Vierter Teil
ERYTHROPOIETIN (EPO), FAKTOR INDUZIERT DURCH HYPOSIE (HIF) UND HYPERTILATION
EPO ist seit langem als physiologischer Regulator der Produktion roter Blutkörperchen anerkannt. Es wird hauptsächlich in der Niere als Reaktion auf Hypoxie und Kobaltchlorid produziert.
Die meisten Zellen, die Hypoxie ausgesetzt sind, befinden sich in einem Ruhezustand, wodurch die mRNA-Synthese um etwa 50-70% reduziert wird. Einige Gene, wie der durch Hypoxie induzierte Faktor, werden stattdessen stimuliert.
HIF ist ein Protein, das im Zellkern enthalten ist und eine grundlegende Rolle bei der Gentranskription als Reaktion auf Hypoxie spielt. Es ist in der Tat ein Transkriptionsfaktor, der für die an der hypoxischen Reaktion beteiligten Proteine kodiert und für die Synthese von Erythropoetin von grundlegender Bedeutung ist.
Unter hypoxischen Bedingungen ist der Sauerstoffsensor-Signalweg (für viele Zellen wird Cytochrom aa3 dargestellt) blockiert, daher steigt der HIF an. Die Ereignisse, die nach dem Sensor stattfinden, um die Expression des EPO-Gens zu aktivieren, erfordern eine neue Proteinsynthese und die Produktion spezifischer Transkriptionsfaktoren. Die Transkription des EPO-Gens auf dem Chromosom beginnt im Zellkern.
Die Hyperventilation erfolgt in Ruhe bereits bei ca. 3400 m (proportional zur erreichten Höhe). Akute Hypoxie stimuliert Chemorezeptoren (insbesondere Glomas carotis), die empfindlich auf die Senkung von PO2 im arteriellen Blut reagieren und die Beatmung um bis zu 65% steigern können.
Nach einigen Tagen in großer Höhe stellt sich die sogenannte "beatmungsbedingte Akklimatisation" ein, die durch eine deutliche Zunahme der pulmonalen Beatmung in Ruhe gekennzeichnet ist.
Körperliche Betätigung sowohl bei akuter als auch bei chronischer Hypoxie führt zu einer deutlich höheren Hyperventilation als auf Meereshöhe. Die Ursache liegt in einer Zunahme der Aktivität der Chemorezeptoren und Atmungszentren, die durch den verringerten Partialdruck von O2 verursacht wird.
Schließlich ist anzumerken, dass die Energiekosten der Lungenbeatmung aufgrund von Hyperventilation in der Höhe zunehmen. Tatsächlich wurde in Studien von Mognoni und La Fortuna aus dem Jahr 1985 in Höhenlagen zwischen 2300 und 3500 m festgestellt, dass die Energiekosten für die Lungenbeatmung 2, 4- bis 4, 5-mal höher waren als auf Meereshöhe (bei gleichem Aufwand) ).
Der Durchschnittswert des Blut-pH unter normoxischen Bedingungen beträgt 7, 4. Die Hyperventilation, die beim Aufstieg in großer Höhe auftritt und zusätzlich die Menge an Sauerstoff erhöht, die den Geweben zur Verfügung steht, führt zu einer erhöhten Abgabe von Kohlendioxid mit dem Ausatmen. Der dadurch bedingte Abfall der CO2-Blutkonzentration führt zu einer Verschiebung des Blut-pH-Werts in Richtung Alkalinität und steigt auf Werte von 7, 6 (respiratorische Alkalose).
Der Blut-pH-Wert wird durch die Blutkonzentration von Bicarbonat-Ionen [HCO3-] beeinflusst, die die körpereigene alkalische Reserve darstellen. Um die Atemalkalose auszugleichen, erhöht der Körper während der Akklimatisierung die Ausscheidung von Bicarbonat-Ionen mit dem Urin, wodurch sich die Blut-pH-Werte wieder normalisieren. Dieser Mechanismus der Kompensation der Atemalkalose, die bei der perfekt akklimatisierten Person auftritt, hat zur Folge, dass die alkalische Reserve, also die Pufferkraft des Blutes gegenüber beispielsweise der während des Trainings produzierten Milchsäure, verringert wird. Es ist in der Tat bekannt, dass bei Akklimatisierten die "Milchkapazität" erheblich abnimmt.
