Bevezetés

A magas (<1500 m) és különösen a nagyon magas (>3500 m) vagy extrém (>5500 m) magasságokba gyorsan feljutó alföldi (<1500 m) lakosoknál fennáll a magaslati betegségek kialakulásának veszélye (Gallagher és Hackett, 2004) és fizikai és kognitív munkateljesítményük jelentős károsodását tapasztalják (Fulco et al., 1998). A magassági akklimatizáció egy sor fiziológiai alkalmazkodás, amely kompenzálja a környezeti oxigén csökkenését. A magassági akklimatizáció a legjobb stratégia az akut hegyibetegség (AMS) megelőzésére (Forgey, 2006), és lehetővé teszi az emberek számára, hogy az akklimatizált magasságnak megfelelő maximális fizikai és kognitív munkateljesítményt érjenek el (Fulco et al., 2000; Banderet et al., 2002). A magassági akklimatizáció indukálására ajánlott stratégia a fokozatos vagy szakaszos felemelkedés, amelynek első éjszakai alvási magassága nem haladja meg a 2400 m-t, a napi szintemelkedés pedig 300-600 m-re korlátozódik (Forgey, 2006). Sok hegymászó és túrázó számára azonban, akiknek szoros az időbeosztása, nem biztos, hogy elegendő idő áll rendelkezésre a megfelelő mértékű magassági akklimatizáció kialakításához. Például a Kilimandzsáró (5896 m) megmászása a leggyorsabb ajánlott 600 m/nap fokozatos emelkedési sebességet követve 2500 m felett (Hackett és Roach, 2001) 8 napot (6 mászónap és 2 pihenőnap) igényelne az akklimatizációhoz. Összehasonlításképpen, a csúcsra vezető népszerű kereskedelmi hegymászó útvonalon a viszonylag gyors feljutás csak 4-5 éjszakai alvást tartalmaz 2500 m felett. Az ilyen viszonylag gyors feljutást követő egyéneknél magas (∼75%) az akut hegyibetegség előfordulása, és csak 51-61%-uk éri el sikeresen a csúcsot (Karinen et al., 2008; Kayser et al., 2008, Davies et al., 2009). A magassághoz való akklimatizálódás e hegymászás megkezdése előtt valószínűleg csökkentené az AMS iránti fogékonyságot, javítaná a fizikai teljesítményt és növelné a csúcsra jutás sikerességét.

A magassági akklimatizálódást leggyakrabban >1500 m-es magasságban való folyamatos tartózkodás idézi elő, azonban az alacsonyan élő személyek számára a hegymászásra való indulást megelőző hónapokban vagy hetekben a nagy magasságban való folyamatos tartózkodás nem feltétlenül lehetséges. Egyes alacsonyan lakók számára lehetséges lehet egy alkalmi 1-2 napos kirándulás közepes vagy nagyobb magasságba. A kérdés az, hogy ez a fajta magassági előexpozíció nyújt-e bármilyen előnyt, és ha igen, mennyi ideig marad fenn az előny.

Az akklimatizáció helyett számos olyan gyógyszer áll rendelkezésre, amely hatékonyan csökkenti a magassági betegségre való fogékonyságot (Hackett és Roach, 2001). Azonban mindezeknek a gyógyszereknek (pl. acetazolamid, dexametazon és szildenafil) lehetséges mellékhatásai vannak, amelyek korlátozzák alkalmazásukat, és e gyógyszeres beavatkozások egyike sem javítja közvetlenül a fizikai munkateljesítményt. Valójában a legmagasabb ajánlott dózisban az acetazolamid csökkenti az állóképességi teljesítményt (Stager et al., 1990, Garske et al., 2003), így súlyosbítja a magasság okozta munkaképesség-csökkenést. Ezzel szemben az acetazolamid alacsonyabb dózisai >4000 m magasságban nem feltétlenül akadályozzák meg hatékonyan az AMS-t (Dumont et al., 2000). Így a magassági akklimatizáció továbbra is a legjobb megközelítés a magasság egészségre és az emberi teljesítményre gyakorolt káros hatásainak negligálására.

