hypertrofiu pravej komory, a to u tých, ktoré sa narodili v nadmorskej výške, aj v aklimatizovaných rovinách.
Ďalším dôležitým aspektom pľúcnej fyziológie vo vysokých nadmorských výškach je zníženie difúzie a prenosu kyslíka z alveolárneho vzduchu do krvnej kapiláry; toto zníženie sa počas úsilia zdôrazňuje, čo predstavuje faktor obmedzujúci fyzickú aktivitu vo vysokej nadmorskej výške. Štúdie populácií kečuánskej populácie v Andách ukazujú zvýšenú difúziu kyslíka, pravdepodobne čiastočne kvôli zvýšenému objemu pľúc.
Kardiovaskulárny systém
Hematologické zmeny
Periférne tkanivá a difúzia kyslíka
úsilie
Hypoxia vo vysokých nadmorských výškach je stresom pre systém prenosu kyslíka v tele, a to aj v pokoji. Toto úsilie zvyšuje spotrebu kyslíka, zároveň sa zvyšujú problémy s uvoľňovaním kyslíka do mitochondrií sťahujúcich sa svalov. V skutočnosti je problémom chôdze vo výške pokles tolerancie záťaže. Pľúcna ventilácia sa výrazne zvyšuje, frekvencia môže dosiahnuť 86 dychov/min (Pizzo, 8300 m, Everest Himalayan Expedition, 1981). Náklady na hyperventiláciu kyslíka sú pomerne vysoké, dosahujú 10% celkovej spotreby kyslíka v pokoji a zvyšujú sa úmerne k úsiliu. Vzťah ventilácie a prekrvenia sa mení pri námahe vo vysokej nadmorskej výške, najmä v nedostatočne aklimatizovaných stúpaniach. Zdá sa, že táto abnormalita je spôsobená subklinickým pľúcnym edémom spôsobeným pľúcnou hypertenziou spôsobenou hypoxickou pľúcnou vazokonstrikciou. Respiračná alkalóza spôsobená hyperventiláciou spôsobuje posun disociačnej krivky hemoglobínu doľava. To indukuje zvýšenie afinity hemoglobínu ku kyslíku, čo je jav, ktorý sa pozoruje u zvierat narodených a chovaných vo vysokých nadmorských výškach (lama, vicugna), ako aj u obyvateľov vo vysokých nadmorských výškach.
Maximálna spotreba kyslíka (VO2max) klesá úmerne s nadmorskou výškou, čo predstavuje dôležitý obmedzujúci faktor pre úsilie. Až 1 000 m VO2max zostáva takmer nezmenený, potom klesá postupne o 10% každých 1 000 m nadmorskej výšky. Následne je vo výške 4000 m maximálna spotreba O2 znížená na 70% hodnoty na hladine mora; vo výške 6000 m je to 50% a na vrchole Everestu je to iba 1 l/min.