Nach etwa 15 Tagen in großer Höhe steigt die Konzentration der roten Blutkörperchen im zirkulierenden Blut (Poliglobulia) allmählich an, je ausgeprägter die Höhe ist, und erreicht nach etwa 6 Wochen die Maximalwerte. Dieses Phänomen ist ein weiterer Versuch des Körpers, die negativen Auswirkungen der Hypoxie auszugleichen. Tatsächlich bewirkt der verringerte Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut eine erhöhte Sekretion des Hormons Erythropoetin, das das Knochenmark dazu anregt, die Anzahl der roten Blutkörperchen zu erhöhen, damit das in ihnen enthaltene Hämoglobin eine größere Menge von Erythropoetin aufnehmen kann O2 zu Stoffen. Zusätzlich nehmen mit den roten Blutkörperchen auch die Hämoglobinkonzentration [Hb] und der Wert des Hämatokrits (Hct) zu, dh das prozentuale Volumen der Blutkörperchen im Verhältnis zu ihrem flüssigen Anteil (Plasma). Der Anstieg der Hämoglobinkonzentration [Hb] ist der Reduktion von PO2 entgegengesetzt und kann bei längeren Aufenthalten in großer Höhe um 30-40% ansteigen.
Sogar die O2-Sättigung von Hämoglobin ändert sich mit der Höhe und reicht von einer Sättigung von etwa 95% auf Meereshöhe bis zu 85% zwischen 5000 und 5500 m Höhe. Diese Situation führt zu ernsthaften Problemen beim Sauerstofftransport zu den Geweben, insbesondere während der Muskelarbeit.
Unter dem Anreiz einer akuten Hypoxie steigt die Herzfrequenz, um mit einer höheren Anzahl von Schlägen pro Minute die geringere Verfügbarkeit von Sauerstoff zu kompensieren, während der systolische Bereich abnimmt (dh die Menge an Blut, die das Herz bei jedem Schlag pumpt, nimmt ab). Bei chronischer Hypoxie kehrt die Herzfrequenz zu normalen Werten zurück.
Die maximale Belastungsherzfrequenz erfährt aufgrund der akuten Hypoxie eine begrenzte Abnahme und wird kaum von der Höhe beeinflusst. Beim akklimatisierten Probanden hingegen ist die maximale Belastungsherzfrequenz proportional zur erreichten Körpergröße stark reduziert.
Bsp .: MAX. Kraftaufwand auf Meereshöhe: 180 Schläge pro Minute
MAX FC Leistung bei 5000 m: 130-160 Schläge pro Minute
Der systemische Blutdruck zeigt einen vorübergehenden Anstieg der akuten Hypoxie, während die Werte bei der akklimatisierten Person denen auf Meereshöhe ähneln.
Hypoxie scheint eine direkte Wirkung auf die Lungenarterienmuskulatur auszuüben, die eine Vasokonstriktion und einen signifikanten Anstieg des arteriellen Drucks im Lungenbezirk verursacht.
Die Auswirkungen der Flughöhe auf den Stoffwechsel und die Leistungsfähigkeit lassen sich nicht leicht abschätzen. Tatsächlich sind verschiedene Variablen zu berücksichtigen, die sich auf einzelne Merkmale beziehen (z. B. Alter, Gesundheitszustand, Verweilzeit, Trainingsbedingungen und Höhengewohnheiten). Art der sportlichen Aktivität) und Umweltbedingungen (z. B. Höhe der Region, in der die Dienstleistung erbracht wird, klimatische Bedingungen).
