Влияние гипоксии на человека в горах

По степени воздействия климато-географических факторов на человека существующая классификация подразделяет (условно) горные уровни на:

♦ низкогорье — до 1000 м. Здесь человек не испытывает (по сравнению с местностью, расположенной на уровне моря) отрицательного недостатка кислорода даже при напряженной работе;

♦ среднегорье — в пределах от 1000 до 3000 м. Здесь в условиях покоя и умеренной деятельности в организме здорового человека не наступает сколько-нибудь существенных изменений, поскольку организм легко компенсирует недостаток кислорода;

♦ высокогорье — свыше 3000 м. Для этих высот характерно то, что уже в условиях покоя в организме здорового человека обнаруживается комплекс изменений, вызванных кислородной
недостаточностью.

Если на средних высотах на организм человека воздействует весь комплекс климато-географических факторов, то на высокогорье решающее значение приобретает недостаток кислорода в тканях организма — так называемая гипоксия. Высокогорье, в свою очередь, может быть условно представлено следующими зонами (по Е. Гиппенрейтеру):

а) зона полной акклиматизации — до 5200-5300 м. В этой зоне благодаря мобилизации всех приспособитель ных реакций организм справляется с кислородной недо статочностью и проявлением других отрицательных фак торов воздействия высоты. Поэтому здесь еще можно рас полагать длительно действующие посты, станции и т.п., то есть жить и работать постоянно;

б) зона неполной акклиматизации — до 6000 м. Здесь, несмотря на ввод в действие всех компенсаторно-приспо собительных реакций, организм человека уже не может в полной мере противодействовать влиянию высоты.

При длительном (в течение нескольких месяцев) пребывании в этой зоне развивается усталость, человек слабеет, теряет в весе, наблюдается атрофия мышечных тканей, резко сни жается активность, развивается так называемая высотная
детериорация — прогрессирующее ухудшение общего со стояния человека при длительном пребывании на боль ших высотах;

в) зона адаптации — до 7000 м. Приспособление орга низма к высоте здесь носит непродолжительный, временный характер. Уже при относительно коротком (порядка двух-трех
недель) пребывании на таких высотах наступает истощение адаптационных реакций. В связи с этим в организме проявляются отчетливые признаки гипоксии;

г) зона частичной адаптации —- до 8000 м. При пребывании в этой зоне в течение 6-7 дней организм не мо жет обеспечить необходимым количеством кислорода даже наиболее важные органы и системы. Поэтому их деятель ность частично нарушается.

Так, пониженная работоспособность систем и органов, ответственных за восполнение энергетических затрат, не обеспечивает восстановление сил, и деятельность человека в значительной мере происходит
за счет резервов. На таких высотах происходит сильное обезвоживание организма, что также ухудшает его общее состояние;

д) предельная (летальная) зона — свыше 8000 м. Постоянно утрачивая сопротивляемость к действию высоты, человек может находиться на этих высотах за счет внутренних резервов только крайне ограниченное время, порядка 2-3 дней.

Приведенные величины высотных границ зон имеют, разумеется, средние величины. Индивидуальная переносимость, а также ряд факторов, изложенных ниже, могут изменять указанные величины для каждого горовосходителя на 500-1000 м.

Приспособление организма к высоте зависит от возраста, пола, физического и психического состояния, степени тренированности, степени и продолжительности кислородного голодания, интенсивности мышечных усилий, наличия высотного опыта.

Большую роль играет и индивидуальная устойчивость организма к кислородному голоданию. Предшествовавшие заболевания, неполноценное питание, недостаточный отдых, отсутствие
акклиматизации значительно снижают устойчивость организма к горной болезни — особому состоянию организма, наступающему при вдыхании разреженного воздуха. Большое значение имеет быстрота набора высоты.

Перечисленными условиями объясняетсято, что одни люди ощущают некоторые признаки заболевания горной болезнью уже на относительно небольших высотах — 2100-2400 м, другие бываютустойчивы к ним до 4200-4500 м, но при подъеме на высоты 5800—6000 м признаки горной болезни, выраженные в различной степени, проявляются почти у всех людей.

На развитие горной болезни воздействуют также некоторые климато-географические факторы: усиленная солнечная радиация, низкая влажность воздуха, продолжи-( тельные низкие температуры и резкий их перепад ночью и днем, сильные ветры, степень электризации атмосферы. Поскольку эти факторы зависят, в свою очередь, от широты местности, удаленности от водных пространств и тому подобных причин, то одна и та же высота в различных горных районах страны оказывает на одного и тогочеловека различное влияние.

