Introduction

Matalan maan (<1500 m) asukkaat, jotka nousevat nopeasti korkeisiin (>2400 m) ja erityisesti hyvin korkeisiin (>3500 m) tai äärimmäisiin (>5500 m) korkeuksiin, ovat vaarassa sairastua korkean paikan sairauteen (Gallagher ja Hackett, 2004) ja kokea huomattavaa fyysisen ja kognitiivisen työsuorituksen heikkenemistä (Fulco ym., 1998). Korkeusakklimatisaatio on sarja fysiologisia mukautuksia, joilla kompensoidaan ympäristön hapen vähenemistä. Korkeusakklimatisaatio on paras strategia akuutin vuoristotaudin (AMS) ehkäisemiseksi (Forgey, 2006), ja sen avulla ihmiset voivat saavuttaa parhaan mahdollisen fyysisen ja kognitiivisen työsuorituksen siinä korkeudessa, johon heidät on aklimatisoitu (Fulco ym., 2000; Banderet ym., 2002). Asteittainen tai vaiheittainen nousu, jossa ensimmäisen yön yöpymiskorkeus on enintään 2400 metriä ja päivittäinen korkeusnousu rajoitetaan 300-600 metriin, on suositeltava strategia korkeusakklimatisaation käynnistämiseksi (Forgey, 2006). Monilla kiipeilijöillä ja retkeilijöillä, joilla on tiukka aikataulu, voi kuitenkin olla liian vähän aikaa kehittää riittävä korkeusakklimatisaatioaste. Esimerkiksi Kilimanjaro-vuoren (5896 m) nousu, jossa noudatetaan nopeinta suositeltua porrastettua nousuvauhtia, joka on 600 metriä päivässä yli 2500 metrin korkeudessa (Hackett ja Roach, 2001), vaatisi akklimatisaatioon 8 päivää (6 kiipeilypäivää ja 2 lepopäivää). Vertailun vuoksi mainittakoon, että suositulla kaupallisella huipulle johtavalla kiipeilyreitillä suhteellisen nopeaan nousuun sisältyy vain 4 tai 5 yöpymisvuorokautta yli 2500 metrin korkeudessa. Tällaista suhteellisen nopeaa nousua noudattavilla henkilöillä esiintyy paljon (∼75 %) akuuttia vuoristotautia, ja vain 51-61 % pääsee onnistuneesti huipulle (Karinen ym., 2008; Kayser ym., 2008, Davies ym., 2009). Korkeuteen akklimatisoituminen ennen tämän kiipeämisen aloittamista todennäköisesti vähentäisi alttiutta AMS:lle, parantaisi fyysistä suorituskykyä ja lisäisi huipulle pääsyn onnistumista.

Korkeuteen akklimatisoituminen saadaan aikaan tavallisimmin jatkuvalla altistumisella >1500 m:n korkeudessa.>1500 m:n korkeudessa eläville henkilöille jatkuva oleskelu korkealla korkeudessa kiipeilyreissulle lähtöä edeltävien kuukausien tai viikkojen aikana ei kuitenkaan välttämättä ole mahdollista. Joillekin matalalla asuville voi olla mahdollista tehdä satunnaisia 1- tai 2-päiväisiä matkoja keskikorkeuksiin tai korkeammille paikoille. Kysymys kuuluukin, onko tällaisesta korkeusaltistusta edeltävästä altistumisesta hyötyä, ja jos on, kuinka kauan hyöty säilyy.

Akklimatisaation sijasta on saatavilla useita lääkkeitä, jotka vähentävät tehokkaasti alttiutta sairastua korkeanpaikankorkeuteen (Hackett ja Roach, 2001). Kaikilla näillä lääkkeillä (esim. asetatsolamidilla, deksametasonilla ja sildenafiililla) on kuitenkin mahdollisia haittavaikutuksia, jotka rajoittavat niiden käyttöä, eikä mikään näistä lääkkeellisistä interventioista paranna suoraan fyysistä työsuoritusta. Itse asiassa suurimmalla suositellulla annoksella asetatsolamidi vähentää kestävyyssuorituskykyä (Stager ym., 1990, Garske ym., 2003), mikä pahentaa korkeuden aiheuttamaa työtehon heikkenemistä. Sitä vastoin pienemmät asetatsolamidiannokset eivät välttämättä ehkäise tehokkaasti AMS:ää korkeuksissa >4000 m (Dumont ym., 2000). Näin ollen korkeuteen akklimatisoituminen on edelleen paras tapa kumota korkeuden haitalliset vaikutukset terveyteen ja ihmisen suorituskykyyn.