Bezüglich der Auswirkungen auf den Energiestoffwechsel kann gesagt werden, dass Hypoxie eine Einschränkung sowohl auf der Ebene aerober als auch anaerober Prozesse verursacht. Tatsächlich ist bekannt, dass sowohl bei akuter als auch bei chronischer Hypoxie die maximale aerobe Kraft (VO2max) mit zunehmender Höhe proportional abnimmt. Bis zu einer Höhe von etwa 2500 m verbessert sich die sportliche Leistung bei einigen sportlichen Leistungen, wie dem 100-m-Lauf und dem 200-m-Lauf, oder bei Start- oder Springprüfungen (bei denen aerobe Prozesse nicht beeinträchtigt werden) geringfügig. Dieses Phänomen hängt mit der Verringerung der Luftdichte zusammen, die eine leichte Energieeinsparung ermöglicht.
Die Milchsäurekapazität ändert sich nach maximaler Anstrengung bei akuter Hypoxie nicht in Bezug auf den Meeresspiegel. Nach der Akklimatisation zeigt sich eine deutliche Abnahme, wahrscheinlich aufgrund der Abnahme der Pufferkraft des Organismus bei chronischer Hypoxie. Unter diesen Bedingungen würde die Ansammlung von Milchsäure, die durch maximale körperliche Betätigung verursacht wird, zu einer übermäßigen Versauerung des Organismus führen, die durch die verringerte alkalische Reserve aufgrund der Akklimatisierung nicht gepuffert werden könnte.
Im Allgemeinen erfordern Ausflüge bis 2000 m über dem Meeresspiegel keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen für Personen mit guter Gesundheit und guter Ausbildung. Bei besonders anspruchsvollen Ausflügen lohnt es sich, am Vortag die Höhe zu erreichen, um dem Körper eine minimale Anpassung an die Höhe zu ermöglichen (was zu Tachykardie und mäßiger Tachypnoe führen kann), um körperliche Aktivität ohne übermäßige Ermüdung zu ermöglichen.
Wenn man Höhen zwischen 2000 und 2700 m erreichen möchte, unterscheiden sich die zu beachtenden Vorsichtsmaßnahmen nicht wesentlich von den vorherigen, es empfiehlt sich lediglich eine etwas längere Anpassungszeit (2 Tage) vor Beginn einer Exkursion oder in Alternativ können Sie den Ort schrittweise erreichen, möglicherweise mit Ihren eigenen physischen Ressourcen, indem Sie die Wanderung von einer Höhe aus beginnen, die derjenigen nahe kommt, in der Sie sich normalerweise aufhalten.
Wenn Sie anspruchsvolle mehrtägige Ausflüge in Höhenlagen zwischen 2700 und 3200 m ü.M. unternehmen, müssen Sie die Aufstiege in mehrere Tage unterteilen und einen Aufstieg auf die maximale Höhe programmieren, gefolgt von einem Wiedereinstieg in niedrigere Höhenlagen.
Das Tempo des Gehens während der Exkursionen muss konstant und von geringer Intensität sein, um Phänomene des frühen Einsetzens von Müdigkeit aufgrund der Ansammlung von Milchsäure zu vermeiden.
Wir müssen auch immer bedenken, dass es selbst in Höhen über 2300 m praktisch unmöglich ist, Trainingseinheiten mit der gleichen Intensität wie auf Meereshöhe zu unterstützen, und mit zunehmender Höhe die Intensität der Übungen proportional verringert. In Höhen um 4000 m können Langläufer beispielsweise Trainingslasten um die 40% von VO2 max aushalten, verglichen mit denen auf Meereshöhe, die um die 78% von VO2 max liegen. Bei mehrtägigen anspruchsvollen Wanderungen über 3200 m empfiehlt es sich, sich für einen Zeitraum von wenigen Tagen bis zu einer Woche in einer Höhe von weniger als 3000 m aufzuhalten und sich zu akklimatisieren, um die auftretenden körperlichen Probleme zu vermeiden oder zumindest zu verringern durch Hypoxie.