Например, на Кавказе, признаки заболевания горной болезнью могут проявляться уже на высотах 3000-3500 м, на Алтае, Фанских горах и Па-миро-Алтае — 3700- 4000 м, Тянь-Шане — 3800-4200 м и Памире — 4500-5000 м. Горная болезнь может проявляться внезапно, особенно в тех случаях, когда человек за короткий промежуток времени значительно превысил границы своей индивидуальной переносимости, испытал чрезмерное перенапряжение в условиях
кислородного голодания.

Однако чаще всего горная болезнь развивается постепенно. Первым ее признаками являются общая усталость, не зависящая от объема выполненной работы, апатия, мышечная слабость, сонливость, недомогание, головокружение. Если человек продолжает оставаться на высоте, то симптомы болезни нарастают: нарушается пищеварение, возможна частая тошнота и даже.рвота, появляется расстройство ритма дыхания, озноб и лихорадка. Процесс выздоровления протекает довольно медленно.

На первых этапах развития болезни не требуется специальных мер излечения. Чаще всего после активной работы и полноценного отдыха симптомы болезни исчезают — это свидетельствует о наступлении акклиматизации. Иногда болезнь продолжает прогрессировать, переходя во вторую стадию — хроническую.

Симптомы ее такие же, но выражены в значительно более сильной степени: головная боль может быть крайне острой, сильнее проявляться сонливость, сосуды кистей рук переполнены кровью, возможно носовое кровотечение, резко выражена одышка, грудная клетка становится широкой, бочкообразной, наблюдается повышенная раздражительность, возможна потеря сознания.

Эти признаки говорят о серьезном заболевании и необходимости срочной транспортировки больного вниз. Иногда перечисленным проявлениям болезни предшествует стадия возбуждения
(эйфории), очень напоминающая алкогольное опьянение. Механизм развития горной болезни связан с недостаточным насыщение крови кислородом, что сказывается на функциях многих внутренних органов и систем. Из всех тканей организма нервная — наиболее чувствительна к кислородной недостаточности.

У человека, попавшего на высоту 4000-4500 м и склонного к заболеванию горной болезнью, в результате гипоксии сначала возникает возбуждение, выражающееся в появлении чувства самодовольства и собственной силы. Он становится веселым, говорливым, но при этом теряет контроль над своими действиями, не может реально оценить обстановку. Через некоторое время наступает период депрессии. Веселость сменяется угрюмостью, сварливостью, далее драчливостью, а то еще более опасными приступами раздражительности. Многие из таких людей
во сне не отдыхают: сон беспокоен, сопровождается фантастическими сновидениями, носящими характер дурных предчувствий.

На больших высотах гипоксия оказывает более серьезное воздействие на функциональное состояние высших нервных центров, вызывая притупление чувствительности, нарушение правильности суждения, потерю самокритичности, интереса и инициативы, иногда потерю памяти. Заметно уменьшается скорость и точность реакции, в peзультате ослабления процессов внутреннего торможения расстраивается координация движений.

Появляется пси-хическая и физическая депрессия, выражающая в замед-ленности мышления и действий, заметной потере интуиции и способности к логическому мышлению, изменении условных рефлексов. Однако при этом человек считает, что его сознание не только ясно, но и необычно остро. Онпродолжает делать то, чем занимался до серьезного воздействия на него гипоксии, несмотря на подчас опасные последствия своих поступков.

У заболевшего может появиться навязчивая идея, чувство абсолютной правильности своих доступков, нетерпимости к критическим замечаниям, а это, если в таком состоянии окажется
руководитель группы — человек, отвечающий за жизнь других людей, становится особенно опасным. Замечено, что под влиянием гипоксии люди часто не делают никаких попыток
выйти из явно опасной ситуации.

Важно знать, какие наиболее распространенные изменения в поведении человека происходят на высоте под воздействием гипоксии. По частоте возникновения эти изменения располагаются в следующей последовательности: 

♦ несоизмеримо большие усилия при выполнении задания;

♦ более критическое отношение к другим участникам путешествия;

♦ нежелание выполнять умственную работу;

♦ повышенная раздражительность органов чувств;

♦ обидчивость;

♦ раздражительность при замечаниях по работе;

♦трудность в концентрации внимания;

♦ замедленность мышления;

♦ частое, навязчивое возвращение к одной и той же теме;

♦ трудность запоминания.