Tämän katsauksen tarkoituksena on kuvata lyhyesti korkeuteen akklimatisoitumisen keskeisiä fysiologisia sopeutumismuotoja, arvioida korkeuteen akklimatisoitumista edeltävästä altistumisesta saatava hyöty ja antaa suosituksia korkeuteen akklimatisoitumista edeltävän altistumisen suunnittelemiseksi ja ajoittamiseksi ennen korkeille korkeuksille suuntautuvalle matkalle lähtöä. Hypobaarisen ja normobaarisen hypoksian välisten mahdollisten erojen ja tämän katsauksen pituusrajoitusten vuoksi tarkastellaan vain hypobaarisen altistumisen käyttöä todelliselle tai simuloidulle korkeudelle korkeuteen akklimatisaation aikaansaamiseksi.

Korkeuteen akklimatisoituminen

Korkeuteen akklimatisoitumisesta on useita erinomaisia, kattavia katsauksia (Bisgard ja Forster, 1996; Ward ym., 2000, Young ja Reeves, 2002). Tässä katsauksessa keskitymme tärkeimpiin sopeutumisiin, jotka tapahtuvat korkeusaltistuksen ensimmäisten tuntien tai päivien aikana.

Saatavilla olevat todisteet viittaavat siihen, että 900-1500 metrin korkeusalueella saavutetaan hypobaarisen hypoksian aste, joka stimuloi korkeusakklimatisaation kehittymistä (Kellogg 1968, Honigman ym., 1993, Reeves ym., 1993). Kaksi keskeistä sopeutumista, joihin korkeusakklimatisaatio kuuluu, ovat lisääntynyt ventilaatio ja kehon kokonaisveden määrän väheneminen, mikä johtaa plasmatilavuuden pienenemiseen (eli hemokonsentraatioon). Korkeuteen sopeutumiselle on ominaista ventilaation, valtimoveren hapen osapaineen ja happisaturaation (Sao2) asteittainen lisääntyminen sekä valtimoveren hiilidioksidin osapaineen lasku ja valtimoveren pH:n normalisoituminen ensimmäisten 5-9 vuorokauden aikana korkealla oleskelun jälkeen (Bisgard ja Forster, 1996). Samanaikaisesti ventilaation lisääntymisen kanssa veren hapenkuljetuskapasiteetti kasvaa plasmatilavuuden pienenemisestä johtuvan hemokonsentraation vuoksi (Hoyt ja Honig, 1996). Lisääntyneen ventilaation ja hemokonsentraation nettotuloksena valtimoiden happipitoisuus lähes normalisoituu noin seitsemän vuorokauden korkealla oleskelun jälkeen (Sawka ym., 2000). Ventilatorista akklimatisaatiota voidaan nopeuttaa asetatsolamidi-lääkkeellä (Kronenberg ja Cain, 1968).

