Introduktion

Invånare i låglandet (<1500 m) som snabbt stiger upp till höga (>2400 m) och särskilt mycket höga (>3500 m) eller extrema (>5500 m) höjder riskerar att utveckla höghöjdsjuka (Gallagher och Hackett, 2004) och uppleva en betydande försämring av sin fysiska och kognitiva arbetsprestation (Fulco et al., 1998). Höjdacklimatisering är en serie fysiologiska anpassningar som kompenserar för minskningen av omgivande syre. Höjdacklimatisering är den bästa strategin för att förebygga akut bergssjuka (AMS) (Forgey, 2006) och gör det möjligt för människor att uppnå maximal fysisk och kognitiv arbetsprestation som är möjlig för den höjd de acklimatiseras till (Fulco et al., 2000; Banderet et al., 2002). En gradvis eller stegvis uppstigning med en första natts sömnhöjd på högst 2400 m och en daglig höjdökning begränsad till 300-600 m är den rekommenderade strategin för att inleda höjdacklimatisering (Forgey, 2006). För många klättrare och vandrare med ett pressat schema kan det dock vara otillräckligt med tid för att utveckla en adekvat grad av höjdacklimatisering. Till exempel skulle en bestigning av Kilimanjaro (5896 m) enligt den snabbaste rekommenderade graderade uppstigningstakten på 600 m/dag över 2500 m (Hackett och Roach, 2001) kräva 8 dagar (6 klättringsdagar och 2 vilodagar) för acklimatisering. Som jämförelse kan nämnas att på en populär kommersiell klätterväg till toppen omfattar den relativt snabba uppstigningen endast 4 eller 5 övernattningar över 2 500 m. Individer som följer denna relativt snabba uppstigning upplever en hög förekomst (∼75 %) av akut bergssjuka och endast 51-61 % når framgångsrikt toppen (Karinen m.fl., 2008; Kayser m.fl., 2008, Davies m.fl., 2009). En acklimatisering till höjd innan man påbörjar denna bestigning skulle sannolikt minska känsligheten för AMS, förbättra den fysiska prestationsförmågan och öka framgången på toppen.

Höjdhöjdsacklimatisering framkallas oftast genom kontinuerlig exponering för höjder >1500 m. För personer som bor på låg höjd, under månaderna till veckorna innan de beger sig ut på en klättringsresa, är det dock inte säkert att det är möjligt att kontinuerligt vistas på hög höjd. För vissa personer som bor på låg höjd kan en enstaka 1- eller tvådagarsresa till måttlig eller högre höjd vara möjlig. Frågan är om denna typ av höjdpreexponering ger någon nytta och i så fall hur länge nyttan kvarstår.

Istället för acklimatisering finns flera mediciner tillgängliga som effektivt minskar känsligheten för höjdsjuka (Hackett och Roach, 2001). Alla dessa läkemedel (t.ex. acetazolamid, dexametason och sildenafil) har dock potentiella biverkningar som begränsar deras användning, och ingen av dessa läkemedelsinterventioner förbättrar direkt den fysiska arbetsprestationen. Faktum är att acetazolamid vid den högsta rekommenderade dosen minskar uthållighetsprestanda (Stager et al., 1990, Garske et al., 2003), vilket förvärrar den höjdinducerade försämringen av arbetsförmågan. Omvänt är det möjligt att lägre doser av acetazolamid inte effektivt förhindrar AMS på höjder >4000 m (Dumont et al., 2000). Således förblir höjdacklimatisering det bästa tillvägagångssättet för att förneka de skadliga effekterna av höjd på hälsa och mänsklig prestation.

Syftet med denna översikt är att ge en kortfattad beskrivning av de viktigaste fysiologiska anpassningarna av höjdacklimatisering, att bedöma nyttan av höjdpreexponering och att ge rekommendationer för att planera och tidsbestämma höjdpreexponering före avresa på en vistelse på höga höjder. På grund av eventuella skillnader mellan hypobarisk och normobarisk hypoxi och begränsningar i längden på denna översikt granskas endast användningen av hypobarisk exponering för verklig eller simulerad höjd för att framkalla höjdacklimatisering.

Höjdacklimatisering

Det finns många utmärkta, omfattande översikter om höjdacklimatisering (Bisgard och Forster, 1996; Ward et al., 2000, Young och Reeves, 2002). I denna översikt kommer vi att fokusera på de viktigaste anpassningarna som sker under de första timmarna till dagarna av höjdexponering.