В результате гипоксии может нарушиться и терморегуляция, из-за чего в отдельных случаях при низкой температуре снижается выработка организмом тепла и в то время повышаются
его потери через кожу. В этих условиях человек, заболевший горной болезнью, более подвержен охлаждению, чем другие участники путешествия. В других случаях возможно проявление озноба и повышение температуры тела на 1-1,5° С. Гипоксия оказывает влияние и на многие другие органы и системы организма.

Органы дыхания. Если в состоянии покоя человек на высоте не испытывает одышки, недостатка воздуха или затруднения дыхания, то при физической нагрузке в высотных условиях все эти явления начинают заметно ощущаться. Например, один из участников восхождения на Эверест на каждый шаг на высоте 8200 метров делал 7-10 полных вдохов и выдохов. Но даже и при таком медленном темпе передвижения он отдыхал до двух минут через каждые 20-25 метров пути.

Другой участник восхождения за один час движения при нахождении на высоте 8500 метров поднялся по достаточно легкому участку на высоту около 30 метров. Работоспособность. Общеизвестно, что любая мышечная деятельность, и особенно интенсивная, сопровождается
повышением кровоснабжения работающих мышц.

Однако, если в условиях равнины необходимое количество кислорода организм может обеспечить сравнительно легко, то с подъемом на большую высоту, даже при максимальном использовании всех приспособительных реакций, снабжение мышц кислородом осуществляется непропорционально степени мышечной активности.

В результате такого несоответствия развивается кислородное голодание, а недоокисленные продукты обмена веществ накапливаются в организме в избыточных количествах. Поэтому работоспособность человека с увеличением высоты резко снижается. Так на высоте 3000 м она составляет 90%, на высоте 4000 м — 80%, 5500 м — 50%, 6200 м — 33% и 8000 м — 15-16% от максимального уровня работы, произведенной на высоте уровня моря (по Е. Гиппенрейтеру).

Даже по окончании работы, несмотря на прекращение мышечной деятельности, организм продолжает находиться в напряжении, потребляя некоторое время повышенное количество
кислорода для того, чтобы ликвидировать кислородную задолженность. Следует отметить, что время, в течение которого ликвидируется эта задолженность, зависит не только от интенсивности и продолжительности мышечной работы, но и от
степени тренированности человека.

Второй, хотя и менее важной причиной снижения работоспособности организма является перегрузка системы дыхания. Именно дыхательная система за счет своей деятельности до определенной поры может компенсировать резко возрастающий кислородный запрос организма в условиях разреженной воздушной среды.

Однако возможности легочной вентиляции имеют свой предел, которого организм достигает раньше, чем возникает предельная работоспособность сердца, чем снижается до минимума
необходимое количество потребляемого кислорода. Такие ограничения объясняются тем, что понижение парциального давления кислорода приводит к усилению легочной вентиляции, а
следовательно, и к усиленному «вымыванию» из организма С02.

Но уменьшение парциального давления С02 снижает активность деятельности дыхательного центра и тем самым ограничивает объем легочной вентиляции. На высоте легочная вентиляция достигает предельных величин уже при выполнении средней для обычных условий нагрузки.
Поэтому максимальное количество интенсивной работы за определенное время, которую альпинист, турист может выполнить в условиях высокогорья, меньше, а восстановительный период после работы в горах длиннее, чем на уровне моря.

Однако при длительном пребывании на одной и той же высоте (до 5000-5300 м) за счет акклиматизации организма уровень работоспособности повышается. Система пищеварения. На высоте значительно изменяется аппетит, уменьшается всасывание воды и питательных веществ,
выделение желудочного сока, изменяются функции пищеварительных желез, что приводит к нарушению процессов пищеварения и усвоения пищи, особенно жиров.

В результате человек резко теряет вес. Так, в период одной из экспедиций на Эверест альпинисты, прожившие на высоте более 6000 м в течение 6-7 недель, потеряли в весе от 13,6 до 22,7 кг. На высоте человек может ощутить мнимое чувство полноты желудка, распирание в подложечной области, тошноту, поносы, не поддающиеся медикаментозному лечению.

Зрение. На высотах порядка 4500 м нормальная острота зрения возможна только при яркости к 2,5 больше обычной для равнинных условий. На этих высотах происходит сужение периферического поля зрения и заметное «затуманивание» зрения в целом. На больших высотах снижается также точность фиксации взгляда и правильность определения расстояния.

