Introduzione

I residenti di pianura (<1500 m) che salgono rapidamente ad altitudini elevate (>2400 m) e soprattutto molto elevate (>3500 m) o estreme (>5500 m) sono a rischio di sviluppare malattie da alta quota (Gallagher e Hackett, 2004) e di subire una sostanziale compromissione delle loro prestazioni lavorative fisiche e cognitive (Fulco et al., 1998). L’acclimatazione all’altitudine è una serie di aggiustamenti fisiologici che compensano la riduzione dell’ossigeno ambientale. L’acclimatazione all’altitudine è la migliore strategia per la prevenzione del mal di montagna acuto (AMS) (Forgey, 2006) e permette alle persone di raggiungere le massime prestazioni fisiche e cognitive possibili per l’altitudine a cui sono acclimatate (Fulco et al., 2000; Banderet et al., 2002). Un’ascesa graduale o a tappe con una prima notte di sonno a non più di 2400 m e un guadagno giornaliero limitato a 300-600 m è la strategia raccomandata per l’induzione dell’acclimatazione all’altitudine (Forgey, 2006). Tuttavia, per molti scalatori e trekker con un programma serrato, potrebbe non esserci tempo sufficiente per sviluppare un adeguato grado di acclimatazione all’altitudine. Per esempio, un’ascesa del monte Kilimanjaro (5896 m) seguendo il più veloce tasso di salita graduata raccomandato di 600 m/giorno sopra i 2500 m (Hackett e Roach, 2001) richiederebbe 8 giorni (6 di arrampicata e 2 di riposo) per l’acclimatazione. In confronto, su una popolare via di arrampicata commerciale verso la vetta, l’ascesa relativamente veloce include solo 4 o 5 notti di sonno sopra i 2500 m. Gli individui che seguono questa ascesa relativamente rapida sperimentano un’alta incidenza (∼75%) di mal di montagna acuto e solo il 51% – 61% raggiunge con successo la vetta (Karinen et al., 2008; Kayser et al., 2008, Davies et al., 2009). L’acclimatazione all’altitudine prima di iniziare questa scalata potrebbe probabilmente diminuire la suscettibilità all’AMS, migliorare le prestazioni fisiche e aumentare il successo in vetta.

L’acclimatazione all’altitudine è più comunemente indotta dall’esposizione continua ad altitudini >1500 m. Tuttavia, per le persone che vivono a bassa quota, nei mesi o nelle settimane precedenti la partenza per un viaggio di arrampicata, il soggiorno continuo ad alta quota potrebbe non essere possibile. Per alcuni residenti a bassa quota, un viaggio occasionale di 1 o 2 giorni a un’altitudine moderata o superiore può essere possibile. La domanda è se questo tipo di pre-esposizione all’altitudine fornisce qualche beneficio e, in caso affermativo, per quanto tempo il beneficio persiste.

Al posto dell’acclimatazione, sono disponibili diversi farmaci che diminuiscono efficacemente la suscettibilità alla malattia da altitudine (Hackett e Roach, 2001). Tuttavia, tutti questi farmaci (ad esempio, acetazolamide, desametasone e sildenafil) hanno potenziali effetti avversi che ne limitano l’uso, e nessuno di questi interventi farmaceutici migliora direttamente le prestazioni fisiche sul lavoro. Infatti, al più alto dosaggio raccomandato, l’acetazolamide diminuisce le prestazioni di resistenza (Stager et al., 1990, Garske et al., 2003), esacerbando così il deterioramento del lavoro indotto dall’altitudine. Al contrario, dosaggi inferiori di acetazolamide possono non prevenire efficacemente l’AMS ad altitudini >4000 m (Dumont et al., 2000). Pertanto, l’acclimatazione all’altitudine rimane il miglior approccio per negare gli effetti dannosi dell’altitudine sulla salute e le prestazioni umane.

