ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΟΠΟΥΛΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΕΚΠΑ
ΤΟ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΕ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ STRESS
ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΜΕΓΑΛΟΥ ΥΨΟΜΕΤΡΟΥ
Η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου. Κατά την ελάττωση της ατμοσφαιρικής πίεσης η μερική πίεση του Οξυγόνου στον εισπνεόμενο αέρα υφίσταται ανάλογη μείωση, καθώς επίσης και η μερική πίεση του κυψελιδικού και αρτηριακού PO 2. ΥΠΟΞΑΙΜΙΑ
ΠΤΩΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΚΑΙ ΥΨΟΜΕΤΡΟ
ΠΤΩΣΗ PO 2 ΚΑΙ ΥΨΟΜΕΤΡΟ
Εγκλιματισμός σε χαμηλή ΡΟ 2 Όταν το άτομο παραμείνει σε μεγάλο υψόμετρο για μέρες, εβδομάδες ή και χρόνια, εγκλιματίζεται βαθμιαία στη χαμηλή ΡΟ 2, ώστε να προκαλούνται ολοένα και λιγότερες αρνητικές συνέπειες στο σώμα του και βαθμιαία να αποκαθίσταται η ικανότητά του για σωματική εργασία χωρίς την εμφάνιση υποξικών φαινομένων (υπνηλία, εξάντληση, διανοητικός και μυϊκός κάματος, κεφαλαλγία, ναυτία ή ευφορία).
Μηχανισμοί εγκλιματισμού 1) Μεγάλη αύξηση του αερισμού των πνευμόνων 2) Αύξηση του αριθμού των ερυθροκυττάρων 3) Αύξηση της ικανότητας διάχυσης των αερίων στους πνεύμονες 4) Αύξηση της αγγείωσης των ιστών 5) Αύξηση της ικανότητας των κυττάρων να χρησιμοποιούν Οξυγόνο παρά τη χαμηλή ΡΟ 2
Μεγάλη αύξηση του αερισμού των πνευμόνων Αμέσως μετά την έκθεση σε χαμηλή ΡΟ 2 προκαλείται υποξική διέγερση των αρτηριακών χημειοϋποδοχέων, η οποία αυξάνει τον κυψελιδικό αερισμό με μέγιστο όριο τις 1,65 φορές του φυσιολογικού ρυθμού. Έτσι το άτομο έχει τη δυνατότητα να ανεβαίνει σε μεγάλο υψόμετρο. Αν το άτομο παραμείνει στο μεγάλο υψόμετρο για μερικές μέρες, οι χημειοϋποδοχείς αυξάνουν προοδευτικά τον αερισμό των πνευμόνων στο πενταπλάσιο περίπου του φυσιολογικού.
Η άμεση αύξηση του αερισμού των πνευμόνων σε μεγάλο υψόμετρο προκαλεί την αποβολή από το σώμα μεγάλου ποσοστού CO 2, με αποτέλεσμα τη μείωση της ΡCO 2 και την αύξηση του ph. Και οι δύο αυτές μεταβολές αναστέλλουν το αναπνευστικό κέντρο στο εγκεφαλικό στέλεχος και επομένως ελαττώνουν την επίδραση της χαμηλής ΡO 2 που τείνει να διεγείρει την αναπνοή μέσω των περιφερικών αρτηριακών χημειοϋποδοχέων του καρωτιδικού βολβού και των αορτικών σωματίων. Κατά τη διάρκεια των επόμενων 2-5 ημερών η αναστολή αυτή ελαττώνεται, ώστε να απελευθερώνεται το αναπνευστικό κέντρο και να υπάρξει έτσι πλήρης και έντονη ανταπόκριση στην ενεργοποίηση των περιφερικών χημειοϋποδοχέων που οφείλεται στην υποξία, οπότε ο αερισμός αυξάνεται στο 5-πλάσιο του φυσιολογικού.