Az áttekintés célja, hogy röviden ismertesse a magassági akklimatizáció legfontosabb élettani adaptációit, értékelje a magassági előexpozíció előnyeit, és ajánlásokat adjon a magassági előexpozíció tervezéséhez és időzítéséhez a nagy magasságba való indulás előtt. A hipobárikus és normobárikus hipoxia közötti lehetséges különbségek és a jelen áttekintés terjedelmi korlátai miatt csak a valós vagy szimulált magasságnak való hipobárikus kitettséget tekintjük át a magassági akklimatizáció kiváltására.

A magassági akklimatizáció

A magassági akklimatizációról számos kiváló, átfogó áttekintés készült (Bisgard és Forster, 1996; Ward et al., 2000, Young és Reeves, 2002). Ebben az áttekintésben a magassági expozíció első néhány órája és napja között bekövetkező legfontosabb adaptációkra koncentrálunk.

A rendelkezésre álló bizonyítékok arra utalnak, hogy a 900 és 1500 m közötti magassági tartományban elérjük a hipobarikus hipoxia olyan fokát, amely serkenti a magassági akklimatizáció kialakulását (Kellogg 1968, Honigman et al., 1993, Reeves et al., 1993). A magassági akklimatizációt magában foglaló két kulcsfontosságú adaptáció a fokozott szellőzés és a teljes testvíz csökkenése, ami a plazmatérfogat csökkenését (azaz hemokoncentrációt) eredményezi. A magassághoz való ventilációs akklimatizációra jellemző a ventiláció, az artériás oxigénparciális nyomás és az oxigénszaturáció (Sao2) progresszív növekedése, valamint az artériás szén-dioxid parciális nyomás csökkenése az artériás pH normalizálódásával együtt a magaslati tartózkodás első 5-9 napja alatt (Bisgard és Forster, 1996). A szellőzés növekedésével párhuzamosan a vér oxigénszállító kapacitása a plazmatérfogat csökkenéséből eredő hemokoncentráció révén megnő (Hoyt és Honig, 1996). A megnövekedett szellőzés és a hemokoncentráció nettó eredménye az artériás oxigéntartalom közel normalizálódása a nagy magasságban való körülbelül 7 napos tartózkodás után (Sawka és mtsai., 2000). A ventilációs akklimatizáció felgyorsítható az acetazolamid nevű gyógyszerrel (Kronenberg és Cain, 1968).

A nagy magasságnak való akut kitettség növeli a szívfrekvenciát és a szív teljesítményét a szisztémás oxigénszállítás fenntartása érdekében (Mazzeo és mtsai., 1994). Ahogy az artériás oxigéntartalom a magassági akklimatizációval növekszik, mind a szívteljesítmény, mind a perifériás véráramlás visszatér a normális felé. Ez a véráramlás csökkenése hozzájárulhat a jobb edzéstűréshez azáltal, hogy csökkenti a szívmunkát és több diffúziós időt biztosít a szöveti oxigénkivonáshoz (Sawka és mtsai., 2000). Az akut magaslati expozíció hipoxiás pulmonális vazokonstrikciót okoz, ami megnövekedett pulmonális artériás nyomást eredményez, ami néhány egyénnél magaslati tüdőödémát (HAPE) okozhat (Gallagher és Hackett, 2004). Nemrégiben kimutattuk, hogy a ∼2200 m-en 6 napig tartó stagnálás jelentősen mérsékelte a tüdőartériás nyomás (PAP) emelkedését a későbbi, 4300 m-re történő közvetlen felemelkedés során (Baggish és mtsai., 2010), ami csökkentheti a HAPE kialakulásának kockázatát. Akklimatizációval megnövekszik a szénhidrátok szállítása és oxidációja a metabolikusan aktív szövetekben (Brooks et al., 1991). Így az oxigénszegény környezetben a szénhidrátok a preferált üzemanyagforrás (Fulco és mtsai., 2005).