Lo scopo di questa recensione è quello di fornire una breve descrizione dei principali adattamenti fisiologici di acclimatazione all’altitudine, per valutare il beneficio della pre-esposizione all’altitudine, e di fornire raccomandazioni per la pianificazione e la tempistica pre-esposizione all’altitudine prima di partire per un soggiorno ad alta quota. A causa delle possibili differenze tra ipossia ipobarica e normobarica e delle limitazioni sulla lunghezza di questa revisione, solo l’uso di esposizioni ipobariche ad altitudini reali o simulate per indurre l’acclimatazione all’altitudine viene rivisto.

Acclimatazione all’altitudine

Ci sono molte eccellenti e complete recensioni sull’acclimatazione all’altitudine (Bisgard e Forster, 1996; Ward et al., 2000, Young e Reeves, 2002). Questa revisione si concentrerà sugli adattamenti chiave che si verificano nelle prime ore o giorni di esposizione all’altitudine.

Le prove disponibili suggeriscono che nell’intervallo di altitudine da 900 a 1500 m viene raggiunto un grado di ipossia ipobarica che stimola lo sviluppo dell’acclimatazione all’altitudine (Kellogg 1968, Honigman et al., 1993, Reeves et al., 1993). Due adattamenti chiave che comprendono l’acclimatazione all’altitudine sono l’aumento della ventilazione e la diminuzione dell’acqua corporea totale, con conseguente riduzione del volume plasmatico (cioè l’emoconcentrazione). L’acclimatazione ventilatoria all’altitudine è caratterizzata da aumenti progressivi della ventilazione, della pressione parziale dell’ossigeno arterioso e della saturazione di ossigeno (Sao2) e da un calo della pressione parziale dell’anidride carbonica arteriosa insieme alla normalizzazione del pH arterioso durante i primi 5-9 giorni di permanenza ad alta quota (Bisgard e Forster, 1996). In concomitanza con l’aumento della ventilazione, la capacità del sangue di trasportare ossigeno viene aumentata dall’emoconcentrazione derivante dalla riduzione del volume plasmatico (Hoyt e Honig, 1996). Il risultato netto dell’aumento della ventilazione e dell’emoconcentrazione è una quasi normalizzazione del contenuto di ossigeno arterioso dopo circa 7 giorni di permanenza ad alta quota (Sawka et al., 2000). L’acclimatazione ventilatoria può essere accelerata dal farmaco acetazolamide (Kronenberg e Cain, 1968).

L’esposizione acuta all’alta quota aumenta la frequenza cardiaca e la gittata cardiaca per mantenere la fornitura sistemica di ossigeno (Mazzeo et al., 1994). Quando il contenuto di ossigeno arterioso aumenta con l’acclimatazione all’altitudine, sia la portata cardiaca che il flusso sanguigno periferico tornano alla normalità. Questa diminuzione del flusso sanguigno può contribuire a migliorare la tolleranza all’esercizio riducendo il lavoro cardiaco e consentendo più tempo di diffusione per l’estrazione di ossigeno dai tessuti (Sawka et al., 2000). L’esposizione acuta all’alta quota causa vasocostrizione polmonare ipossica, con conseguente aumento della pressione arteriosa polmonare che può, in pochi individui, portare all’edema polmonare d’alta quota (HAPE) (Gallagher e Hackett, 2004). Recentemente, abbiamo dimostrato che l’acclimatazione a ∼2200 m per 6 giorni ha significativamente attenuato l’aumento della pressione arteriosa polmonare (PAP) durante la successiva ascesa diretta a 4300 m (Baggish et al., 2010), che può ridurre il rischio di sviluppare HAPE. Con l’acclimatazione, c’è un aumento del trasporto e dell’ossidazione dei carboidrati nei tessuti metabolicamente attivi (Brooks et al., 1991). Così, in un ambiente a basso contenuto di ossigeno, i carboidrati sono la fonte di combustibile preferita (Fulco et al., 2005).

