Људи све више раде на великим висинама. Рударске операције, објекти за рекреацију, начини транспорта, пољопривредне активности и војне кампање често су на великој надморској висини, а све то захтева физичку и менталну активност човека. Све такве активности укључују повећане потребе за кисеоником. Проблем је у томе што како се неко успиње све више и више изнад нивоа мора, и укупни ваздушни притисак (барометарски притисак, П_B) и количину кисеоника у амбијенталном ваздуху (тај део укупног притиска услед кисеоника, ПО₂) прогресивно пада. Као резултат тога, количина посла који можемо да обавимо прогресивно се смањује. Ови принципи утичу на радно место. На пример, утврђено је да тунел у Колораду захтева 25% више времена да се заврши на надморској висини од 11,000 стопа него упоредиви радови на нивоу мора, а ефекти висине су умешани у кашњење. Не само да постоји повећан мишићни замор, већ и погоршање менталних функција. Памћење, рачунање, доношење одлука и расуђивање постају оштећени. Научници који раде прорачуне у опсерваторији Мона Лоа на надморској висини изнад 4,000 м на острву Хаваји открили су да им је потребно више времена да изврше своје прорачуне и да праве више грешака него на нивоу мора. Због све већег обима, величине, разноликости и дистрибуције људских активности на овој планети, све више људи ради на великој надморској висини, а ефекти надморске висине постају питање занимања.

Фундаментално важно за радни учинак на надморској висини је одржавање снабдевања ткива кисеоником. Ми (и друге животиње) имамо одбрану од ниског нивоа кисеоника (хипоксије). Главни међу њима је повећање дисања (вентилације), које почиње када се притисак кисеоника у артеријској крви (ПаО₂) опада (хипоксемија), присутна је на свим надморским висинама, прогресивна је са висином и наша је најефикаснија одбрана од ниске количине кисеоника у околини. Процес у коме се дисање повећава на великој надморској висини назива се вентилациона аклиматизација. Важност процеса се може видети на слици 1, која показује да је притисак кисеоника у артеријској крви већи код аклиматизованих него код неаклиматизованих. Даље, важност аклиматизације у одржавању артеријског притиска кисеоника прогресивно расте са повећањем надморске висине. Заиста, мало је вероватно да ће неаклиматизована особа преживети изнад висине од 20,000 стопа, док су аклиматизоване особе могле да се попну на врх Монт Евереста (29,029 стопа, 8,848 м) без вештачких извора кисеоника.

Слика 1. Вентилаторна аклиматизација

Механизам

Стимулус за повећање вентилације на великој надморској висини углавном и скоро искључиво настаје у ткиву које прати притисак кисеоника у артеријској крви и налази се у органу који се зове каротидно тело, величине главе игле, који се налази на тачки гране. у свакој од две каротидне артерије, на нивоу угла вилице. Када артеријски притисак кисеоника опадне, ћелије сличне нервима (хеморецепторске ћелије) у каротидном телу осећају ово смањење и повећавају брзину отпуштања дуж 9. кранијалног нерва, који преноси импулсе директно у центар за контролу дисања у можданом стаблу. Када респираторни центар прима повећан број импулса, он стимулише повећање фреквенције и дубине дисања преко сложених нервних путева који активирају дијафрагму и мишиће грудног зида. Резултат је повећана количина ваздуха који вентилирају плућа, слика 2, што заузврат делује на обнављање артеријског притиска кисеоника. Ако субјект удише кисеоник или ваздух обогаћен кисеоником, дешава се обрнуто. То јест, ћелије хеморецептора смањују брзину паљења, што смањује промет нерава до респираторног центра, а дисање се смањује. Ови мали органи на свакој страни врата су веома осетљиви на мале промене притиска кисеоника у крви. Такође, они су скоро у потпуности одговорни за одржавање нивоа кисеоника у телу, јер када су обоје оштећени или уклоњени, вентилација се више не повећава када ниво кисеоника у крви падне. Стога је важан фактор који контролише дисање артеријски притисак кисеоника; смањење нивоа кисеоника доводи до повећања дисања, а повећање нивоа кисеоника доводи до смањења дисања. У сваком случају, резултат је, у ствари, напор тела да одржава константан ниво кисеоника у крви.

Слика 2. Редослед догађаја у аклиматизацији

Временски ток (фактори који се супротстављају повећању вентилације на надморској висини)

Кисеоник је неопходан за континуирану производњу енергије, а када је снабдевање ткива кисеоником смањено (хипоксија), функција ткива може постати депресивна. Од свих органа, мозак је најосетљивији на недостатак кисеоника, а, као што је горе наведено, центри у централном нервном систему су важни у контроли дисања. Када удишемо мешавину са ниским садржајем кисеоника, почетни одговор је повећање вентилације, али након 10-ак минута повећање је донекле пригушено. Иако узрок овог затупљења није познат, његов сугерисани узрок је депресија неке централне неуронске функције повезане са вентилационим путем, и назван је хипоксична респираторна депресија. Таква депресија је примећена убрзо након успона на велику надморску висину. Депресија је пролазна, траје само неколико сати, вероватно зато што постоји одређена адаптација ткива унутар централног нервног система.