A folyamatos magaslati tartózkodással csökken az edzés fiziológiai megterhelése, és a magaslati edzéstűrés javul az érkezéskor kezdetben tapasztaltakhoz képest (Horstman és mtsai., 1980; Fulco és mtsai., 2005). Ráadásul az akklimatizációval az AMS tünetei is enyhülnek (Gallagher és Hackett, 2004). Ha például az AMS-ben szenvedő egyének leállítják a további emelkedést, és a jelenlegi magasságukban pihennek, ∼80%-nál az AMS tünetei 2-7 nap alatt megszűnnek (Gallagher és Hackett, 2004), ahogy a hipoxiához való akklimatizálódás megtörténik. Ezek az eredmények csökkentik a kockázatot azáltal, hogy javítják az ítélőképességet, csökkentik a fáradtságot és a betegséget, és növelik a túra vagy a nagy magasságban történő feljutás sikeres befejezésének valószínűségét.

Az akklimatizáció magasságspecifikus; vagyis az egyik magasságban történő teljes akklimatizáció csak részleges akklimatizációt biztosít egy nagyobb magasságban. Az egy személy akklimatizálódásához szükséges idő az egyén fiziológiájának és a hipoxiás kihívás nagyságának függvénye, amelyet az elért magasság határoz meg (Reeves et al., 1993). A nemrégiben (>1 hónap) magassági akklimatizációval nem rendelkező egyéneknek van szükségük a legnagyobb fiziológiai kompenzációra, és így a leghosszabb időre az akklimatizálódáshoz. A mérsékelt vagy nagy magasságban tartózkodó egyének gyorsabban érik el a nagyobb magassághoz való akklimatizálódást (Muza et al., 2004). A nagy magasságoknak kitett emberek többsége esetében az akklimatizáció légzőszervi komponensének 70-80%-a 4-10 nap alatt történik meg, és a teljes akklimatizációjuk 80%-90%-a 2 hét és egy hónap között valósul meg (Purkayastha et al., 1995). A Pikes Peak laboratóriumunkban 4300 m-en mért számos akklimatizációs eredmény (fizikai és kognitív teljesítmény, AMS, Sao2 és pulzusszám) időbeli alakulását az 1. ábra szemlélteti.

Magassági deakklimatizáció

Az akklimatizáció megszerzése után mindaddig fennmarad, amíg az egyén a magasban marad, de az alacsonyabb magasságba való visszatérés után néhány nap és hét alatt elveszik. A magassági deakklimatizáció sebességét nem vizsgálták alaposan. Laboratóriumunk (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997) 16 napig akklimatizálta az alföldi lakosokat 4300 m-en, majd 7 napra visszavitte őket a tengerszintre. A tengerszinten töltött 8. napon felmentek 4300 m-re, hogy egy éjszakán át a hipobárkamránkban tartózkodjanak. Ezek a korábban akklimatizált alanyok megtartották a ventilációs akklimatizációjuk mintegy 50%-át, teljesen hiányzott az AMS, és a szubmaximális terhelés során csökkent fiziológiai terhelésük. Savourey és munkatársai (1996) egy olyan hegymászó csoportról számoltak be, akik 10 nappal a Mount Everest alaptábor elhagyása után visszatértek az alacsony magasságba; amikor hipobarikus kamrában 4500 m-en újra exponálták őket, a nyugalmi és a terheléses Sao2 még mindig jelentősen magasabb volt, mint az akklimatizáció előtt. Végül Sato és munkatársai (1992) a 3810 m-en tartózkodó alföldi lakosok hipoxiás ventilációs válaszát (HVR) mérték 5 napon keresztül 3810 m-en tartózkodva és 1 héten keresztül a tengerszintre való visszatérés után. A HVR a magasságban töltött 3. napra szignifikánsan megemelkedett, és a tengerszintre való visszatérés első 3 napján is emelkedett maradt. E vizsgálatok eredményeivel ellentétben azonban Richalet és munkatársai (2002) nem tapasztaltak csökkenést az AMS súlyosságában az első 2 nap alatt a nagyon magasan fekvő bányászoknál, akik 7 napot dolgoztak felváltva 3800-4600 m-en és 7 napot pihentek a tengerszinten. Mivel ez egy terepvizsgálat volt, más környezeti vagy munkával kapcsolatos tényezők semmissé tehettek bármilyen kedvező akklimatizációs hatást ezeknél a bányászoknál. Összességében a magassági deakklimatizációval kapcsolatos e közvetlen vizsgálatok eredményeinek többsége arra utal, hogy az akklimatizáció csökken az alacsony magasságra való leereszkedés után, de a jól akklimatizált egyéneknél legalább 1 hétig, a kevésbé fejlett akklimatizációval rendelkező egyéneknél pedig legalább 3 napig fennmarad.