Akuutti altistuminen suurelle korkeudelle lisää syketaajuutta ja sydämen minuuttitilavuutta systeemisen hapensaannin ylläpitämiseksi (Mazzeo ym., 1994). Kun valtimon happipitoisuus kasvaa korkeuteen sopeutumisen myötä, sekä sydämen teho että perifeerinen verenkierto palautuvat kohti normaalia. Tämä verenkierron väheneminen voi osaltaan parantaa rasituksen sietokykyä vähentämällä sydämen työtä ja antamalla enemmän diffuusioaikaa kudosten hapenottoon (Sawka ym., 2000). Akuutti altistuminen suurelle korkeudelle aiheuttaa hypoksista keuhkovaskonstriktiota, mikä johtaa keuhkovaltimopaineen nousuun, joka voi joillakin yksilöillä aiheuttaa suurten korkeuksien keuhkoödeeman (HAPE, high altitude pulmonary edema) (Gallagher ja Hackett, 2004). Olemme hiljattain osoittaneet, että ∼2200 metrin korkeudessa 6 päivän ajan tapahtuva porrastus vaimensi merkittävästi keuhkovaltimopaineen (PAP) nousua myöhemmässä suorassa nousussa 4300 metriin (Baggish ym., 2010), mikä saattaa vähentää HAPE:n kehittymisen riskiä. Akklimatisaation myötä hiilihydraattien kuljetus ja hapettuminen metabolisesti aktiivisissa kudoksissa lisääntyy (Brooks ym., 1991). Siten vähähappisessa ympäristössä hiilihydraatit ovat ensisijainen polttoainelähde (Fulco ym., 2005).

Jatkuvan korkealla asumisen myötä liikunnan aiheuttama fysiologinen rasitus vähenee ja liikunnan sietokyky korkealla paranee verrattuna siihen, mitä se oli alun perin saapuessa (Horstman ym., 1980; Fulco ym., 2005). Lisäksi AMS:n oireet lievittyvät akklimatisaation myötä (Gallagher ja Hackett, 2004). Jos esimerkiksi AMS:ään sairastuneet henkilöt lopettavat nousun ja lepäävät nykyisellä korkeudellaan, ∼80 %:lla AMS-oireet häviävät 2-7 päivän kuluessa (Gallagher ja Hackett, 2004), kun akklimatisoituminen hypoksiaan on tapahtunut. Nämä tulokset vähentävät riskiä parantamalla arvostelukykyä, vähentämällä väsymystä ja sairastumista sekä lisäämällä todennäköisyyttä suorittaa vaellus tai nousu onnistuneesti korkealla.

Aklimatisoituminen on korkeuskohtaista; toisin sanoen täysi akklimatisoituminen yhdessä korkeudessa antaa vain osittaisen akklimatisoitumisen suurempaan korkeuteen. Aika, jonka henkilö tarvitsee akklimatisoitumiseen, riippuu yksilön fysiologiasta ja hypoksisen haasteen suuruudesta, joka määritellään saavutetun korkeuden mukaan (Reeves et al., 1993). Henkilöt, joilla ei ole viimeaikaista (>1 kk) korkeuteen sopeutumista, tarvitsevat suurimmat fysiologiset kompensaatiot ja siten pisimmän ajan akklimatisoitumiseen. Kohtalaisilla tai suurilla korkeuksilla asuvat yksilöt saavuttavat akklimatisaation korkeampaan korkeuteen nopeammin (Muza ym., 2004). Useimmilla korkeille paikoille altistuvilla ihmisillä 70-80 prosenttia akklimatisoitumisen hengityskomponentista tapahtuu 4-10 päivässä, ja 80-90 prosenttia yleisestä akklimatisoitumisesta tapahtuu 2 viikosta kuukauteen (Purkayastha et al., 1995). Pikes Peak -laboratoriossamme 4300 metrin korkeudessa mitattujen useiden akklimatisaatiotulosten (fyysinen ja kognitiivinen suorituskyky, AMS, Sao2 ja syke) ajallinen kulku on havainnollistettu kuvassa 1.