Даже в условиях среднегорья зрение ночью слабеет, а срок адаптации к темноте удлиняется.
Болевая чувствительность по мере нарастания гипоксии снижается до полной ее потери.
Обезвоживание организма. Выделение воды из организма, как известно, осуществляется в основном почками (1,5 л воды в сутки), кожей (1 л), легкими (около 0,4 л) и кишечником (0,2-0,3
л). Установлено, что общий расход воды в организме даже в состоянии полного покоя составляет 50-60 г в час. При средней физической нагрузке в нормальных климатических условиях на высоте уровня моря расход воды возрастает до 40-50 г в сутки на каждый килограмм веса человека. Всего в среднем в обычных условиях в сутки выделяется около 3 л воды.

При усиленной мышечной деятельности, особенно в условиях жары, резко возрастает выделение воды через кожу (иногда до 4-5 л). Но напряженная мышечная работа, совершаемая в условиях
высокогорья, в связи с недостатком кислорода и сухостью воздуха, резко усиливает легочную вентиляцию и тем самым увеличивает количество воды, выделяемой через легкие. Все это приводит к тому, что общая потеря воды у участников сложных высокогорных путешествий может достигнуть 7-10 л в сутки.

Статистика свидетельствует, что в условиях высокогорья более чем в два раза увеличивается заболеваемость органов дыхания. Воспаление легких часто принимает крупозную форму, протекает значительно тяжелее, а рассасывание воспалительных очагов — намного медленнее, чем в условиях равнины.

Воспаление легких начинается после физического переутомления и переохлаждения. В начальной стадии отмечается  плохое самочувствие, некоторая одышка, учащенный пульс, капсель. Но уже примерно через 10 часов состояние заболевшего ухудшается: частота дыхания — свыше 50, пульс — 120 с минуту.

Несмотря на прием сульфанилами-дов, уже через 18-20 часов развивается отек легких, представляющий в условиях высокогорья большую опасность. Первыепризнаки острого отека легких: сухой кашель, жалобы на сдавливания несколько ниже грудины, одышка, слабость при
физической нагрузке. В серьезных случаях имеет место кровохарканье, удушье, тяжелое расстройство сознания, после чего наступает смерть. Течение болезни зачастую не превышает и
одних суток.

В основе образования отека легких на высоте лежит, как правило, явление повышения проницаемости стенок легочных капилляров и альвеол, вследствие чего в альвеолы легких
проникают посторонние вещества (белковые массы, элементы крови и микробы). Поэтому полезная емкость легких в течение короткого времени резко сокращается. Гемоглобин артериальной крови, омывающей внешнюю поверхность альвеол, заполненных не воздухом, а белковыми массами и элементами крови, не может в должной степени насытиться кислородом. В результате от недостаточного (ниже допустимой нормы) снабжения кислородом тканей организма человек быстро погибает.

Поэтому даже в случае малейшего подозрения на заболевание органов дыхания, группа немедленно должна принять меры к скорейшему спуску заболевшего вниз, желательно до высот
порядка 2000-2500 метров.

Естественно, что в организме человека возникает ряд защитных компенсаторно-приспособительных реакций. Так, в первую очередь недостаток кислорода приводит к возбуждению хеморецепторов — нервных клеток, очень чувствительных к снижению парциального давления кислорода. Их возбуждение служит сигналом для углубления, а затем и учащения дыхания.

Происходящее при этом расширение легких увеличивает их альвеолярную поверхность и способствует тем самым более быстрому насыщению гемоглобина кислородом. Благодаря этой, а
также ряду других реакций в организм поступает большое количество кислорода.

Однако с усилением дыхания увеличивается вентиляция легких, при которой происходит усиленное выведение («вымывание») углекислоты из организма. Это явление особенно усиливается при интенсификации работы в условиях высокогорья.

Так, если на равнине в состоянии покоя в течение одной минуты из организма удаляется приблизительно 0,2 л С02, а при напряженной работе — 0,5-1,7 л, то в условиях высокогорья в среднем за минуту организм теряет около 0,3-0,35 л С02 в состоянии покоя и до 2,5 л при напряженной мышечной работе. В результате в организме возникает недостаток С02 — так называемая гипо-капния, характеризующаяся снижением парциального давления углекислого газа в артериальной крови.