Ипак, извесно повећање вентилације обично почиње одмах након одласка на велику надморску висину, иако је потребно време пре него што се постигне максимална вентилација. По доласку на надморску висину, повећана каротидна активност тела покушава да повећа вентилацију, а тиме и да подигне артеријски притисак кисеоника назад на вредност нивоа мора. Међутим, ово ставља тело у дилему. Појачано дисање узрокује повећано излучивање угљен-диоксида (ЦО₂) у издахнутом ваздуху. Када ЦО₂ је у телесним ткивима, ствара кисели водени раствор, а када се изгуби у издахнутом ваздуху, телесне течности, укључујући крв, постају алкалније, чиме се мења киселинско-базни баланс у телу. Дилема је у томе што се вентилација регулише не само да би притисак кисеоника био константан, већ и због ацидо-базне равнотеже. ЦО₂ регулише дисање у супротном смеру од кисеоника. Дакле, када ЦО₂ притисак (тј. степен киселости негде у респираторном центру) расте, вентилација расте, а када падне, вентилација опада. По доласку на велику надморску висину, свако повећање вентилације узроковано ниским садржајем кисеоника ће довести до пада ЦО₂ притисак, који изазива алкалозу и делује да се супротстави повећаној вентилацији (слика 2). Дакле, дилема при доласку је да тело не може да одржава константност и притиска кисеоника и киселинско-базног баланса. Људским бићима је потребно много сати, па чак и дана да поврате одговарајућу равнотежу.

Једна од метода за поновно успостављање равнотеже је да бубрези повећају излучивање алкалног бикарбоната у урину, који надокнађује респираторни губитак киселости, помажући на тај начин да се успостави киселинско-базна равнотежа тела према вредностима нивоа мора. Излучивање бикарбоната путем бубрега је релативно спор процес. На пример, при преласку са нивоа мора на 4,300 м (14,110 стопа), за аклиматизацију је потребно од седам до десет дана (слика 3). Некада се сматрало да је ово деловање бубрега, које смањује алкалну инхибицију вентилације, главни разлог за споро повећање вентилације након успона, али новија истраживања придају доминантну улогу прогресивном повећању осетљивости хипоксичног сенсинга. способност каротидних тела током раних сати до дана након успона на висину. Ово је интервал од вентилациона аклиматизација. Процес аклиматизације омогућава, у ствари, повећање вентилације као одговор на низак артеријски притисак кисеоника иако ЦО₂ притисак опада. Како се вентилација повећава и ЦО₂ притисак пада са аклиматизацијом на надморској висини, долази до резултантног и истовременог пораста притиска кисеоника унутар плућних алвеола и артеријске крви.

Слика 3. Временски ток вентилационе аклиматизације за субјекте на нивоу мора до 4,300 м надморске висине

Због могућности пролазне хипоксичне респираторне депресије на надморској висини и због тога што је аклиматизација процес који почиње тек уласком у средину са ниским садржајем кисеоника, минимални артеријски притисак кисеоника се јавља по доласку на висину. Након тога, артеријски притисак кисеоника расте релативно брзо првих дана, а затим расте спорије, као на слици 3. Пошто је хипоксија гора убрзо након доласка, летаргија и симптоми који прате излагање на висини су такође гори током првих сати и дана. . Са аклиматизацијом, обично се развија обновљени осећај благостања.

Време потребно за аклиматизацију се повећава са повећањем надморске висине, у складу са концептом да веће повећање вентилације и прилагођавања киселинске базе захтевају дуже интервале да би дошло до бубрежне компензације. Дакле, док аклиматизација може захтевати три до пет дана да би се урођеник на нивоу мора аклиматизовао на 3,000 м, за висине изнад 6,000 до 8,000 м, потпуна аклиматизација, чак и ако је могућа, може захтевати шест недеља или више (слика 4). Када се особа која је аклиматизована на надморској висини врати на ниво мора, процес се обрће. То јест, артеријски притисак кисеоника сада расте до вредности нивоа мора и вентилација опада. Сада има мање ЦО₂ издахнуо, а ЦО₂ расте притисак у крви и у респираторном центру. Киселинско-базна равнотежа се мења према киселој страни, а бубрези морају задржати бикарбонат да би успоставили равнотежу. Иако време које је потребно за губитак аклиматизације није тако добро схваћено, чини се да захтева приближно толико дужи интервал као и сам процес аклиматизације. Ако је тако, онда повратак са надморске висине, хипотетички, даје зрцалну слику успона на висину, са једним важним изузетком: артеријски притисци кисеоника одмах постају нормални при спуштању.

