АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Адаптація людини до висотної гіпоксії

Адаптація людини до висотної гіпоксії є складною інтегральною реакцією, до якої залучаються різні системи організму. Найбільш вираженими виявляються зміни з боку серцево-судинної системи, апарату кровотворення, зовнішнього дихання і газообміну, що зумовлює інтерес до висотної гіпоксії фахівців у галузі спорту. Зрозуміло, що інтегрована і координована перебудова функцій на субклітинному, клітинному, органному, системному і організменому рівнях можлива лише завдяки перебудові функції систем, які регулюють цілісні фізіологічні відповіді. Звідси стає очевидним, що адаптація неможлива без адекватної перебудови функцій нервової й ендокринної систем, що забезпечують тонку регуляцію фізіологічних функцій різноманітних систем.

Основні адаптаційні реакції, зумовлені перебуванням в гірських умовах, такі:

• збільшення легеневої вентиляції;

• збільшення серцевого викиду;

• збільшення змісту гемоглобіну;

• збільшення кількості еритроцитів;

• підвищення в еритроцитах 2,3-дифосфоглицерата (ДФГ), що сприяє виведенню кисню з гемоглобіну;

• збільшення кількості міоглобіну, що полегшує споживання кисню;

• збільшення розміру і кількості мітохондрій;

• збільшення кількості окислювальних ферментів.

Серед чинників, що впливають на організм людини в гірських умовах, найважливішими є зниження атмосферного тиску, щільність атмосферного повітря, зниження парціального тиску кисню. Решта чинників (зменшення вологості повітря і сили гравітації, підвищена сонячна радіація, знижена температура й ін.), також, поза сумнівом, що впливають на функціональні реакції організму людини, грають другорядну роль. Проте слід враховувати таке: температура навколишнього середовища знижується на 2°С через кожних 300 м висоти, а пряме ультрафіолетове випромінювання збільшується на 35% вже при підйомі на 1000 м.

Зниження парціального тиску кисню зі збільшенням висоти і пов'язане з ним наростання явищ гіпоксій призводить до зниження кількості кисню в альвеолярному повітрі і, природно, до погіршення насичення тканин киснем.

Залежно від ступеня гіпоксії зменшується як парціальний тиск кисню в крові, так і насичення гемоглобіну киснем. Відповідно зменшується градієнт тиску кисню між капілярною кров'ю і тканинами, погіршується перехід кисню в тканині. При цьому важливішим чинником у розвитку гіпоксії є зниження парціального тиску кисню в артеріальній крові, а не зміна насичення її киснем.

В умовах середньогір’я і, особливо, високогір'я істотно зменшуються величини максимальної ЧСС, максимального об'єму систоли і серцевого викиду, швидкості транспортування кисню артеріальною кров'ю і, як наслідок, максимального споживання кисню. До чинників, що зумовлюють ці реакції, разом зі зниженням парціального тиску кисню, що призводить до зниження скоротливої здатності міокарду, необхідно назвати зміну рідинного балансу, що викликає підвищення в'язкості крові.

Відразу після переміщення в гори в організмі людини, що потрапила в умови гіпоксії, мобілізуються компенсаторні механізми захисту від нестачі кисню. Помітні зміни в діяльності різних систем організму спостерігаються вже починаючи з висоти 1000 – 1200 м над рівнем моря.

У людей, неадаптованих до гірських умов, ЧСС у спокої, і особливо при виконанні стандартних навантажень, може збільшуватися вже на висоті 800 – 1000 м над рівнем моря. Особливо яскраво компенсаторні реакції виявляються при виконанні стандартних навантажень. У цьому можна легко переконатися, розглядаючи динаміку збільшення концентрації лактату в крові при виконанні стандартних навантажень на різній висоті. Якщо виконання таких навантажень на висоті 1500 м веде до збільшення лактату всього на 30% порівняно з даними, отриманими на рівнині, то на висоті 3000 – 3500 м воно досягає 170 – 240%.