Korkeusakklimatisaatio

Hankittuaan akklimatisaatio säilyy niin kauan kuin yksilö pysyttelee korkealla, mutta se häviää muutamasta päivästä viikkoihin sen jälkeen, kun hän on palannut alemmille korkeuksille. Akklimatisoitumisnopeutta ei ole tutkittu hyvin. Laboratoriossamme (Lyons ym., 1995; Muza ym., 1995; Beidleman ym., 1997) akklimatisoitiin alankojen asukkaita 4300 metrin korkeudessa 16 päivän ajan ja palautettiin heidät sitten merenpinnan tasolle 7 päiväksi. Kahdeksantena päivänä merenpinnan tasolla ne nousivat 4300 metrin korkeuteen ja altistuivat yön yli hypobaarisessa kammiossamme. Nämä aiemmin akklimatisoidut koehenkilöt säilyttivät noin 50 prosenttia ventilaatioakklimatisaatiostaan, heiltä puuttui kokonaan AMS, ja heidän fysiologinen rasituksensa oli vähentynyt submaksimaalisen liikunnan aikana. Savourey ja kollegat (1996) raportoivat ryhmästä kiipeilijöitä, jotka palasivat matalaan korkeuteen 10 päivää sen jälkeen, kun he olivat lähteneet Mount Everestin perusleiristä; kun heidät altistettiin uudelleen 4500 metrin korkeudelle hypobaarisessa kammiossa, lepo- ja rasitus-Sao2-arvot olivat edelleen huomattavasti korkeammat kuin ennen akklimatisaatiota. Lopuksi Sato ja kollegat (1992) mittasivat hypoksisen ventilaatiovasteen (HVR) alangon asukkailta viiden päivän ajan asuttuaan 3810 metrin korkeudessa ja yhden viikon ajan palattuaan merenpinnan tasolle. HVR oli merkittävästi koholla kolmantena päivänä korkealla ja pysyi koholla kolmena ensimmäisenä päivänä takaisin merenpinnan tasolla. Toisin kuin näiden tutkimusten tulokset, Richalet ja kollegat (2002) eivät kuitenkaan havainneet AMS:n vaikeusasteen vähenemistä ensimmäisten kahden päivän aikana hyvin korkealla korkealla kaivostyöläisillä, jotka työskentelivät vuorotellen 7 päivää 3800-4600 metrin korkeudessa ja lepäsivät 7 päivää merenpinnan tasolla. Koska kyseessä oli kenttätutkimus, muut ympäristöön tai työhön liittyvät tekijät ovat saattaneet mitätöidä mahdolliset suotuisat akklimatisaatiovaikutukset näillä kaivostyöläisillä. Kaiken kaikkiaan suurin osa näiden suorien korkeusakklimatisaatiotutkimusten tuloksista viittaa siihen, että akklimatisaatio vähenee laskeuduttuaan alhaiseen korkeuteen, mutta säilyy vähintään viikon ajan hyvin akklimatisoituneilla henkilöillä ja vähintään kolme päivää henkilöillä, joiden akklimatisaatio on heikommin kehittynyt.

Yksi tutkimus antaa epäsuoraa näyttöä siitä, että toiminnallisesti hyödyllinen akklimatisaatio säilyy päiviä tai viikkoja. Schneider ja kollegat (2002) arvioivat AMS:ää Capanna Margheritaan (4559 m) saapuvilla kiipeilijöillä ja tutkivat useita AMS:n vakiintuneita riskitekijöitä. He havaitsivat, että kolme riippumatonta AMS-alttiutta määrittävää tekijää olivat aiempi historia, nousunopeus ja altistumista edeltävä korkeus. Riittävän korkeusaltistuksen määriteltiin tarkoittavan vähintään viittä päivää yli 3000 metrin korkeudessa edeltävien kahden kuukauden aikana. Riippumatta tunnetusta alttiudesta sekä riittävä altistuminen ennen korkeuteen nousua että hidas nousu vähensivät AMS:n esiintyvyyttä ∼50 %. Valitettavasti tutkijat eivät määritelleet korkeusaltistusprofiileja tai altistusta edeltävän altistuksen ajoitusta suhteessa varsinaiseen nousuun ja AMS:n arviointiin. On myös mahdollista, että henkilöt, joilla on ollut AMS-oireita, lopettivat kiipeilyn korkeilla paikoilla, ja näin ollen tämän tutkimuksen kiipeilijäpopulaatio ei sisältänyt henkilöitä, joilla on suuri alttius sairastua AMS:ään. Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka merkittäviä tietopuutteita on edelleen olemassa, valtaosa todistusaineistosta viittaa siihen, että korkeusakklimatisaatio jatkuu päivistä useisiin viikkoihin viimeisen altistumista edeltävän altistuksen jälkeen.