Egy tanulmány közvetett bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a funkcionálisan hasznos akklimatizáció napokig vagy hetekig fennmarad. Schneider és munkatársai (2002) a Capanna Margheritára (4559 m) érkező hegymászóknál értékelték az AMS-t, és megvizsgálták az AMS számos megállapított kockázati tényezőjét. Azt találták, hogy az AMS-re való fogékonyság három független meghatározó tényezője az előzmények, az emelkedés sebessége és a magassági expozíciót megelőzően. Elégséges magassági előexpozíciónak tekintették az előző 2 hónapban 3000 m felett töltött 5 vagy több napot. Az ismert fogékonyságtól függetlenül mind a megfelelő magassági előexpozíció, mind a lassú emelkedés ∼50%-kal csökkentette az AMS előfordulását. Sajnos a kutatók nem határozták meg a magassági expozíciós profilokat vagy az előzetes expozíció időzítését a tényleges emelkedéshez és az AMS értékeléséhez képest. Végül lehetséges, hogy az AMS-ben szenvedő egyének abbahagyták a magashegyi hegymászást, és így az önszelekció révén a vizsgálatban szereplő hegymászó populáció nem tartalmazta az AMS-re nagymértékben hajlamos egyéneket. Összefoglalva, bár még mindig jelentős adathiányok vannak, a bizonyítékok túlnyomó része arra utal, hogy a magassági akklimatizáció az utolsó előzetes expozíciót követően napokig vagy néhány hétig fennáll.

Előtéri magassági akklimatizáció

A magassági akklimatizációnak két megközelítése van: folyamatos és szakaszos magassági expozíció. Számos bizonyíték van arra, hogy a mérsékelt és nagyobb magasságokban való folyamatos tartózkodás akklimatizációt idéz elő (Houston, 1955; Hansen et al., 1967; Houston és 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). Mindezekben a korábbi tanulmányokban azonban a nagyobb magasságba való további emelkedés közvetlenül a szakaszos vagy fokozatos, nagyobb magasságba való emelkedést követte. A korábban leírtak szerint a 4300 m-re jól akklimatizálódott alföldiek, akik 7 napra visszatértek alacsony magasságba, a 8. napon a 4300 m-re való visszatéréskor is megtartották az előnyös akklimatizációt (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997). A kedvező akklimatizáció időtartamáról a nagy magasság és az expozíció időtartamának más kombinációi esetében nincsenek publikált jelentések.

A magassági akklimatizáció kiváltható diszkontinuus vagy szakaszos magassági expozícióval (Muza, 2007). Számos bizonyíték van arra, hogy a szakaszos magassági expozíció valóban légúti akklimatizációt indukál (Nagasaka és Satake, 1969; Savourey et al., 1996; Chapman et al., 1998; Katayama et al., 1998; Rodriguez et al.., 2000; Ricart et al., 2000; Katayama et al., 2001; Beidleman et al., 2004) és javítja a munkateljesítményt (Roskamm et al., 1969; Terrados et al., 1988; Vallier et al., 1996; Beidleman et al., 2003; Beidleman et al., 2008). Csak egy tanulmány (Beidleman et al., 2004) vizsgálta az AMS-t szakaszos magassági expozíciót követően. Azt találtuk, hogy az AMS 4300 m-en közvetlenül a napi 4 órás napi 15 napos 4300 m-es expozíciót követően hiányzott. A magaslati edzés beiktatása nagy magasságban növelheti (Roskamm et al., 1969) vagy nem növelheti (Beidleman et al., 2003) a magaslati edzésteljesítmény javulását. E vizsgálatok többségében a “kedvező” akklimatizáció értékelésére az utolsó előzetes expozíciót követő 24 órán belül került sor. Ennélfogva ezeknek a kedvező adaptációknak a tartóssága nem ismert. Ráadásul e vizsgálatok többsége hipobarikus kamrákat használt, és az expozíciót nagyon nagy magasságban (>4000 m) végezték, amelyet az alacsonyan élő egyének a természetes környezetben nem könnyen érhetnek el. Nincsenek publikált tanulmányok egy valószínűbb magassági expozíciót megelőző forgatókönyv hatékonyságáról, amely 2 vagy több héten keresztül ismétlődő hétvégi magaslati tartózkodásokat alkalmazna. A viszonylag könnyen elérhető 2200 m-es magasságban például az első 2 napon belül (azaz egy hétvégén) jelentős légúti akklimatizáció alakul ki (Beidleman és mtsai., 2009). Az azonban, hogy ez a fokú akklimatizáció mennyi ideig tart fenn a leereszkedés után, nem ismert.