Розглянемо характер пристосовних реакцій до висотної гіпоксії на різних стадіях процесу адаптації. При цьому, природно, зупинимося на термінових і довготривалих адаптаційних реакцій функціональних систем і механізмів, які мають першочергове значення для спорту вищих досягнень.

На першій стадії (гостра адаптація) гіпоксичні умови призводять до виникнення гіпоксемії і тим самим різко порушують гомеостаз організму, викликаючи ряд взаємозв'язаних процесів. По-перше, активізуються функції систем, відповідальних за транспортування кисню з навколишнього середовища в організм і його розподіл усередині організму: гіпервентиляція легенів, збільшення серцевого викиду, розширення судин мозку і серця, звуження судин органів черевної порожнини і м'язів та ін.

Одній з перших гемодинамічних реакцій при підйомі на висоту є збільшення частоти серцевих скорочень, підвищення легеневого артеріального тиску в результаті спазму легеневих артеріол, що забезпечує регіональний перерозподіл крові і зменшення артеріальної гіпоксемії.

Разом з підвищенням легеневого артеріального тиску наголошується істотне підвищення ЧСС і серцевого викиду, що особливо яскраво виявляється в перші дні перебування в горах. На висоті 2000 – 2500 м ЧСС підвищується на 4 – 6 уд./хв, серцевий викид – на 0,3 – 0,4 л/хв. На висоті 3000–4000 м ці зміни можуть досягати відповідно 8 – 10 уд./хв і 0,6 – 0,8 л/хв. Через декілька днів величини серцевого викиду повертаються до рівнинного рівня, що є наслідком підвищення здатності м'язів до утилізації кисню з крові, що виявляється в збільшенні артеріовенозної різниці за киснем. Збільшується й об'єм циркулюючої крові: у перші дні перебування в горах – у результаті рефлекторного викиду з депо і перерозподілу крові, а надалі – унаслідок посилення кровотворення.

Паралельно з гемодинамічними реакціями в людей, які опинилися в умовах гіпоксії, відбуваються виражені зміни зовнішнього дихання і газообміну. Збільшення вентиляції легенів спостерігаються вже на висоті близько 1000 м в основному за рахунок деякого збільшення глибини дихання. Фізичні навантаження роблять цю реакцію значно більш вираженою: стандартні навантаження на висоті 900 – 1200 м над рівнем моря призводять до збільшення порівняно з рівнинними умовами легеневої вентиляції за рахунок як глибини, так і частоти дихання. Збільшення легеневої й альвеолярної вентиляції веде до підвищення парціального тиску кисню в альвеолах, що сприяє підвищенню насичення артеріальної крові киснем. Із збільшенням висоти реакції мають явно виражений характер навіть у чоловіків, тренованих і адаптованих до умов гір.

Максимальна аеробна потужність після прибуття в умови середньогір’я і високогір'я значно знижується і залишається зниженою, не дивлячись на швидке й істотне підвищення гемоглобіну. Обмеження максимального рівня споживання кисню великою мірою визначається також розвитком гіпоксії міокарду, яка є основною причиною зменшення серцевого викиду, і підвищенням навантаження на респіраторні м'язи, що вимагає додаткового кисню.

Однією з найбільш гострих реакцій, що відбуваються в організмі людини вже протягом першої години перебування в горах, є поліцитемія (підвищення кількості еритроцитів і гемоглобіну). Інтенсивність цієї реакції визначається високою, швидкістю підйому в гори, індивідуальними особливостями людей. Уже через декілька годин після підйому в гори знижується об'єм плазми внаслідок підвищення втрат рідини, викликаних сухістю повітря. Це приводить до збільшення концентрації еритроцитів, що підвищуює кисневотранспортну здатність крові.

Ретикулоцитоз починається наступного дня після підйому в гори, що є наслідком посиленої діяльності кісткового мозку. Нестача кисню сама по собі стимулює виділення еритропоетину, що виявляється вже через три години після прибуття на висоту. Максимальне виділення эритропоетина досягається через 24–48 год.