Korkeusakklimatisaatio

Korkeusakklimatisaatiota edeltävässä Altitude Acclimatization

Korkeusakklimatisaatiota edeltävässä Altitude Acclimatization-menetelmässä käytetään kahta eri lähestymistapaa: jatkuvaa korkeusakklimatisaatiota (Continuous Altitude Exposure Altitude Acclimatization) ja jaksottaista korkeusaltistusta. On runsaasti näyttöä siitä, että jatkuva oleskelu kohtalaisissa ja suuremmissa korkeuksissa aiheuttaa akklimatisaatiota (Houston, 1955; Hansen et al., 1967; Houston ja Dickinson, 1975; Evans et al., 1976; Hackett et al., 1976; Stamper et al., 1980; Purkayastha et al., 1995; Beidleman et al., 2009; Fulco et al., 2009; Baggish et al., 2010). Kaikissa näissä aiemmissa tutkimuksissa nousu korkeammalle korkeudelle tapahtui kuitenkin välittömästi vaiheittaisen tai asteittaisen nousun jälkeen. Kuten aiemmin on kuvattu, 4300 metriin hyvin akklimatisoituneet alankomaalaiset, jotka palasivat matalalle 7 päiväksi, säilyttivät hyödyllisen akklimatisaation palatessaan 4300 metriin 8. päivänä (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997). Hyödyllisen akklimatisaation kestosta ei ole julkaistuja raportteja muiden korkeuden ja altistumisen keston yhdistelmien osalta.

Korkeuteen akklimatisaatio voidaan saada aikaan epäjatkuvalla tai ajoittaisella korkeusaltistuksella (Muza, 2007). On runsaasti näyttöä siitä, että jaksoittainen korkeusaltistus indusoi hengitystieakklimatisaatiota (Nagasaka ja Satake, 1969; Savourey ym., 1996; Chapman ym., 1998; Katayama ym., 1998; Rodriguez ym …, 2000; Ricart ym., 2000; Katayama ym., 2001; Beidleman ym., 2004) ja parantavat työsuoritusta (Roskamm ym., 1969; Terrados ym., 1988; Vallier ym., 1996; Beidleman ym., 2003; Beidleman ym., 2008). Vain yhdessä tutkimuksessa (Beidleman ym., 2004) on tutkittu AMS:ää ajoittaisen korkeusaltistuksen jälkeen. Havaitsimme, että AMS:ää ei esiintynyt 4300 metrin korkeudessa välittömästi 15 päivän päivittäisen 4 tunnin altistumisen jälkeen 4300 metrin korkeudessa. Liikuntaharjoittelun sisällyttäminen korkealla voi (Roskamm ym., 1969) tai ei voi (Beidleman ym., 2003) lisätä liikuntasuorituskyvyn paranemista korkealla. Suurimmassa osassa näistä tutkimuksista ”hyödyllisen” akklimatisaation arviointi tehtiin 24 tunnin kuluessa viimeisestä esialtistuksesta. Näin ollen näiden hyödyllisten sopeutumisten pysyvyyttä ei tunneta. Lisäksi useimmissa näistä tutkimuksista käytettiin hypobaarisia kammioita, ja altistukset tapahtuivat hyvin korkeilla korkeuksilla (>4000 m), joita matalalla asuvat henkilöt eivät voi helposti saavuttaa luonnollisessa ympäristössä. Ei ole olemassa julkaistuja tutkimuksia todennäköisemmän korkeusaltistusta edeltävän skenaarion tehokkuudesta, jossa käytetään viikonloppumatkoja korkealla sijaitseviin korkeisiin paikkoihin kahden tai useamman viikon ajan. Esimerkiksi suhteellisen helposti saavutettavassa 2200 metrin korkeudessa kahden ensimmäisen päivän (eli viikonlopun) aikana tapahtuu merkittävä hengitystieakklimatisaatio (Beidleman ym., 2009). Ei kuitenkaan tiedetä, kuinka kauan tämä akklimatisaatioaste jatkuu laskeutumisen jälkeen.

