21 grudnia 2020

Metabolizm w warunkach wysokogórskich

 W środowisku wysokogórskim, metabolizm organizmu jest powiązany ze zwiększeniem wentylacji i zmianą objętości krwi, gdyż następuje wzmożone oddychanie oraz wydalanie wody z organizmu.

 

        Podczas wstępnej fazy obecności w górach wysokich zwiększona wentylacja sprawia, iż jest uniemożliwiony spadek tętniczego ciśnienia parcjalnego tlenu oraz jego wysycenia we krwi. To powoduje, że obniża się ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla we krwi, a także regulowanie pH krwi tętniczej, jak również zwiększa się ilość skurczów serca. Podczas dłuższej aklimatyzacji wysokościowej, następuje podniesienie hemoglobiny oraz wysycenie krwi tlenem, a następnie zostaje ono zredukowane przez zmniejszone parcjalne ciśnienie tlenu w wydychanym powietrzu.

        W warunkach hipoksji następuje obniżenie VO2max, a powodem tego jest utrudnione dostarczenie tlenu do mitochondriów. Następuje zmniejszenie dyfuzji tlenu w płucach oraz można zaobserwować wzrost oporu sercowo – naczyniowego w wyniku zredukowanego przepływu krwi przez naczynia krwionośne.

metabolizm, góry wysokie, hipoksja, erytropoetyna, EPO, niedotlenienie,

     Kilkutygodniowa ekspozycja w górach wysokich nasila proces erytropoezy. Produkowana jest większa ilość krwinek czerwonych – erytrocytów. W tym czasie powiększa  się masa hemoglobiny, która w wyniku aklimatyzacji ułatwia transport tlenu do tkanek. W tych warunkach pozwala to na wydajniejsze funkcjonowanie organizmu. Nerki wydzielają większą ilość erytropoetyny, a komórki macierzyste erytrocytów- erytroblasty, wykorzystują żelazo w celu budowy nowych krwinek czerwonych, co zmierzyć można przy pomocy rozpuszczalnych receptorów transferryny (sTfR), która krąży w osoczu, ponieważ wzrasta ich liczba. Stężenie transferryny oraz liczba receptorów komórkowych na erytroblastach (TfR) jest ze sobą powiązana, gdyż ta interakcja powoduje, iż jest możliwe dostarczenie żelaza do komórek, które znajdują się w szpiku kostnym. Przez syntezę cząsteczki hemu, dojrzewające erytroblasty magazynują hemoglobinę. Do syntezy tej jest wykorzystywane żelazo, którego ilość w organizmie zmniejsza się, czego efektem tego jest podniesienie poziomu sTfR.

    Zarówno podniesienie transferryny jak i erytropoetyny odbywa się przez transkrypcję regulatora ekspresji genów HIF – 1 (Hypoxia inducibile factor – 1), czynnika indukowanego hipoksją, który pozwala  między innymi na ułatwienie dostawy żelaza do tkanek oraz aktywację białek transportujących glukozę, jak również funkcjonowanie układu naczyniowego, podnosząc czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego – VEGF (Vascular endothelial growth factor).

       Obronny mechanizm fizjologiczny, stymulujący proces powstawania  erytropoetyny, ma wpływ na zwiększenie pojemności tlenowej krwi,  a to pozwala na szybszą adaptację organizmu do warunków wysokogórskich.

 

metabolizm, góry wysokie, hipoksja, erytropoetyna, EPO, niedotlenienie,

 Przy obniżonym stężeniu tlenu w powietrzu atmosferycznym, a jednocześnie podczas trwania wytężonego wysiłku fizycznego, można zaobserwować aktywację układu adrenergicznego, ponieważ poziom adrenaliny oraz noradrenaliny wzrasta. Adrenalina rozszerza naczynia krwionośne, przez co następuje zwiększenie przepływu krwi wraz z obniżeniem ciśnienia rozkurczowego, a zwiększeniem skurczowego. Natomiast noradrenalina kurczy naczynia krwionośne, a zatem zmniejsza przepływ krwi. Powoduje to zmniejszenie podaży tlenu do narządów, które przy zwiększonym wysiłku fizycznym zwiększają jego zapotrzebowanie. Efektem będzie nieodpowiednia wymiana ciepła z otoczeniem  na drodze wentylacji, co spowoduje, że zacznie gromadzić się ciepło w organizmie, przez ograniczony dopływ krwi do powierzchni skóry.