З часом при адаптації до гірських умов, коли загальна кількість еритроцитів зростає і стабілізується на новому ypoвні ретикулоцитоз припиняється. На дуже великих висотах значне збільшення еритроцитної маси може настільки підвищити в'язкість крові, що вона буде обмежувати серцевий викид.

Перебування жителів рівнин в умовах середньогір’я і високогір'я досить швидко приводить до збільшення кількості еритроцитів і концентрації гемоглобіну, що лежить в основі суттєвого поліпшення постачання тканин киснем. Вміст кисню в крові зростає при збільшенні висоти. На рівні моря вона становить 17 – 18,5%, на висоті 1850 –2000 м – 20 – 22%, на висоті 3500 – 4000 м – 25 – 27,5%.

Серед чинників, що забезпечують підвищення працездатності і максимального споживання кисню в результаті перебування і тренування в горах, васкуляризація і пов'язане з нею збільшення капілярного кровотоку в м'язах знаходяться в числі найважливіших.

Подібні зміни відбуваються і в головному мозку, який володіє найбільш високою чутливістю до нестачі кисню. Тривале перебування в горах приводить до значного збільшення кількості й протяжності мозкових капілярів, сприяючи посиленню кровопостачання головного мозку.

Пристосувальні реакції з боку функції дихання і газообміну в другій і третій стадіях зводяться до такого: дихання стає менш частим і глибшим порівняно з реакціями, що відзначаються в першій фазі адаптації. Хвилинний об'єм дихання також декілька знижується, але не перевищує рівнинної норми; нівелюється респіраторний алкалоз; відбувається збільшення екскурсії грудної клітки і відбувається стійке збільшення всіх легеневих об'ємів і ємкостей, а також частки альвеолярної вентиляції у хвилинному об'ємі дихання.

Стійка адаптація до гіпоксії пов'язана з істотними змінами можливостей центральної і периферичної частин нервової системи. На рівні вищих відділів нервової системи це виявляється в збільшенні стійкості мозку до подразників, конфліктних ситуацій, підвищенні стійкості умовних рефлексів, прискоренні переходу короткочасної пам'яті в довготривалу.

На рівні вегетативної регуляції стійка адаптація виявляється, наприклад, у збільшенні потужності адренергічної регуляції роботи серця, що виражається в гіпертрофії симпатичних нейронів, збільшенні кількості симпатичних волокон у міокарді, а також збільшенні інтенсивності і зменшенні тривалості інотропної відповіді серця на норадреналін.

Такі зміни адренергічної регуляції серця і судинного русла забезпечують стан, при якому збільшення серцевого викиду під час поведінкових реакцій, по-перше, швидше реалізується і завершується, а по-друге, супроводжується меншим підвищенням артеріального тиску, тобто в цілому є економнішим.

Тренування в гірських умовах сприяє підвищенню економічності роботи. Вже 5 – 8 год активного навантаження протягом перших трьох днів перебування на висоті 2500 м приводить до збільшення кисневої ємкості крові, а також дифузії кисню в м'язову тканину. Досить наочно це виявляється і при аналізі частоти серцевих скорочень при виконанні програм стандартних тестів у різні дні тренування в горах. Протягом перших 3 – 4 днів періоду акліматизації ЧСС виявляється підвищеними на 3 – 8% порівняно з умовами рівнини. До кінця першого тижня завершується процес акліматизації, і ЧСС встановлюється на рівні, близькому до того, що спостерігається в рівнинних умовах. Проте вже через тиждень тренування, не дивлячись на збільшення швидкості пересування в програмах тестів, у спортсменів наявне зниження ЧСС.

