محیط های با ارتفاع بالا (HA) اثرات نامطلوبی بر عملکرد طبیعی بدن افرادی دارد که عادت به زندگی در ارتفاعات پایین دارند، چرا که تغییر در فشار هوا باعث کاهش میزان اکسیژن می شود که منجر به هیپوکسی هیپوباریک می گردد. قرار گرفتن مداوم در معرض هیپوکسی اثرات نامطلوبی بر وزن بدن، ساختار عضلات و ظرفیت ورزش، عملکرد ذهنی و کیفیت خواب دارد. این موضوع در رشته کوهنوردی به دلیل ارتباط آن با صعود به ارتفاعات اهمیت ویژه ای می یابد.
مهمترین مرحله هم هوایی، هیپرونتیلاسیون (دمزنی تند و عمیق )است که با پاسخ تهویه هیپوکسیک گیرنده های شیمیایی محیطی حاصل می شود. هیپرونتیلاسیون(منجر به افزایش غلظت کربن دی اکسید شریانی می گردد. ارتفاع نیز بر خواب و برون ده قلبی تأثیر می گذارد که عامل تعیین کننده دیگر اکسیژن رسانی هستند. در مواجهه اولیه با ارتفاع بالا، ضربان نبض در حالت استراحت به سرعت افزایش می یابد، اما با هم هوایی، ضربان قلب و برون ده قلبی کاهش خواهد یافت. یکی دیگر از مولفه های مهم که منجر به کاهش برون ده قلبی می شود، کاهش حجم ضربه ای هم زمان با هم هوایی است. در طول خواب در ارتفاعات بالا، سطح دی اکسید کربن در خون می تواند بسیار کم شود و این می تواند باعث قطع شدن مقطعی تنفس می گردد. تنها پس از اینکه بدن کاهش بیشتری در سطح اکسیژن را احساس کرد، تنفس دوباره شروع می شود. تصور می شود که تنفس دوره ای ناشی از بی ثباتی در سیستم کنترل از طریق درایو هیپوکسیک یا پاسخ به دی اکسید کربن باشد.
امکانات مدرن مسافرتی و تورهای کوهستانی اکنون امکان دسترسی به کوههای مرتفعی را فراهم میکند که قبلاً کوهنوردان به ندرت از آنها بازدید می‌کردند. سفر به ارتفاعات بیش از ۲۵۰۰ متر ممکن است منجر به علائم و نشانه های بیماری ارتفاع شود. اثرات ارتفاع بالا (HA) به عوامل مختلفی از جمله میزان صعود به ارتفاع، ارتفاع نهایی رسیده، ارتفاعی که فرد در آن می خوابد و فیزیولوژی فردی بستگی دارد.
با رسیدن به ارتفاعات، افرادی که در ارتفاعات پایینتر زندگی می کنند قادر به انجام امور معمول نیستند. علاوه بر این، آنها ممکن است احساس خوبی نداشته باشند و ممکن است ذهنیت آنها مختل شود. این اثرات در نهایت به دلیل هیپوکسی می باشد. خوشبختانه بدن انسان دارای یک سری تنظیمات فیزیولوژیکی برای جبران این هیپوکسی از جمله افزایش تهویه، تغییرات همودینامیک و هماتولوژیک و تغییرات متابولیک است که معمولاً به عنوان هم هوایی شناخته می شوند.
میزان اکسیژن در ارتفاعات بالا
ارتفاع بالا که منعکس کننده مقدار کاهش گازها از جمله O2 در جو است به صورت زیر تعریف می شود:
- ارتفاع متوسط: ۱۵۰۰-۲۵۰۰ متر
- ارتفاع بالا: ۲۵۰۰-۳۵۰۰ متر
- ارتفاع بسیار بالا: ۳۵۰۰-۵۸۰۰ متر
- ارتفاع اکستریم: بالای ۵۸۰۰ متر
هوا مخلوطی از گازها است و گازهای اصلی O2 و نیتروژن هستند که مجموع فشارهای جزئی آنها برابر با فشار هوا (BP) می باشد. غلظت آنها اساساً در ارتفاعات زمینی ثابت است. بنابراین، مقدار اکسیژن در جو، ۲۰.۹۳ درصد، در هر ارتفاع معین ثابت می ماند. با این حال، سطح اقیانوس های زمین، که ما آن را سطح دریا می نامیم، همچنین کف اقیانوسی از هوا است و هوا، بر خلاف آب، تراکم پذیر است.
فشار جزئی اکسیژن در جو با کاهش فشار هوا کاهش می یابد. بنابراین، تغییر فشار هوا در ارتفاع بالا دلیل اصلی کاهش مقدار اکسیژن می باشد که منجر به هیپوکسی هیپوباریک (HH) می شود. فشار اتمسفر و PaO2 با افزایش ارتفاع به روش لگاریتمی کاهش می یابد. PaO2 جوی ۱۵۹ میلی‌متر جیوه در سطح دریا و ۵۳ میلی‌متر جیوه در قله اورست است. این به معنای فشار ۳۰% در ارتفاع نزدیک به ۹۰۰۰ متری میباشد. سطح اکسیژن در قله دماوند ۵۰% ارتفاع سطح دریا است.