Con la permanenza continua in altitudine, lo sforzo fisiologico dell’esercizio si riduce, e la tolleranza all’esercizio in altitudine migliora rispetto a quella iniziale all’arrivo (Horstman et al., 1980; Fulco et al., 2005). Inoltre, i sintomi di AMS diminuiscono con l’acclimatazione (Gallagher e Hackett, 2004). Per esempio, se gli individui afflitti da AMS interrompono l’ulteriore ascesa e si riposano alla loro attuale altitudine, per ∼80% i sintomi dell’AMS si risolvono in 2-7 giorni (Gallagher e Hackett, 2004) con l’acclimatazione all’ipossia. Questi risultati riducono il rischio migliorando la capacità di giudizio, diminuendo la fatica e la malattia, e aumentando la probabilità di completare con successo un trekking o un’ascesa ad alta quota.

L’acclimatazione è specifica dell’altitudine; cioè, l’acclimatazione completa a un’altitudine conferisce solo un’acclimatazione parziale a un’altitudine superiore. La quantità di tempo necessaria a una persona per acclimatarsi è una funzione della fisiologia dell’individuo e della grandezza della sfida ipossica, definita dall’altitudine raggiunta (Reeves et al., 1993). Gli individui senza acclimatazione recente (>1 mese) all’altitudine richiedono le maggiori compensazioni fisiologiche e quindi il tempo più lungo per acclimatarsi. Gli individui che risiedono ad altitudini moderate o alte raggiungeranno l’acclimatazione ad un’altitudine più alta più rapidamente (Muza et al., 2004). Per la maggior parte delle persone esposte ad alta quota, il 70-80% della componente respiratoria dell’acclimatazione avviene in 4-10 giorni, e l’80-90% dell’acclimatazione complessiva si compie entro 2 settimane – un mese (Purkayastha et al., 1995). Il corso del tempo per diversi risultati di acclimatazione (prestazioni fisiche e cognitive, AMS, Sao2, e frequenza cardiaca) misurati nel nostro laboratorio Pikes Peak a 4300 m sono illustrati in Fig. 1.

Deacclimatazione all’altitudine

Una volta acquisita, l’acclimatazione viene mantenuta finché l’individuo rimane in altitudine, ma si perde in pochi giorni o settimane dopo il ritorno a quote inferiori. Il tasso di deacclimatazione altitudine si verifica non è stato ben studiato. Il nostro laboratorio (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997) ha acclimatato residenti di pianura a 4300 m per 16 giorni e poi li ha riportati al livello del mare per 7 giorni. Il giorno 8 a livello del mare, sono saliti a 4300 m per un’esposizione notturna nella nostra camera ipobarica. Questi soggetti precedentemente acclimatati hanno mantenuto circa il 50% della loro acclimatazione ventilatoria, erano completamente privi di AMS, e avevano un minore sforzo fisiologico durante l’esercizio submassimale. Savourey e colleghi (1996) hanno riferito di un gruppo di scalatori tornati a bassa quota 10 giorni dopo aver lasciato il campo base dell’Everest; quando sono stati riesposti a 4500 m in una camera ipobarica, la Sao2 a riposo e durante l’esercizio era ancora significativamente più alta di quella precedente all’acclimatazione. Infine, Sato e colleghi (1992) hanno misurato la risposta ventilatoria ipossica (HVR) in residenti di pianura per 5 giorni di residenza a 3810 m e per 1 settimana al ritorno al livello del mare. La HVR era significativamente elevata dal terzo giorno in altitudine e rimase elevata nei primi 3 giorni di ritorno al livello del mare. Tuttavia, contrariamente ai risultati di questi studi, Richalet e colleghi (2002) non hanno osservato alcuna diminuzione della gravità dell’AMS durante i primi 2 giorni ad altissima quota in minatori che alternavano 7 giorni di lavoro a 3800-4600 m e 7 giorni di riposo a livello del mare. Poiché questo era uno studio sul campo, altri fattori ambientali o legati al lavoro possono aver negato qualsiasi effetto benefico di acclimatazione in questi minatori. Nel complesso, la maggior parte dei risultati di questi studi diretti di deacclimatazione dell’altitudine suggeriscono che l’acclimatazione diminuisce dopo la discesa a bassa quota, ma si mantiene per almeno 1 settimana in individui ben acclimatati e per almeno 3 giorni in individui con acclimatazione meno sviluppata.