Det finns bevis som tyder på att i höjdintervallet från 900 till 1500 m uppnås en grad av hypobarisk hypoxi som stimulerar utvecklingen av höjdacklimatisering (Kellogg 1968, Honigman m.fl., 1993, Reeves m.fl., 1993). Två viktiga anpassningar som omfattar höjdacklimatisering är ökad ventilation och minskat totalt kroppsvatten, vilket resulterar i en minskad plasmavolym (dvs. hemokoncentration). Ventilatorisk acklimatisering till höjd kännetecknas av progressiva ökningar av ventilation, arteriellt syrepartialtryck och syremättnad (Sao2) och en sänkning av arteriellt koldioxidpartialtryck tillsammans med normalisering av arteriellt pH under de första 5 till 9 dagarna av vistelse på hög höjd (Bisgard och Forster, 1996). Samtidigt med den ökade ventilationen ökar blodets syrebärande kapacitet genom hemokoncentration till följd av minskad plasmavolym (Hoyt och Honig, 1996). Nettoresultatet av den ökade ventilationen och hemokoncentrationen är en nära nog normalisering av den arteriella syrehalten efter en cirka 7-dagars vistelse på hög höjd (Sawka et al., 2000). Den ventilationsmässiga acklimatiseringen kan påskyndas av läkemedlet acetazolamid (Kronenberg och Cain, 1968).

Akut exponering för hög höjd ökar hjärtfrekvensen och hjärtminutvolymen för att upprätthålla den systemiska syretillförseln (Mazzeo et al., 1994). När den arteriella syrehalten ökar i samband med acklimatisering på hög höjd återgår både hjärtminutvolym och perifert blodflöde mot det normala. Denna minskning av blodflödet kan bidra till förbättrad träningstolerans genom att minska hjärtarbetet och ge mer diffusionstid för vävnadsextraktion av syre (Sawka et al., 2000). Akut exponering för hög höjd orsakar hypoxisk pulmonell vasokonstriktion, vilket resulterar i ökat pulmonellt arteriellt tryck som hos ett fåtal individer kan ge upphov till höghöjdslungödem (HAPE) (Gallagher och Hackett, 2004). Nyligen har vi visat att en stagning på ∼2200 m i 6 dagar avsevärt dämpade ökningen av det pulmonella arteriella trycket (PAP) vid efterföljande direkt uppstigning till 4300 m (Baggish et al., 2010), vilket kan minska risken för att utveckla HAPE. Vid acklimatisering ökar transporten och oxidationen av kolhydrater i metaboliskt aktiva vävnader (Brooks et al., 1991). I en syrefattig miljö är således kolhydrater den föredragna bränslekällan (Fulco et al., 2005).

Med kontinuerlig vistelse på hög höjd minskar den fysiologiska påfrestningen från träning och träningstoleransen på hög höjd förbättras jämfört med den ursprungliga vid ankomsten (Horstman et al., 1980; Fulco et al., 2005). Dessutom avtar symtomen på AMS med acklimatisering (Gallagher och Hackett, 2004). Om t.ex. personer som drabbats av AMS avbryter ytterligare uppstigning och vilar på sin nuvarande höjd, försvinner AMS-symtomen för ∼80 % av dem inom loppet av 2 till 7 dagar (Gallagher och Hackett, 2004) i takt med att acklimatisering till hypoxi uppnås. Dessa resultat minskar risken genom att förbättra omdömet, minska trötthet och sjukdom och öka sannolikheten att framgångsrikt slutföra en vandring eller uppstigning på hög höjd.

Acclimatisering är höjdspecifik; det vill säga, fullständig acklimatisering på en höjd ger endast partiell acklimatisering till en högre höjd. Hur lång tid det tar för en person att acklimatisera sig är en funktion av individens fysiologi och storleken på den hypoxiska utmaningen, som definieras av den uppnådda höjden (Reeves et al., 1993). Individer som inte nyligen (>1 månad) har acklimatiserats på hög höjd behöver de största fysiologiska kompensationsåtgärderna och därmed den längsta tiden för acklimatisering. Individer som bor på måttliga eller höga höjder uppnår acklimatisering till högre höjd snabbare (Muza et al., 2004). För de flesta människor som utsätts för höga höjder sker 70-80 % av den respiratoriska komponenten av acklimatiseringen inom 4-10 dagar, och 80-90 % av den totala acklimatiseringen sker inom två veckor till en månad (Purkayastha et al., 1995). Tidsförloppet för flera acklimatiseringsresultat (fysiska och kognitiva prestationer, AMS, Sao2 och hjärtfrekvens) som uppmättes i vårt Pikes Peak-laboratorium på 4 300 m illustreras i figur 1.