اثرات ارتفاع بالا
هنگامی که کوهنوردان در معرض ارتفاعات بالا قرار می گیرند، واکنش های متفاوتی را نسبت به اثرات ارتفاع تجربه می کنند. هر چه استرس هیپوکسیک بیشتر باشد، بدن زمان کمتری برای انطباق با آن دارد و اثرات نامطلوب ارتفاعات بیشتر می شود.
حداکثر اکسیژن مصرفی (VO۲ max)
VO2 max حداکثر ظرفیت بدن یک فرد برای انتقال و استفاده از اکسیژن در حین ورزش است که نشان دهنده آمادگی جسمانی فرد می باشد. این ظرفیت در بین افراد متفاوت است و با تمرین می توان آن را تا حدی ارتقا داد. ژنتیک نقش عمده‌ای در حداکثر اکسیژن مصرفی یک فرد دارد و وراثت می‌تواند ۲۵ تا ۵۰ درصد از تفاوت بین افراد را شکل دهد.
حداکثر اکسیژن مصرفی شروع به کاهش قابل توجهی در بالای ارتفاع ۱۶۰۰ متری می کند.و به ازای هر ۱۰۰۰ متر بالاتر از آن تقریباً ۸-۱۱٪ کاهش می یابد. در قله اورست، میانگین حداکثر اکسیژن مصرفی ۶۲ می‌تواند به ۱۵ میلی‌لیتر/کیلوگرم در دقیقه کاهش یابد. هر کسی که VO2 max کمتر از ۵۰mL/kg/min داشته باشد، برای زنده ماندن در قله اورست بدون اکسیژن کمکی کار آسانی نخواهد داشت.
از آنجایی که در ارتفاع، انتقال اکسیژن به عضلات فعال را کاهش می دهد، به ویژه در طول تمرین کل بدن، خستگی با نرخ‌های پایینتر کار رخ خواهد داد.
عضلات اسکلتی و وزن بدن
قرار گرفتن مداوم در معرض هیپوکسی شدید اثرات مضری بر ساختار عضلات دارد. هیپوکسی مزمن ارتفاع منجر به کاهش قابل توجهی در تراکم فیبر عضلانی می شود.به طور مشابه، کاهش حجم میتوکندری تا ۳۰٪ رخ می دهد. تغییرات در حجم میتوکندری با کاهش قابل توجهی در فعالیت آنزیم های مسئول متابولیسم اکسیداتیو هوازی و ظرفیت اکسیداتیو عضلانی همراه است و مشخص شده است که با قرار گرفتن در معرض ارتفاع به طور متوسط کاهش می یابند. در مقابل، پروتئین‌های دخیل در انتقال سلولی بی کربنات، پروتون‌ها و لاکتات‌ها هم در ماهیچه‌های اسکلتی و هم در گلبول‌های قرمز خون (RBCs) افزایش می‌یابند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض ارتفاع بالا که باعث کاهش حداکثر سرعت جذب O2 می شود، به عنوان دلیل اصلی کاهش سطح مقطع عضلانی شناخته شده است.
هیپوکسی همچنین باعث خستگی انقباضی دیافراگم و عضلات شکمی می شود که منجر به محدودیت عملکرد ورزشی در ارتفاعات بالا خواهد شد. کاهش مصرف غذا به دلیل از دست دادن اشتها، تغییر در پارامترهای غدد درون ریز کنترل کننده هموستاز، عدم تعادل انرژی دریافتی و مصرف، افزایش نرخ متابولیسم پایه و سطوح بالای فعالیت، اختلال در عملکرد روده، تغییر در ترکیب بدن شامل از دست دادن توده چربی یا از دست دادن توده عضلانی و کاهش آب بدن را منجر می شوند.
عملکرد ذهنی
ارتفاعات بیش از ۳۰۰۰ متر باعث ایجاد اختلالات فیزیولوژیکی و تغییرات نامطلوب در خلق و خو و عملکرد شناختی/حرکتی افراد غیر هم هوا می شود. مشخص است که قرار گرفتن در معرض ارتفاعات بالا می تواند اثرات نامطلوبی در مهارت های حرکتی، کارایی ذهنی و حالات خلقی ایجاد کند. اکثر افرادی که در ارتفاع ۴۰۰۰ متری کار می کنند، تعداد بیشتری از خطاهای حسابی، کاهش دامنه توجه و افزایش خستگی ذهنی را تجربه می کنند. حساسیت بینایی و شنوایی و حافظه کوتاه مدت تحت تأثیر قرار گرفتن در ارتفاع حدود ۲۵۰۰ متر می تواند تحت تاثیر قرار گیرد.
خواب
در ارتفاع، کاهش محتوای اکسیژن خون باعث بی ثباتی تنفس می شود، همراه با دوره های تنفس عمیق و سریع متناوب با آپنه مرکزی. این الگوی تنفسی تنفس دوره ای در ارتفاع بالا (PB) نامیده می شود. این بیماری حتی در افراد سالم در ارتفاعات بالای ۱۸۰۰ متری ممکن است رخ دهد، که می تواند منجر به اختلالات خواب با بیداری های مکرر و احساس کمبود هوا شود.
بیماری ارتفاع
در صورت عدم تطابق بدن با ارتفاعات ممکن است در معرض خطر عدم آسایش یا علایم خطرناک ناشی از تغییر ارتفاع قرار بگیرید. در این صورت بیماری ارتفاع رخ می دهد. این بیماری ممکن است به صورتهای زیر پدیدار شود:
- بیماری حاد ارتفاع
- ادم مغزی
- ادم ریوی
