Высотная гипоксия

Высотная гипоксия является прямым следствием экспоненциального снижения барометрического давления при наборе высоты от уровня моря. Считается, что атмосферное давление понижается в среднем на 1 мм рт. ст. на 10,5 м набора высоты.

С увеличением высоты и снижением барометрического давления снижается парциальное давление О₂ атмосферного воздуха, вдыхаемого воздуха, альвеолярного воздуха, артериальной крови и сатурация гемоглобина О₂.

Поскольку концентрация О₂ в тропосфере (нижнем слое атмосферы) постоянна и составляет 20,93 %, парциальное давление О₂ в окружающем воздухе можно вычислить умножив 0,2093 на соответствующее барометрическое давление. На уровне моря РО₂ составляет 159,1 мм рт. ст. ( 0, 2093 x 760 мм рт. ст.), а на высоте г. Эверест — 52,9 мм рт. ст.

Снижение поступления О₂ из атмосферного воздуха приводит к гипоксемии — уменьшению содержания О₂ в артериальной крови. Насыщение гемоглобина кислородом уменьшается. Несмотря на то что весь кислородный каскад организма функционирует в силу перепадов давления О₂, которое уменьшается по мере продвижения кислорода к периферии организма, снижение парциального давления О₂ атмосферного воздуха воздействует только на первый этап этого каскада — поступление кислорода из атмосферы. Организм, оказавшийся в условиях гипоксемии, реагирует различными компенсаторными реакциями (табл. 1).

Таблица 1

Высота над уровнем моря	Сопутствующие физиологические изменения
Промежуточная (1500–2500 м)	Начинают наблюдаться физиологические изменения. Насыщение гемоглобина кислородом более 96–92 %. Горная болезнь возможна, но развивается редко.
Большая (2500–3500 м)	Горная болезнь развивается при быстром наборе высоты. Насыщение гемоглобина кислородом менее 90 %.
Очень большая (3500–5500 м)	Горная болезнь обычное явление. Насыщение гемоглобина кислородом 80–65 %. Выраженная гипоксемия при физической нагрузке.
Экстремальная (> 5500 м)	Выраженная гипоксемия в покое. Прогрессивное ухудшение состояния, несмотря на акклиматизацию. Долговременное выживание невозможно.

Вышеприведенная классификация в целом соответствует динамике содержания О₂ в артериальной крови и сопутствующим ей физиологическим изменениям. На высотах до 1500 м над уровнем моря, которые считаются низкогорьем, насыщение гемоглобина кислородом у здорового человека выше 96 % и какие либо физиологические проявления возникают только при существенной физической нагрузке. На умеренных высотах — до 2500 м над уровнем моря насыщение гемоглобина кислородом остается выше 92 %, поэтому проявления действия высоту умеренны и быстро проходят. На большой высоте — до 4300 м над уровнем моря насыщение гемоглобина О₂ находится на нисходящей, но пока еще пологой части кривой диссоциации оксигемоглобина со снижением его величины до 75–80 %. От 4300 до 5500 м над уровнем моря насыщение гемоглобина О₂ находится на нисходящей крутой части кривой диссоциации оксигемоглобина, когда любое незначительное снижение парциального давления О₂ будет приводить к выраженному уменьшения насыщения гемоглобина кислородом. Это соответствует очень большим высотам, на которых наличие горной болезни скорее правило. чем исключение.

Однако и экстремальная высота неоднородна. Если на высоте в пределах 7500 м при правильной акклиматизации человек может находиться в течение нескольких дней, то возможность пребывания выше 8000 м — в т. н. «зоне смерти» ограничивается часами.

Термин «зона смерти» впервые был применен швейцарским врачом Э. Висс-Дюнантом (Edouard Wyss-Dunant) в 1952 году в книге «The mountain world» для обозначения высоты, где содержание кислорода недостаточно для человеческой жизнедеятельности. Обычно таковыми признаются высоты более 8000 м (на высоте г. Эверест PO₂ в артериальной крови 28–30 мм рт. ст.), где человек может находиться лишь непродолжительное время.

Множество случаев гибели восходителей было вызвано эффектами зоны смерти, либо прямо (утрата жизненных функция), либо опосредованно (принятие неправильных решений в условиях стресса, физическая слабость, приведшая к несчастным случаям).

В зоне смерти человеческий организм акклиматизироваться не может, и даже кратковременное существование без вспомогательного кислорода невозможно. Однако некоторые ученые существование зоны смерти оспаривают, на основании того факта, что у некоторых пациентов с хронической горной болезнью показатели PO₂ в артериальной крови сходны с таковыми у восходителей на вершине Эвереста.

Факторы, усугубляющие действие высотной гипоксии:

• снижение температуры окружающей среды. С увеличением высоты над уровнем моря температура снижается (0,6°/100 м набора высоты). Организм реагирует на охлаждение разнообразными защитными реакциями (спазм периферических сосудов, дрожь и т. д.), что в конечном итоге ведет к увеличению потребности в кислороде и усугублении гипоксии в условиях недостатка кислорода в окружающей атмосфере. Повреждающее действие низких температур усугубляется сильными ветрами, практически постоянно присутствующими на высоте, и атмосферными осадками;
• снижение влажности с набором высоты. Сухость воздуха приводит к увеличению потери жидкости организмом при дыхании, а также вследствие увеличения испарения, что приводит к уменьшению объема циркулирующей крови и ухудшению кровообращения (т. е. страдает гемодинамический компонент доставки кислорода);
• интенсивная физическая нагрузка. Интенсивная физическая работа требует увеличения доставки кислорода, что проблематично в условиях гипоксии. Кроме того, она увеличивает потери жидкости организмом за счет потоотделения и потерь с дыханием. Результирующие гемодинамические изменения усугубляют гипоксию;
• снижение поступления воды. В условиях высокогорья, особенно в зоне снега питьевой режим участников восхождения вынужденно изменяется. Поступление воды существенно уменьшается (трудности получения, экономия горючего), что усугубляет гиповолемию;
• влияние широты местности. Широко распространено мнение, что в чем ближе горный район расположен к экватору, тем легче переносится подъем на высоту. Источник этого мнения обнаружить не удалось. Объяснить такую реакцию с позиций изменений атмосферного давления не представляется возможным. Вдоль экватора расположен пояс низкого давления, на 30–40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления, на 60–70° — зоны низкого давления, в приполярных областях — области высокого давления. Таким образом, наиболее популярные у восходителей горные регионы находятся в зоне 30–40° северной широты. Эверест — 27^o59'17”, Эльбрус — 43^o20'45”, пик Исмоила Сомони (бывш. п. Сталина, бывш. п. Коммунизма — 38^o55'). Вероятно, впечатление о лучшей переносимости высотной гипоксии в южных районах возникло во время первых экспедициях в Гималаях, когда длительный подъем до базовых лагерей способствовал развитию акклиматизации. Даже сейчас на то, чтобы достичь базовый лагерь под Эверестом требуется около 4–5 дней, тогда как в Альпах на высоте 4500 м над уровнем моря можно оказаться в течение нескольких часов. Известны также данные о частоте возникновении горной болезни в одном и том же районе (в частности, на Гавайских островах), из которых следует, что ее частота и выраженность существенно возрастают с увеличением темпа восхождения.