Слика 4. Ефекти надморске висине на барометарски притисак и инспирисани ПО2

Варијабилност међу појединцима

Као што се могло очекивати, појединци се разликују у погледу времена потребног за вентилациону аклиматизацију на дату надморску висину и њену величину. Један веома важан разлог је велика варијација међу појединцима у респираторном одговору на хипоксију. На пример, на нивоу мора, ако неко држи ЦО₂ константног притиска, тако да не збуњује респираторни одговор на низак кисеоник, неке нормалне особе показују мало или никакво повећање вентилације, док друге показују веома велико (до петоструко) повећање. Чини се да је респираторни одговор на удисање смеша са ниским садржајем кисеоника инхерентна карактеристика појединца, јер се чланови породице понашају сличније него особе које нису у сродству. Оне особе које имају слабе респираторне реакције на низак кисеоник на нивоу мора, како се и очекивало, такође изгледа да имају мање респираторне одговоре током времена на великој надморској висини. Могу постојати и други фактори који узрокују интер-индивидуалне варијабилности у аклиматизацији, као што су варијабилност у величини респираторне депресије, у функцији респираторног центра, у осетљивости на промене ацидо-базне и у бубрежном руковању бикарбонатом, али ови нису је оцењено.

Спавати

Лош квалитет сна, посебно пре него што дође до вентилационе аклиматизације, није само уобичајена притужба, већ и фактор који ће нарушити радну ефикасност. Многе ствари ометају чин дисања, укључујући емоције, физичку активност, исхрану и степен будности. Вентилација се смањује током спавања, а капацитет за дисање се стимулише ниским кисеоником или високим ЦО₂ такође се смањује. Брзина дисања и дубина дисања се смањују. Даље, на великој надморској висини, где има мање молекула кисеоника у ваздуху, количина кисеоника ускладиштеног у плућним алвеолама између удисаја је мања. Дакле, ако дисање престане на неколико секунди (назива се апнеја, што је уобичајен догађај на великој надморској висини), артеријски притисак кисеоника опада брже него на нивоу мора, где је, у суштини, резервоар кисеоника већи.

Периодични престанак дисања је скоро универзалан током првих неколико ноћи након успона на велику надморску висину. Ово је одраз респираторне дилеме висине, описане раније, која ради на цикличан начин: хипоксична стимулација повећава вентилацију, што заузврат смањује нивое угљен-диоксида, инхибира дисање и повећава хипоксичну стимулацију, што опет стимулише вентилацију. Обично постоји период апнеје од 15 до 30 секунди, након чега следи неколико веома великих удисаја, што често накратко пробуди субјекта, након чега се јавља нова апнеја. Артеријски притисак кисеоника понекад пада на алармантан ниво као резултат периода апнеје. Може доћи до честих буђења, па чак и када је укупно време спавања нормално, његова фрагментација нарушава квалитет сна тако да се ствара утисак да сте имали немирну или непроспавану ноћ. Давање кисеоника елиминише циклус хипоксичне стимулације, а алкалотска инхибиција укида периодично дисање и враћа нормалан сан.

Мушкарци средњих година су такође изложени ризику од другог узрока апнеје, односно повремене опструкције горњих дисајних путева, уобичајеног узрока хркања. Док повремена опструкција на задњем делу носних пролаза обично узрокује само досадну буку на нивоу мора, на великој надморској висини, где постоји мањи резервоар кисеоника у плућима, таква опструкција може довести до веома ниског нивоа артеријског притиска кисеоника и лошег сна. квалитета.

Интермитент Екпосуре

Постоје радне ситуације, посебно у Андима Јужне Америке, које захтевају да радник проведе неколико дана на надморској висини изнад 3,000 до 4,000 м, а затим да проведе неколико дана код куће, на нивоу мора. Конкретни распореди рада (колико дана треба провести на надморској висини, рецимо четири до 14, а колико дана, рецимо три до седам, на нивоу мора) обично се више одређују економијом радног места него здравственим разматрањима. Међутим, фактор који треба узети у обзир у економији је интервал потребан и за аклиматизацију и за губитак аклиматизације на дотичну надморску висину. Посебну пажњу треба обратити на осећај добробити радника и перформансе на послу по доласку и први дан или два након тога, у погледу умора, времена потребног за обављање рутинских и нерутинских функција и грешака. Такође треба размотрити стратегије да се минимизира време потребно за аклиматизацију на надморској висини и да се побољша функција током будних сати.

Назад