    Ekstremalne warunki niedotlenienia oraz ponad miesięczny pobyt w górach wysokich, mogą powodować utratę masy ciała. Początkowa faza utraty masy ciała w tych warunkach, jest wynikiem utraty wody z organizmu. Dopiero później dochodzi do utraty tkanki tłuszczowej, a na końcu beztłuszczowej masy ciała, czyli do zaniku masy mięśniowej. Warunki jakie panują na wysokości ponad 5000 m n.p.m. mogą doprowadzić do atrofii mięśniowej, która jest przyczyną ekspozycji wysokościowej.  Niemniej jednak do utraty masy ciała, prowadzą różne czynniki, do których zaliczyć można  utratę wody z organizmu i spadek apetytu, spowodowany niedotlenieniem. W górach często dochodzi do nieżytu żołądka i jelit, czego powodem może być niska temperatura otoczenia. Następstwem będzie niedożywienie organizmu. Żeby nie doprowadzić do takiego stanu, trzeba przeprowadzić odpowiednią aklimatyzację. Obniżeniu masy ciała można zapobiec dzięki zachowaniu równowagi energetycznej i doborze odpowiednich i zróżnicowanych składników odżywczych.

Na ekstremalnych wysokościach, w warunkach niedotlenienia mózgu zaobserwować można tzw.: ”stan wysokościowej euforii”. Stan ten prowadzi do zmniejszenia uważności w podejmowaniu działań oraz analitycznego myślenia, a także stwarzania niebezpieczeństw zarówno dla siebie jak i ekipy, przez zwiększone ryzyko popełnianych błędów. Obserwowane upośledzenia funkcjonowania dotyczą przede wszystkim wydłużeniu czasu reakcji oraz zmniejszeniu uwagi. Nie ma konkretnie określonej granicy poniżej której mózg alpinisty jest bezpieczny. Każda osoba będzie reagowała zupełnie inaczej na dane bodźce. Niedotlenieniu można po części zapobiec, odpowiednio aklimatyzując się do otoczenia. Niemniej jednak nawet najlepsza aklimatyzacja nie uchroni mózgu przed skrajnym niedotlenieniem.

metabolizm, góry wysokie, hipoksja, erytropoetyna, EPO, niedotlenienie,

 

 

Autor: Marta Majcherczyk

 

Sięgnij po więcej do mojego ebooka "Fizjologia w górach wysokich"

 

 

Bibliografia:

 

[1] Kozłowski S.: Granice przystosowania. Wiedza Powszechna, Warszawa 1986, 272-273

[2] Ferretti G.: Limiting factors to oxygen transport on Mount Everest 30 years after: a critique of Paolo Cerretelli’s contribution to the study of altitude physiology. European Journal of Applied Physiology. 2003, 344–350.

[3] Robach P., Fulla Y., Westerterp K.R., Richalet J.P.: Comparative response of EPO and soluble transferrin receptor at high altitude. Medicine Science in Sports&Exercise 2004, 1493-1498

[4] Mierzwa G., Augustyńska B., Czerwionka-Szaflarska M..: Iron status with particular consideration of soluble transferring receptors of children and youth with gastric with or without Helicobacter pylori infection. Polski Merkuriusz Lekarski. 2006, 235-238

[5] Beguin Y.: The soluble transferrin receptor: biological aspects and clinical usefulness as quantitative measure of erythropoiesis. Haematologica 1992, 1–10

[6] Lundby C., Calbet J. A., Robach P.: The response of human skeletal muscle tissue to hypoxia Cellular and Molecular Life Sciences 2009, 3615-3623

[7] Skrzypkowski A.:Medycyna lotnicza. Fizjologia i trening lotniczy. Niedotlenienie. Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej. Warszawa 2012, 1, 67-78

[8] Kayser B.: Nutrition and high altitude exposure. International Journal Sports Medicine. 1992, 129-32

[9] Szymczak R.: Mózg himalaisty. Góry – górski magazyn sportowy 2010, 1-2, 188-189

 

 

Artykuły z tej kategorii