7. Гірська акліматизація (адаптація до висоти)

Терміном "гірська акліматизація" позначається сукупність специфічних фізіологічних пристосувань (адаптації), які виникають у процесі більш або менш тривалого безперервного перебування на висоті. Ці адаптації зменшують вплив зниженого тиску О2 у вдихуваному повітрі (гіпоксії) на організм людини і підвищують його працездатність в цих специфічних умовах.

Основні механізми природної адаптації до гірських - умов можна розділити на дві категорії. Перша забезпечує посилення транспорту О2 до тканин тіла, друга діє на тканинному рівні і спрямована на посилення ефективності використання О2 клітинами для аеробного утворення енергії.

Мінімальний період часу, необхідний для висотної акліматизації, залежить насамперед від висоти: на висоті 2000-2500 м приблизно 7-10 днів, на висоті 3600 м - 15-21, на висоті 4500 м - 21-25. Це лише приблизні терміни, адже багато залежить від індивідуальних особливостей людини. Разом з тим при будь-якій тривалості перебування в горах рівень працездатності, характерний для даної людини на рівні моря, не досягається.

По тривалості перебування на висоті розрізняють 4 ступеня акліматизації: 1) гостра - до 30 хв., 2) короткочасна - кілька тижнів, 3) тривала - кілька місяців, 4) постійна - постійне проживання на висоті.

Основні механізми адаптації до умов гіпобаричної гіпоксії включають:

- Збільшення легеневої вентиляції і супроводжуючі її зміни у киснево-лужній рівновазі в крові та інших тканинах;

- Посилення дифузійної здатності легенів;

- Підвищення вмісту еритроцитів і гемоглобіну в крові; зміни на тканинному рівні.

Адаптаційна гіпервентиляція відзначається вже в перші кілька годин перебування на висоті. Протягом декількох днів відбувається подальше збільшення легеневої вентиляції при виконанні того ж навантаження. Після тижневого перебування на даній висоті підвищений рівень легеневої вентиляції стабілізується.

Дифузійна здатність легенів змінюється в процесі гірської акліматизації вкрай повільно. Так, навіть після 6 місяців перебування на висоті 5800 м не виявляє помітних змін в дифузійній здатності легень. Разом з тим у постійних жителів і довгожителів великих висот вона помітно вище, ніж у жителів рівнини.

Вміст еритроцитів і гемоглобіну в крові в перші дні перебування на висоті підвищується в зв'язку з гемоконцентрацією, викликаною втратою частини циркулюючої в судинному руслі плазми. Гемоконцентрація забезпечує підтримку нормального вмісту О2 в артеріальній крові і тому відіграє важливу роль у швидкій адаптації організму до гіпоксичних умов.

У перші ж дні перебування в горах посилюється еритропоез, який призводить до істинного збільшення числа еритроцитів у крові (Н. Н. Сиротинін). Воно стає помітним вже на 3 - 4-й день перебування на висоті понад 3000 м. Ступінь збільшення загальної кількості і відповідно концентрації еритроцитів на висоті до 4800 м знаходиться в лінійній залежності від висоти і тривалості перебування в горах. При збільшенні висоти до 6000 м еритропоез падає. У альпіністів після декількох днів перебування на висоті більше 7000 м вміст еритроцитів досягає 8,5 млн/мм3. У постійних жителів гір воно тим більше, чим більше висота проживання:

Висота (м)	0	1000	1500	2500	3500	4500	5500	6500
Склад еритроцитів (млн/мм3)	5,3	5,4	5,5	5,8	6,2	6,6	7,3	8,2

За рахунок збільшення загальної кількості (маси) еритроцитів у акліматизованої до висоти людини підвищений об'єм циркулюючої крові.

Гемоконцентрація, яка відбувається на початку висотної акліматизації, і подальше справжнє збільшення числа еритроцитів в циркулюючій крові призводять до підвищення гематокриту і в'язкості крові, що, в свою чергу, веде до підвищення периферичного судинного опору і тим самим впливає на гемодинаміку. Невеликі зміни вмісту еритроцитів (гематокрита) не роблять помітного впливу на в'язкість крові. Тільки значне збільшення їх концентрації, що спостерігається, наприклад, у жителів високогірних районів, може чинити певний негативний вплив на циркуляцію крові.

Утворення додаткової кількості гемоглобіну спочатку трохи затримується у порівнянні з ростом числа еритроцитів, але в процесі акліматизації поступово посилюється, зростає концентрація гемоглобіну в крові і, таким чином, підвищується киснева ємність крові (табл. 5). Середня концентрація гемоглобіну в еритроцитах при цьому не змінюється. Підвищення концентрації гемоглобіну дозволяє підтримувати нормальний або навіть кілька підвищений вміст О2 в артеріальній крові, незважаючи на знижений відсоток насичення її киснем.