Höjddeacklimatisering

När acklimatiseringen väl har förvärvats bibehålls den så länge individen befinner sig på hög höjd, men den går förlorad under några dagar till veckor efter att ha återvänt till lägre höjder. Hastigheten med vilken avklimatisering på hög höjd sker har inte studerats väl. Vårt laboratorium (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997) acklimatiserade låglandsinvånare på 4300 m i 16 dagar och återförde dem sedan till havsnivå i 7 dagar. På dag 8 på havsnivå steg de upp till 4300 m för en nattlig exponering i vår hypobariska kammare. Dessa tidigare acklimatiserade personer behöll ca 50 % av sin ventilationsacklimatisering, saknade helt AMS och hade minskad fysiologisk belastning under submaximal träning. Savourey och medarbetare (1996) rapporterade om en grupp bergsklättrare som återvände till låg höjd 10 dagar efter att ha lämnat baslägret vid Mount Everest. När de åter exponerades för 4500 m i en hypobarisk kammare var Sao2 i vila och under träning fortfarande betydligt högre än före acklimatiseringen. Slutligen mätte Sato och medarbetare (1992) den hypoxiska ventilationsresponsen (HVR) hos låglandsinvånare under fem dagar på 3810 m höjd och under en vecka när de återvände till havsnivå. HVR var signifikant förhöjt dag 3 på hög höjd och förblev förhöjt under de tre första dagarna tillbaka på havsnivå. I motsats till resultaten av dessa studier observerade Richalet och medarbetare (2002) dock ingen minskning av AMS-svårighetsgraden under de två första dagarna på mycket hög höjd hos gruvarbetare som alternerade mellan 7 dagars arbete på 3800-4600 meters höjd och 7 dagars vila på havsnivå. Eftersom det rörde sig om en fältstudie kan andra miljö- eller arbetsrelaterade faktorer ha upphävt eventuella positiva acklimatiseringseffekter hos dessa gruvarbetare. Sammantaget tyder majoriteten av resultaten från dessa direkta studier av höjddeaklimatisering på att acklimatiseringen minskar efter nedstigning till låg höjd, men att den bibehålls i minst en vecka hos väl acklimatiserade individer och i minst tre dagar hos individer med mindre välutvecklad acklimatisering.

En studie ger indirekta belägg för att funktionellt användbar acklimatisering kvarstår i dagar till veckor. Schneider och medarbetare (2002) bedömde AMS hos klättrare som anlände till Capanna Margherita (4559 m) och undersökte flera etablerade riskfaktorer för AMS. De fann att de tre oberoende faktorerna för känslighet för AMS var tidigare historia, uppstigningshastighet och höjd före exponering. Tillräcklig höjdpreexponering fastställdes vara fem eller fler dagar över 3 000 m under de föregående två månaderna. Oberoende av känd mottaglighet minskade både tillräcklig höjdpreexponering och långsam uppstigning förekomsten av AMS med ∼50 %. Tyvärr fastställde utredarna inte profilerna för höjdexponering eller tidpunkten för förexponeringen i förhållande till den faktiska uppstigningen och bedömningen av AMS. Slutligen är det möjligt att personer med en historia av AMS slutade att klättra på hög höjd och att klättringspopulationen i den här studien därför genom självselektion inte omfattade personer med hög känslighet för AMS. Sammanfattningsvis, även om det fortfarande finns betydande dataluckor, tyder övervägande delen av bevisen på att höjdacklimatisering kvarstår i dagar till flera veckor efter den sista förexponeringen.

Preexponering av höjdacklimatisering

Det finns två tillvägagångssätt för förexponering av höjdacklimatisering: kontinuerlig och intermittent höjdexponering. Det finns gott om bevis för att kontinuerlig vistelse på måttlig och högre höjd inducerar acklimatisering (Houston, 1955; Hansen et al., 1967; Houston och 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). I alla dessa tidigare studier följde dock ytterligare uppstigning till högre höjd omedelbart efter etappvis eller graderad uppstigning till högre höjd. Som tidigare beskrivits behöll låglandsboende som var väl acklimatiserade till 4300 m och som återvände till låg höjd i 7 dagar en fördelaktig acklimatisering när de återvände till 4300 m på dag 8 (Lyons et al., 1995; Muza et al., 1995; Beidleman et al., 1997). Det finns inga publicerade rapporter om varaktigheten av fördelaktig acklimatisering för andra kombinationer av hög höjd och exponeringslängder.