Loppujen lopuksi, kuten aiemmin on kuvattu, Schneider ja kollegat (2002) totesivat, että riittävä korkeusaltistus oli viisi tai useampia yli 3000 metrin korkeudessa vietettyjä päiviä edeltävien kahden kuukauden aikana. Koska korkeudelle altistumista edeltävän altistumisen ajankohtaa suhteessa varsinaiseen nousuun ja AMS:n arviointiin ei kuitenkaan arvioitu, on mahdollista, että nämä altistumista edeltävät altistumiset tapahtuivat lähempänä varsinaista nousua kuin mitä kahden kuukauden altistumista edeltävä aika antaa ymmärtää.

Suositukset

Vähäiset tiedot huomioon ottaen on vaikea antaa lopullisia suosituksia tehokkaan korkeuteen sopeutumisen kehittämiseksi altistumista edeltävillä (jatkuvilla tai jaksoittaisilla) pöytäkirjoilla. Lisäksi suunnitellun nousunopeuden ja myöhemmän matkan lopullisen korkeuden perusteella määräytyy se, minkä asteinen korkeusakklimatisaatio olisi pyrittävä saavuttamaan ennen nousuun lähtöä. Esimerkiksi henkilöt, jotka suunnittelevat nopeaa nousua äärimmäisiin korkeuksiin, kuten Kilimanjarolle (5896 m), tarvitsevat enemmän akklimatisaatiota kuin henkilöt, jotka suunnittelevat vaellusta pitkin Pacific Crest -polkua, jossa huipun korkeus on 4009 m. Näin ollen seuraavia ohjeita on pidettävä alustavina, ja niitä on käytettävä pikemminkin yleisinä kuin yksityiskohtaisina ohjeistuksina.

Henkilöt, jotka asuvat 900-1500 m:n korkeudessa tai sen yläpuolella, ovat luultavasti kehittäneet akklimatisoitumisen asteen, joka on verrannollinen hypoksisen ärsykkeen voimakkuuteen. Näin ollen heidän noustessaan korkeammalle he todennäköisesti kokevat, että alttius sairastua AMS:ään vähenee samassa suhteessa, ja he myös lieventävät hypoksian aiheuttamaa fyysisen työsuorituksen heikkenemistä. Alle 900-1500 metrin korkeudessa asuville henkilöille aiheutuu jonkinasteinen korkeusakklimatisaatio, kun he altistuvat usein korkeille paikoille viikkojen aikana ennen korkeille paikoille suuntautuvaa matkaa. On hyvin tiedossa, että jonkinasteinen hengitystieakklimatisaatio kehittyy 1-2 päivän yhtäjaksoisessa oleskelussa kohtalaisessa (>1500 m) tai korkeassa (>2400 m) korkeudessa ja päivittäisessä 1,5-4 tunnin altistumisessa >4000 m:n korkeudessa. On näyttöä siitä, että 5 tai useampi 3000 m:n yläpuolella vietetty päivä kahden viimeisen kuukauden aikana ennen korkeaan korkeuteen nousua vähentää AMS:ää merkittävästi. Yleensä korkeuteen sopeutumisen aste on verrannollinen saavutettuun korkeuteen ja altistumisen kestoon. Mitä suurempi korkeusakklimatisaatio on, sitä pidempään toiminnallisesti hyödyllinen aklimatisaatio jatkuu laskeuduttaessa. Lopullisen näytön puuttuessa nousu korkealle olisi kuitenkin suunniteltava mahdollisimman pian viimeisen korkeusaltistuksen jälkeen.

Paljastukset

Tekijöillä ei ole eturistiriitoja tai taloudellisia sidonnaisuuksia raportoitavana. Hyväksytty julkaistavaksi; jakelu on rajoittamatonta. Tämän julkaisun sisältämät näkemykset, mielipiteet ja/tai havainnot ovat kirjoittajien näkemyksiä, mielipiteitä ja/tai havaintoja, eikä niitä pidä tulkita armeijaministeriön viralliseksi kannaksi, politiikaksi tai päätökseksi, ellei sitä ole merkitty muulla dokumentaatiolla. Tässä raportissa olevat viittaukset kaupallisiin organisaatioihin ja kauppanimiin eivät merkitse sitä, että armeijaministeriö virallisesti tukisi tai hyväksyisi kyseisten organisaatioiden tuotteita tai palveluja.