Uno studio fornisce prove indirette che l’acclimatazione funzionalmente utile persiste per giorni o settimane. Schneider e colleghi (2002) hanno valutato l’AMS negli scalatori che arrivano alla Capanna Margherita (4559 m) e hanno esaminato diversi fattori di rischio stabiliti per l’AMS. Hanno scoperto che i tre fattori indipendenti che determinano la suscettibilità all’AMS sono la storia precedente, il tasso di salita e la pre-esposizione all’altitudine. Una sufficiente preesposizione all’altitudine è stata determinata in 5 o più giorni trascorsi sopra i 3000 m nei 2 mesi precedenti. Indipendentemente dalla suscettibilità nota, sia una preesposizione adeguata all’altitudine che un’ascesa lenta hanno ridotto la prevalenza di AMS del ∼50%. Sfortunatamente, i ricercatori non hanno determinato i profili di esposizione all’altitudine o i tempi della pre-esposizione rispetto all’effettiva ascesa e alla valutazione dell’AMS. Infine, è possibile che gli individui con una storia di AMS abbiano smesso di arrampicarsi ad alta quota e quindi, attraverso l’autoselezione, la popolazione di arrampicatori in questo studio non ha incluso individui con alta suscettibilità all’AMS. In sintesi, anche se esistono ancora significative lacune nei dati, la preponderanza delle prove suggerisce che l’acclimatazione all’altitudine persiste da giorni a diverse settimane dopo l’ultima pre-esposizione.

Preexposure Altitude Acclimatization

Ci sono due approcci all’acclimatazione all’altitudine pre-esposizione: esposizioni continue e intermittenti. Ci sono ampie prove che la permanenza continua ad altitudini moderate e superiori induce l’acclimatazione (Houston, 1955; Hansen et al., 1967; Houston e 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). Tuttavia, in tutti questi studi precedenti, l’ulteriore ascesa ad alta quota ha seguito immediatamente la messa in scena o l’ascesa graduale ad altitudini più elevate. Come precedentemente descritto, gli abitanti di pianura ben acclimatati a 4300 m che sono tornati a bassa quota per 7 giorni hanno mantenuto l’acclimatazione benefica al ritorno a 4300 m il giorno 8 (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997). Non ci sono rapporti pubblicati sulla durata dell’acclimatazione benefica per altre combinazioni di alta quota e durata dell’esposizione.