Höjdhöjdsacklimatisering kan induceras av diskontinuerlig eller intermittent höjdexponering (Muza, 2007). Det finns gott om bevis för att intermittenta höjdexponeringar inducerar ventilationsacklimatisering (Nagasaka och 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) och förbättrar arbetsprestationen (Roskamm et al., 1969; Terrados et al., 1988; Vallier et al., 1996; Beidleman et al., 2003; Beidleman et al., 2008). Endast en studie (Beidleman et al., 2004) har undersökt AMS efter intermittenta höjdexponeringar. Vi fann att AMS inte förekom på 4 300 m omedelbart efter 15 dagars daglig exponering på 4 timmar på 4 300 m. Att inkludera motionsträning på hög höjd kan (Roskamm et al., 1969) eller kan inte (Beidleman et al., 2003) öka förbättringen av träningsprestanda på hög höjd. I majoriteten av dessa studier gjordes bedömningen av ”fördelaktig” acklimatisering inom 24 timmar efter den sista förexponeringen. Därför vet man inte hur långvariga dessa fördelaktiga anpassningar är. I de flesta av dessa studier användes dessutom hypobariska kamrar, och exponeringen skedde på mycket höga höjder (>4000 m) som inte lätt kan uppnås i den naturliga miljön av personer som bor på låg höjd. Det finns inga publicerade studier om effekten av ett mer troligt scenario för exponering på hög höjd med helgvistelser på hög höjd som upprepas under två eller flera veckor. På den relativt lättåtkomliga höjden 2200 m utvecklas till exempel en betydande ventilationsacklimatisering inom de första två dagarna (dvs. en helg) (Beidleman et al., 2009). Hur länge denna grad av acklimatisering kvarstår efter nedstigningen är dock okänt.

Slutligt fann Schneider och kollegor (2002), som tidigare beskrivits, att tillräcklig höjdförutsättning var 5 eller fler dagar över 3 000 m under de föregående två månaderna. Eftersom tidpunkten för höjdpreexponeringen i förhållande till den faktiska uppstigningen och bedömningen av AMS inte bedömdes, är det dock möjligt att dessa preexponeringar inträffade närmare den faktiska uppstigningen än vad som antyds av den två månader långa preexponeringsperioden.

Rekommendationer

Med tanke på de begränsade uppgifterna är det svårt att ge definitiva rekommendationer för att utveckla effektiv höjdacklimatisering med hjälp av protokoll för preexponering (kontinuerlig eller intermittent). Dessutom kommer den planerade uppstigningshastigheten och den slutliga höjden för den efterföljande resan att diktera vilken grad av höjdacklimatisering man bör försöka uppnå innan man ger sig av för uppstigningen. Exempelvis skulle personer som planerar snabba uppstigningar till extrema höjder, såsom Kilimanjaro (5896 m), kräva mer acklimatisering än personer som planerar en vandring längs Pacific Crest trail där topphöjden är 4009 m. Följande riktlinjer bör därför ses som preliminära och användas som en bred snarare än specifik vägledning.

Individen som vistas på eller över 900 till 1500 m har troligen utvecklat en acklimatiseringsgrad som är proportionell mot storleken på det hypoxiska stimuluset. Vid uppstigning till högre höjder kommer de därför troligen att uppleva en proportionell minskning av känsligheten för att utveckla AMS och även mildra den hypoxiska inducerade försämringen av den fysiska arbetsprestationen. För personer som bor på lägre höjd än 900-1500 m kommer en viss grad av höjdacklimatisering att induceras genom frekventa exponeringar på hög höjd under veckorna före en resa till höga höjder. Det är väl etablerat att en viss grad av ventilationsacklimatisering kommer att utvecklas under 1-2 dagars kontinuerlig vistelse på måttlig (>1500 m) eller hög (>2400 m) höjd och med daglig 1,5 till 4 timmars exponering för >4000 m. Det finns belägg för att 5 eller fler dagar över 3000 m under de senaste 2 månaderna före en uppstigning till hög höjd kommer att minska AMS avsevärt. Generellt sett är graden av höjdacklimatisering som utvecklas proportionell mot den uppnådda höjden och exponeringstiden. Ju större höjdacklimatisering, desto längre funktionellt användbar acklimatisering kommer att finnas kvar vid nedstigning. I avsaknad av definitiva bevis bör dock uppstigning till hög höjd planeras in så snart som möjligt efter den sista höjdsammanställningen.

Oppgifter

Författarna har inga intressekonflikter eller ekonomiska bindningar att rapportera. Godkänd för offentliggörande; spridningen är obegränsad. Åsikterna, åsikterna och/eller resultaten i denna publikation är författarnas egna och bör inte tolkas som en officiell ståndpunkt, policy eller ett officiellt beslut från armédepartementet om det inte anges i annan dokumentation. Eventuella hänvisningar till kommersiella organisationer och handelsnamn i denna rapport utgör inte ett officiellt stöd eller godkännande från armédepartementet av organisationernas produkter eller tjänster.