Αύξηση του αριθμού των ερυθροκυττάρων Η υποξία αποτελεί το κυριότερο ερέθισμα για αύξηση της παραγωγής των ερυθρών αιμοσφαιρίων, ώστε σε πλήρη εγκλιματισμό σε χαμηλή πίεση οξυγόνου ο αιματοκρίτης να ανέρχεται σε τιμές άνω του 60 και η αιμοσφαιρίνη στην τιμή των 20 g/dl περίπου. Επιπλέον, αυξάνεται και ο όγκος του αίματος συχνά μέχρι και 20 ως 30%, με αποτέλεσμα την αύξηση του ολικού ποσού αιμοσφαιρίνης του αίματος κατά 50% ή περισσότερο.
Αύξηση της ικανότητας διάχυσης των αερίων στους πνεύμονες Η αύξηση της ικανότητας διάχυσης των αερίων στους πνεύμονες μπορεί να αυξάνει έως το τριπλάσιο στην έντονη μυϊκή δραστηριότητα. Παρόμοια αύξηση παρατηρείται και σε αυξημένο υψόμετρο. Μέρος αυτής της αύξησης συμβαίνει λόγω της σημαντικής αύξησης του όγκου του πνευμονικού τριχοειδικού αίματος, το οποίο διαστέλλει τα τριχοειδή και επεκτείνει της επιφάνεια διαμέσου της οποίας το οξυγόνο διαχέεται στο αίμα. Ένα άλλο μέρος οφείλεται σε αύξηση του όγκου των πνευμόνων εξαιτίας της οποίας προκαλείται περαιτέρω επέκταση της επιφάνειας της κυψελιδικής μεμβράνης. Τέλος, ένα άλλο μέρος οφείλεται στην αύξηση της πνευμονικής αρτηριακής πίεσης, εξαιτίας της οποίας διοχετεύεται αίμα σε μεγαλύτερο από τον συνήθη αριθμό κυψελιδικών τριχοειδών και ιδιαίτερα στα ανώτερα τμήματα των πνευμόνων, τα οποία υπό τις συνήθεις συνθήκες έχουν μικρότερη αιμάτωση.
Αύξηση της αγγείωσης των ιστών Η καρδιακή παροχή αυξάνει συχνά μέχρι και 30% αμέσως μετά την άνοδο του ατόμου σε μεγάλο υψόμετρο συνήθως όμως επανέρχεται σε φυσιολογικά επίπεδα μέσα σε λίγες εβδομάδες καθώς ο αιματοκρίτης αυξάνει, κατά τρόπο ώστε το ποσό του οξυγόνου που μεταφέρεται στους ιστούς να παραμένει σε περίπου φυσιολογικά επίπεδα. Μια άλλη προσαρμογή της κυκλοφορίας είναι η αύξηση του αριθμού και του μεγέθους των τριχοειδών της συστηματικής κυκλοφορίας στους μη πνευμονικούς ιστούς, που χαρακτηρίζεται ως αυξημένη αγγειοβρίθεια.
Αύξηση της ικανότητας των ιστικών κυττάρων να χρησιμοποιούν Οξυγόνο παρά τη χαμηλή ΡΟ 2 Σε ζώα που διαμένουν σε υψόμετρα 13000 έως 17000 πόδια (3960-5200 m) τα μιτοχόνδρια και ορισμένα οξειδωτικά ενζυμικά συστήματα είναι αφθονότερα σε σύγκριση με άλλα ζώα του ίδιου είδους που διαβιούν σε υψόμετρο της επιφάνειας της θάλασσας. Γι αυτό το λόγο πιστεύεται ότι τα κύτταρα του εγκλιματισμένου ανθρώπου σε μεγάλο υψόμετρο, όπως και αυτά των προαναφερομένων ζώων μπορούν αν χρησιμοποιούν το Οξυγόνο αποδοτικότερα.