L’acclimatazione all’altitudine può essere indotta da un’esposizione discontinua o intermittente (Muza, 2007). Ci sono ampie prove che le esposizioni intermittenti all’altitudine inducono l’acclimatazione ventilatoria (Nagasaka e 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) e migliorare le prestazioni lavorative (Roskamm et al., 1969; Terrados et al., 1988; Vallier et al., 1996; Beidleman et al., 2003; Beidleman et al., 2008). Solo uno studio (Beidleman et al., 2004) ha esaminato AMS dopo esposizioni intermittenti altitudine. Abbiamo trovato che AMS era assente a 4300 m immediatamente dopo 15 giorni di 4 ore di esposizione giornaliera a 4300 m. Incluso l’esercizio di formazione in alta quota può (Roskamm et al., 1969) o non può (Beidleman et al., 2003) aumentare il miglioramento delle prestazioni di esercizio ad alta quota. Nella maggior parte di questi studi, la valutazione dell’acclimatazione “benefica” è stata fatta entro 24 ore dall’ultima pre-esposizione. Quindi, la persistenza di questi adattamenti benefici è sconosciuta. Inoltre, la maggior parte di questi studi ha utilizzato camere ipobariche, e le esposizioni erano ad altitudini molto elevate (>4000 m) che non possono essere facilmente raggiunte nell’ambiente naturale da individui residenti a bassa quota. Non ci sono studi pubblicati sull’efficacia di uno scenario di pre-esposizione all’altitudine più probabile che impieghi soggiorni di fine settimana ad alta quota ripetuti per 2 o più settimane. Per esempio, all’altitudine relativamente facile da raggiungere di 2200 m, entro i primi 2 giorni (cioè, un fine settimana) si sviluppa una significativa acclimatazione ventilatoria (Beidleman et al., 2009). Tuttavia, per quanto tempo questo grado di acclimatazione persista dopo la discesa non è noto.

Infine, come precedentemente descritto, Schneider e colleghi (2002) hanno trovato che una sufficiente pre-esposizione all’altitudine era di 5 o più giorni trascorsi sopra i 3000 m nei 2 mesi precedenti. Tuttavia, poiché non è stata valutata la tempistica della pre-esposizione all’altitudine rispetto all’effettiva salita e alla valutazione dell’AMS, è possibile che queste pre-esposizioni si siano verificate più vicino all’effettiva salita rispetto al periodo di pre-esposizione di 2 mesi.

Raccomandazioni

Dati i dati limitati, è difficile fornire raccomandazioni definitive per sviluppare un’efficace acclimatazione all’altitudine utilizzando protocolli di pre-esposizione (continui o intermittenti). Inoltre, il tasso di salita previsto e la quota finale del viaggio successivo detteranno quale grado di acclimatazione all’altitudine si dovrebbe tentare di raggiungere prima di partire per la salita. Per esempio, gli individui che pianificano rapide ascese ad altitudini estreme, come il monte Kilimangiaro (5896 m), richiederebbero una maggiore acclimatazione rispetto agli individui che pianificano un trekking lungo il Pacific Crest trail dove l’altezza del picco è di 4009 m. Quindi, le seguenti linee guida dovrebbero essere viste come un tentativo e impiegate come una guida ampia piuttosto che specifica.

Gli individui che risiedono entro o sopra 900-1500 m hanno probabilmente sviluppato un grado di acclimatazione proporzionale alla grandezza dello stimolo ipossico. Così, dopo l’ascesa ad altitudini più elevate probabilmente sperimenteranno una riduzione proporzionale nella suscettibilità di sviluppare AMS e anche mitigare il decremento indotto dall’ipossia nelle prestazioni di lavoro fisico. Per gli individui che risiedono sotto 900 a 1500 m, un certo grado di acclimatazione di altitudine sarà indotto da frequenti esposizioni ad alta quota nelle settimane prima di partire per un viaggio ad alta quota. E ‘ben stabilito che un certo grado di acclimatazione ventilatoria sarà sviluppato su 1 a 2 giorni di residenza continua a moderata (>1500 m) o alta (>2400 m) altitudini e con 1,5- a 4-h esposizioni giornaliere a >4000 m. Ci sono prove che 5 o più giorni sopra 3000 m negli ultimi 2 mesi prima di una salita ad alta quota diminuirà significativamente AMS. In generale, il grado di acclimatazione all’altitudine sviluppato è proporzionale all’altitudine raggiunta e alla durata dell’esposizione. Maggiore è l’entità dell’acclimatazione all’altitudine, più a lungo persisterà un’acclimatazione funzionalmente utile alla discesa. Tuttavia, in assenza di prove definitive, la risalita ad alta quota dovrebbe essere programmata il più presto possibile dopo l’ultima pre-esposizione all’altitudine.

Disclosures

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