Es ist notwendig, sich auf die Exkursion mit einer Ausbildung vorzubereiten, die der Intensität und Schwierigkeit der Exkursion angemessen ist, um die eigene Sicherheit und die der Begleitpersonen sowie die der Retter nicht zu gefährden.
Der Berg ist eine außergewöhnliche Umgebung, in der es möglich ist, viele Aspekte zu erleben und sich einzigartigen und persönlichen Erlebnissen zu überlassen, wie z. B. der innigen Befriedigung, mit eigenen Mitteln magische Orte durchquert und erreicht zu haben und eine herrliche natürliche Umgebung zu genießen, weit weg von Chaos und Verschmutzung. der Städte.
Am Ende einer anstrengenden Exkursion lassen uns die Gefühle des Wohlbefindens und der Gelassenheit, die uns begleiten, die Nöte, die Unannehmlichkeiten und die Gefahren vergessen, mit denen wir manchmal konfrontiert waren.
Es ist immer zu beachten, dass die Risiken in den Bergen mit den besonderen und extremen Eigenschaften der Umgebung selbst (Höhe, Klima, geomorphologische Eigenschaften) multipliziert werden können. Daher müssen einfache Waldspaziergänge oder anspruchsvolle Wanderungen immer entsprechend und im Verhältnis zu den Bedingungen geplant werden körperliche Verhältnisse und die technische Vorbereitung jedes Teilnehmers, verantwortungsbewusstes Organisieren und Weglassen unnötiger Wettkämpfe.
Insgesamt zeigen die Studien daher, dass es nach der Akklimatisierung zu einem signifikanten Anstieg von Hämoglobin (Hb) und Hämatokrit (Hct) kommt, den beiden einfachsten und am häufigsten untersuchten Parametern. Wenn wir jedoch ins Detail gehen, stellen wir fest, dass die Ergebnisse nicht eindeutig sind, sowohl aufgrund der unterschiedlichen verwendeten Protokolle als auch aufgrund des Vorhandenseins von "verwirrenden" Faktoren. Es ist zum Beispiel bekannt, dass die Akklimatisierung zu Hypoxie eine Verringerung des Plasmavolumens (VP) und folglich eine relative Erhöhung der Hct-Werte verursacht. Dieser Vorgang kann auf einen Verlust von Proteinen aus dem Plasma, eine Erhöhung der Kapillarpermeabilität, eine Dehydratisierung oder eine Erhöhung der Diuresidiuresi zurückzuführen sein. Darüber hinaus kommt es bei körperlicher Anstrengung zu einer Umverteilung des VP, die aufgrund eines Anstiegs des osmotischen Gewebedrucks und eines höheren hydrostatischen Kapillardrucks vom Gefäßbett zum Muskelinterstitium übergeht. Diese beiden Mechanismen deuten darauf hin, dass bei Athleten, die sich bereits in großer Höhe eingewöhnt haben, das Plasmavolumen bei anstrengenden Hypoxieübungen erheblich reduziert werden kann.
Der hypoxische Stimulus (natürlich oder künstlich) von ausreichender Dauer erzeugt daher eine reale Zunahme der Masse der roten Blutkörperchen, wenn auch mit einer gewissen individuellen Variabilität. Um die Leistung zu verbessern, ist es jedoch wahrscheinlich, dass andere periphere Anpassungen auftreten, beispielsweise eine größere Fähigkeit des Muskelgewebes, Sauerstoff zu extrahieren und zu verwenden. Diese Aussage gilt sowohl für sitzende Probanden als auch für Sportler, sofern sie es schaffen, mit einer angemessenen Arbeitsbelastung zu trainieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Exposition gegenüber anderen als den üblichen klimatischen Bedingungen eine Belastung für den Organismus darstellt. Die Höhenlage ist nicht nur für den Bergsteiger eine Herausforderung, sondern auch für den Physiologen und den Arzt.
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Herausgegeben von: Lorenzo Boscariol