Дослідження свідчать про те, що тренування в середньогір’ї є потужним чинником підвищення економічності роботи. Так, дванадцятитижневе тренування марафонців в умовах гір привело до зниження кисневої потреби організму при бігу із стандартною швидкістю. Узагальнення результатів численних досліджень, проведених з проблеми адаптації людини до умов висотної гіпоксії, дало змогу виділити ряд координованих між собою пристосувальних механізмів: 1) механізми, мобілізація яких може забезпечити достатнє надходження кисню в організм, не дивлячись на дефіцит його в середовищі: гіпервентиляція; гіперфункція серця, що забезпечує рух від легенів до тканин збільшеної кількості крові; 2) поліцитемія і відповідне збільшення кисневої ємкості крові; 3) механізми, що роблять можливим достатнє надходження кисню до мозку, серця й інших життєво важливих органів, не дивлячись на гіпоксемію, а саме: розширення артерій і капілярів мозку, серця й ін.; 4) зменшення дифузійної відстані для кисню між капілярною стінкою і мітохондріями кліток за рахунок утворення нових капілярів і зміни властивостей клітинних мембран; 5) збільшення здатності кліток утилізувати кисень унаслідок зростання концентрації міоглобіну; збільшення здатності кліток і тканин утилізувати кисень з крові й утворювати АТФ, не дивлячись на нестачу кисню; 6) збільшення анаеробного ресинтезу АТФ за рахунок активації гліколізу, оцінюване багатьма дослідниками як важливий механізм адаптації.

Неправильно побудоване тренування в умовах середньогір’я і високогір'я надвисокі навантаження, нераціональне чергування роботи і відпочинку тощо) може призвести до надмірного стресу, при якому сумація дії гірської гіпоксії і гіпоксії навантаження здатні привести до реакцій, характерних для хронічної гірської хвороби.

Особливо зростає ризик гірської хвороби при надмірних напружених фізичних навантаженнях в умовах високогір'я на висоті 2500 – 3000 м і більше. He слід думати, що високий рівень адаптації спортсменів до гірських умов і їх часте перебування в горах є дієвим профілактичним засобом проти розвитку гірської хвороби. Хвороба може виникнути й у спортсменів високої кваліфікації з великим досвідом підготовки в середньо- і високогір'ї, оскільки вони, як правило, починають інтенсивну підготовку без необхідної попередньої адаптації.

Профілактиці виникнення гірської хвороби сприяє попереднє штучне гі-поксичне тренування, пасивне перебування в барокамері, планомірне переміщення у високогір'ї. Для усунення симптомів гірської хвороби можливе застосування спеціальних препаратів (за показаннями лікаря) або переміщення на меншу висоту.

Слід зазначити, що час, необхідний для досягнення стійкої адаптації, визначається багатьма чинниками. За інших рівних умов адаптація відбувається швидше у людей, що регулярно перебувають в умовах штучної або природної гіпоксії. Спортсмени, адаптовані до навантажень на витривалість, пристосовуються до умов середньогір’я і високогір'я швидше, ніж особи, які не займаються спортом, або спортсмени, котрі спеціалізуються в швидкісно-силових видах спорту. Збільшення висоти (у певних межах) стимулює адаптаційні реакції і прискорює процес адаптації; процес адаптації проходить значно швидше в осіб, які широко використовують інтенсивні фізичні навантаження, порівняно з особами, котрі ведуть звичайний спосіб життя. Для досягнення максимальних величин об'єму циркулюючої крові і маси циркулюючих еритроцитів на висоті 3200 м в умовах звичайного режиму життя необхідно близько 40 днів. Проте залежно від перелічених вище чинників цей період може бути скорочений у 1,5 – 2 рази.

Ці самі чинники визначають і тривалість періоду, протягом якого зберігається досягнутий рівень адаптації. Спортсмени, добре адаптовані до умов гіпоксії, при певному режимі тренування і застосуванні сеансів штучної гіпоксії здатні зберігати рівень реакцій, досягнутий у горах, через 30 – 40 днів і довше після переїзду в умови рівнини. При одноразовому плануванні підготовки в горах кількість еритроцитів, наприклад, повертається до початкового рівня вже через 9 – 12 днів. Коли ж гіпоксичні тренування проводяться регулярно впродовж багатьох місяців, їх ефект спостерігається через 40 днів і більше після припинення такого тренування. Це стосується і таких показників, як максимальне споживання кисню, споживання кисню на рівні порогу анаеробного обміну та ін.

Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 571 | Нарушение авторских прав