Végezetül, a korábban leírtaknak megfelelően Schneider és munkatársai (2002) úgy találták, hogy elegendő magassági előexpozíciót jelent a megelőző 2 hónapban 3000 m felett töltött 5 vagy több nap. Mivel azonban nem vizsgálták a magassági előexpozíció időzítését a tényleges feljutáshoz és az AMS értékeléséhez képest, lehetséges, hogy ezek az előexpozíciók közelebb történtek a tényleges feljutáshoz, mint amit a 2 hónapos előexpozíciós időszak feltételez.

Javaslatok

A korlátozott adatok miatt nehéz végleges ajánlásokat adni a hatékony magassági akklimatizáció kialakítására az előexpozíciós (folyamatos vagy szakaszos) protokollok segítségével. Ezenkívül az emelkedés tervezett üteme és a későbbi utazás végső magassága diktálja, hogy milyen mértékű magassági akklimatizációra kell törekedni az emelkedésre való indulás előtt. Például a szélsőséges magasságokba, például a Kilimandzsáróra (5896 m) való gyors feljutást tervező egyéneknek több akklimatizációra lenne szükségük, mint a Pacific Crest Trail mentén való túrát tervező egyéneknek, ahol a csúcs magassága 4009 m. Ezért az alábbi iránymutatásokat csak feltételesnek kell tekinteni, és inkább általános, mint konkrét iránymutatásként kell alkalmazni.

A 900 és 1500 m közötti magasságban vagy afölött tartózkodó egyének valószínűleg a hipoxiás inger nagyságával arányos akklimatizációs fokot fejlesztettek ki. Így a nagyobb magasságba való feljutáskor valószínűleg arányosan csökken az AMS kialakulására való fogékonyságuk, és a fizikai munkateljesítmény hipoxia okozta csökkenését is mérséklik. A 900-1500 m alatt lakó egyének esetében bizonyos fokú magassági akklimatizálódást idéznek elő a magashegyi utazást megelőző hetekben a nagy magasságnak való gyakori kitettséggel. Jól ismert, hogy a mérsékelt (>1500 m) vagy nagy (>2400 m) magasságban való 1-2 napos folyamatos tartózkodás és a napi 1,5-4 órás >4000 m-es expozíció során bizonyos fokú légúti akklimatizáció alakul ki. Bizonyított, hogy a nagy magasságba való feljutást megelőző 2 hónapon belül 5 vagy több nap 3000 m felett jelentősen csökkenti az AMS-t. Általában a kialakult magassági akklimatizáció mértéke arányos az elért magassággal és az expozíció időtartamával. Minél nagyobb a magassági akklimatizáció mértéke, annál hosszabb ideig tart a funkcionálisan hasznos akklimatizáció a leszálláskor. Határozott bizonyítékok hiányában azonban a nagy magasságba való felszállást az utolsó magassági előexpozíciót követően a lehető leghamarabb kell tervezni.

Feljelentések

A szerzőknek nincsenek összeférhetetlenségi vagy pénzügyi kötelezettségeik, amelyekről be kellene számolniuk. Nyilvános közzétételre jóváhagyva; a terjesztés korlátlan. A jelen kiadványban szereplő nézetek, vélemények és/vagy megállapítások a szerzők sajátjai, és nem tekinthetők a Hadügyminisztérium hivatalos álláspontjának, politikájának vagy határozatának, kivéve, ha más dokumentáció ezt jelzi. A kereskedelmi szervezetekre és kereskedelmi nevekre való hivatkozások ebben a jelentésben nem jelentik a Hadügyminisztérium hivatalos jóváhagyását vagy jóváhagyását a szervezetek termékeinek vagy szolgáltatásainak.