Ειδικές νόσοι σε μεγάλο υψόμετρο Οξεία νόσος των ορέων και πνευμονικό οίδημα σε μεγάλο υψόμετρο Ένα μικρό ποσοστό ατόμων που ανέρχονται ταχέως σε μεγάλο υψόμετρο εμφανίζουν οξεία νόσο των ορέων που μπορεί να οδηγήσει ακόμη και στο θάνατο, εφόσον δεν τους χορηγηθεί Οξυγόνο ή δε μεταφερθούν σε χαμηλότερο υψόμετρο. Η νόσος εκδηλώνεται μέσα σε λίγες ώρες έως και δύο περίπου μέρες μετά την άνοδο σε μεγάλο υψόμετρο. Συχνά, κατά αυτή τη νόσο παρατηρούνται δύο διαφορετικές εκδηλώσεις:
1. Οξύ (αγγειοκινητικό) εγκεφαλικό οίδημα Αυτό πιστεύεται ότι οφείλεται σε τοπικές αγγειοκινητικές διαταραχές των αγγείων του εγκεφάλου που προκαλείται από την υποξία. Αυξάνεται η ενδοτριχοειδική διήθηση υγρού προς τον εγκεφαλικό ιστό.
2. Οξύ (αγγειοκινητικό) πνευμονικό οίδημα Κυψελιδική υποξία Αγγειοκινητικές διαταραχές Αύξηση υδροστατικής πίεσης αγγείων Βλάβη ενδοθηλίου Αύξηση διαπερατότητας Εξαγγείωση υγρού στις κυψελίδες
Χρόνια νόσος των ορέων Σε μερικές περιπτώσεις ένα άτομο που παραμένει σε μεγάλο υψόμετρο για αρκετά μεγάλο διάστημα εμφανίζει τη χρόνια νόσο των ορέων στην οποία παρατηρούνται τα παρακάτω: 1) Η ολική μάζα των ερυθρών αιμοσφαιρίων και η τιμή του αιματοκρίτη αυξάνονται σε υπέρμετρο βαθμό 2) Η πνευμονική αρτηριακή πίεση αυξάνεται ακόμα παραπάνω από το φυσιολογικό αυξημένο επίπεδο στο οποίο φθάνει κατά τον εγκλιματισμό 3) Η δεξιά καρδιά υφίσταται μεγάλη αύξηση του μεγέθους της 4) Η περιφερική αρτηριακή πίεση αρχίζει να ελαττώνεται 5) Εμφανίζεται συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια 6) Συχνά ακολουθεί ο θάνατος εκτός αν το άτομο μεταφερθεί σε χαμηλότερο υψόμετρο
Τα αίτια όλης αυτής της σειράς των αντιδράσεων είναι πιθανώς τρία: 1) Η ολική μάζα των ερυθρών αιμοσφαιρίων γίνεται τόσο μεγάλη, ώστε η γλοιότητα του αίματος αυξάνεται σε επίπεδο πολλαπλάσιο του φυσιολογικού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον πραγματικό περιορισμό της αιμάτωσης των ιστών και τη συνακόλουθη ελάττωση της απόδοσης του Οξυγόνου στους ιστούς. 2) Τα πνευμονικά αρτηριόλια υφίστανται αγγειοσπασμό εξαιτίας της υποξίας. Επειδή όμως όλα τα αρτηρίδια υφίστανται αγγειοσυστολή, αφού όλες οι κυψελίδες βρίσκονται σε κατάσταση χαμηλής οξυγόνωσης, η πνευμονική αρτηριακή πίεση αυξάνεται υπέρμετρα και η δεξιά καρδιά καθίσταται ανεπαρκής. 3) Ο αγγειοσπασμός των κυψελιδικών αρτηριολίων προκαλεί εκτροπή μεγάλου μέρους της αιμάτωσης προς μη κυψελιδικά αγγεία των πνευμόνων με αποτέλεσμα την υπέρμετρη πνευμονική παράκαμψη της αιμάτωσης και τη συνακόλουθη αδυναμία οξυγόνωσης του αίματος, γεγονός που περιπλέκει το πρόβλημα Τα περισσότερα από αυτά τα άτομα ανανήπτουν σε λίγες μέρες ή εβδομάδες, εφόσον μετακινηθούν σε χαμηλότερο υψόμετρο