Таблиця 5. Показники крові в спокої у акліматизованих

людей на різних висотах

Висота, м	ОЦК, мл/кг маса тіла	Концентрація гемоглобіна, г %.	Киснева ємкість крові, об%	% насиченість крові О2, %	Вміст О2 в артер. крові, об %
0 (рівень моря)	79,6	15,3	20,0	97	20,0
3100	83,0	16,8	22,5	91	20,5
3600	96,0	18,8	25,2	87	21,9
4600	104,0	20,7	27,8	81	22,4
6500	-	24,8	33,3	65	21,7

Таблиця 6. Показники крові в спокої і при максимальній аеробній

роботі на різних висотах (по Д. Фолкнер, 1971)

Висота (м) і барометрич. тиск, мм рт. ст.	Умови	Концентрація гемоглобіна, г %	Парціальний тиск О2 в артеріальній крові, мм рт. ст	% насиченість артеріальної крові О2, %	Вміст О2 в артеріальній крові об %
0 (760)	Спокій Макс. робота	15,1	105 98	97 96	19,6 19,4
2300 (580)	Спокій Макс. робота	16,6	75 70	93 87	20,6 19,3
3100 (520)	Спокій Макс. робота	17,2	67 57	80 75	20,7 19,6
4300 (420)	Спокій Макс. робота	18,2	52 46	84 70	20,5 17,1

Збільшення числа еритроцитів і концентрації гемоглобіну відбувається в умовах середньогір'я дуже повільно. Воно тим більше, чим більше висота і триваліше перебування на ній. На дуже великій висоті концентрація гемоглобіну в крові наростає швидко і значно. У постійних жителів гір вона становить понад 20%. На кожні 300 м приросту висоти концентрація гемоглобіну в крові збільшується в середньому на 2,1% у чоловіків і на 1,8% у жінок.

Зміни в системі кровообігу. Перші дні перебування в горах серцевий викид при виконанні субмаксимальної аеробної роботи більше, ніж на рівні моря. Потім він поступово знижується і протягом декількох тижнів досягає величини, характерної для рівнинних умов.

ЧСС при відносно невеликих навантаженнях в перший період перебування в горах підвищена, але на пізніх етапах акліматизації стає такою ж, що і на рівні моря. При виконанні роботи дуже великої потужності у акліматизованих людей вона навіть нижча, ніж на рівнині.

Максимальний серцевий викид в умовах середньогір'я спочатку не змінюється, але по мірі перебування в горах дещо знижується, що є результатом зменшення систолічного об'єму, так як максимальна ЧСС залишається зазвичай незмінною. У той же час на великій висоті максимальний серцевий викид помітно знижується - як за рахунок зменшення систолічного об'єму, так і за рахунок зниження ЧСС. Зменшення максимальної ЧСС в умовах гірської гіпоксії пов'язане з посиленням парасимпатичної активності, як одного з механізмів, гірської адаптації.

Основні зміни в тканинах, які відбуваються в умовах зниженої парціальної напруги О2, спрямовані на підвищення ефективності отримання і утилізації кисню для аеробного утворення енергії.

Ці адаптаційні зміни полягають в наступному:

- Посилення капіляризації тканин (збільшення числа і щільності капілярів);

- Підвищення концентрації міоглобіну в скелетних м'язах;

- Збільшення вмісту мітохондрій;

- Збільшення вмісту і активності окисних ферментів.

На відміну від описаних фізіологічних механізмів адаптації ці зміни потребують тривалого часу і тому виявляються лише у людей, які довго проживають на великих висотах.

Чим менше вік, з якого людина проживає в горах, тим більше адаптаційні зміни. Оптимальний час акліматизації до тривалого проживанню в горах - період росту і розвитку дитини.

Зміни МCК. По мірі акліматизації МСК зазвичай поступово збільшується, так що через кілька тижнів перебування на висоті воно вище, ніж у перші дні. Більш помітно це збільшення МПК на середніх, ніж на великих, висотах. Після 3-5 тижнів перебування в середньогір'ї зниження МСК становить лише 6-16% по відношенню до рівнинного МСК. При однаковій мірі гіпоксії зниження МПК у жителів гір менше, ніж у тимчасово проживаючих в горах жителів рівнини. Тренування на висоті сприяє процесу висотної акліматизації: у тренованих в горах людей приріст МСК вище, ніж у нетренованих. Однак навіть після тривалої активної акліматизації МСК на висоті залишається зниженим у порівнянні з рівнинним, вихідним МСК на рівні моря.

Так, у спортсменів високого класу після прибуття в Мехіко-сіті (2300 м) МСК знизився на 14%. Через 19 днів зменшення ще становило 6% по відношенню до вихідного МСК: у 8 спортсменів міжнародного класу початкове зниження МСК становило в середньому 16% (індивідуальні коливання від 9 до 22%), а через 19 днів - 11% (від 6 до 16% ).

Навіть постійно проживаючі в горах треновані спортсмени мають більш низький показник МСК на своїй висоті, ніж на рівні моря. Наприклад, у спортсменів, що проживають постійно на висоті 3100 м, МСК було на 27% нижче, ніж на рівні моря.

Збільшенню (відновленню) МСК на висоті сприяють різноманітні механізми компенсаторної адаптації до гіпоксичних умов: посилення легеневої вентиляції, підвищення дифузійної здатності легень, збільшення кисневої ємності крові, загального об'єму циркулюючої крові, серцевого викиду, посилення капіляризації скелетних м'язів і міокарда, підвищення вмісту міоглобіну в скелетних м'язах, мітохондрій в м'язових клітинах, зростання активності окисних ферментів і т. д.

Коли людина повертається на рівнину, вона протягом декількох тижнів поступово втрачає ту адаптацію до умов гіпобаричної гіпоксії, яка сталася у нього в горах.