Но ведь углекислый газ играет важную роль в регулировании процессов дыхания, кровообращения и окисления. Серьезный недостаток С02 может привести к параличу дыхательного центра, к резкому падению артериального давления, ухудшению работы сердца, к
нарушению нервной деятельности. Так, снижение артериального давления С02 на величину от 45 до 26 мм рт.ст. снижает кровообращение мозга почти наполовину.

Вот почему в баллоны, предназначенные для дыхания на больших высотах, заполняют не
чистый кислород, а его смесь с 3-4% углекислого газа. Понижение содержания С02 в организме нарушает кислотно-щелочное равновесие в сторону избытка щелочей. Стараясь восстановить это равновесие, почки в течение нескольких дней усиленно удаляют из организма вместе с мочой этот как бы избыток щелочей.

Тем самым достигается кислотно-щелочное равновесие на новом, более низком уровне, которое и является одним из основных признаков завершения периода адаптации (частичной акклиматизации). Но при этом нарушается (уменьшается) величина щелочного резерва организма. При заболевании горной болезнью уменьшение этого резерва способствует дальнейшему ее развитию. Это объясняется тем, что достаточно резкое уменьшение количества щелочей снижает способность крови связывать кислоты (в том числе и молочную кислоту), образующиеся при напряженной работе.

Это в короткий срок изменяет кислотно-щелочное соотношение в сторону избытка кислот, которое нарушает работу ряда ферментов, приводит к дезорганизации процесса обмена веществ и, самое главное, у тяжелобольного возни-кает торможение дыхательного центра. В результате дыхание становится поверхностным, углекислый газ неполностью выводится из легких, накапливается в них и препятствует доступу кислорода к гемоглобину. При этом быстро наступает удушье.

Из всего сказанного следует, что хотя основной причиной возникновения горной болезни является недостаток кислорода в тканях организма (гипоксия), но достаточно большую роль здесь играет и недостаток углекислоты (ги-покапния). При длительном пребывании на высоте в организме наступает ряд изменений, суть которых сводится к сохранению нормальной
жизнедеятельности человека. Этот процесс называется акклиматизацией.

Акклиматизация — сумма приспособительно-компенсаторных реакций организма, в результате которых поддерживается хорошее общее состояние, сохраняется постоянство веса, нормальная работоспособность и нормальное протекание психологических процессов. Различают полную и
неполную, или частичную, акклиматизацию.

В связи с небольшим сроком пребывания в горах для горных туристов и альпинистов характерны частичная акклиматизация и адаптация — кратковременное (в отличие от окончательного или
длительного) приспособление организма к новым климатическим условиям.

В процессе приспособления к недостатку кислорода в организме происходят следующие изменения:

♦ поскольку кора головного мозга отличается чрезвычайно высокой чувствительностью к кислородной недостаточности, организм в условиях высокогорья в первую очередь стремится
удержать должное кислородное снабжение центральной нервной системы за счет уменьшения снабжения кислородом других, менее важных органов;

♦ в значительной степени чувствительна к недостатку кислорода и система дыхания. Дыхательные органы реагируют на недостаток кислорода сначала более глубоким дыханием
(увеличением его объема) В результате некоторых реакций, обусловленных кислородной недостаточностью, в крови увеличивается не только количество эритроцитов (красных кровяных телец, содержащих гемоглобин), но и количество самого гемоглобина. Все это вызывает увеличение кислородной емкости крови, то есть возрастает способность крови переносить кислород к тканям и таким образом снабжать ткани необходимым его количеством.

Следует отметить, что увеличение числа эритроцитов и процентного содержания гемоглобина бывает более выраженным, если восхождение сопровождается интенсивной мышечной нагрузкой, то есть если процесс адаптации носит активный характер. Степень и темп роста числа эритроцитов и содержания гемоглобина зависят также от географических особенностей тех или иных горных районов.

Увеличивается в горах и общее количество циркулирующей крови. Однако нагрузка на сердце при этом не возрастает, так как одновременно происходит расширение капилляров, увеличивается их число и протяженность.

В первые дни пребывания человека в условиях высокогорья (особенно у малотренированных людей) увеличивается минутный объем сердца, возрастает пульс. Так, у физически слабо
подготовленных людей на высоте 4500 м пульс возрастает в среднем на 15, а на высоте 5500 м — на 30 ударов в минуту.

По окончании процесса акклиматизации на высотах до 5500 м все эти параметры снижаются до нормальных величин, характерных для обычной деятельности на низких высотах. Восстанавливается и нормальная работоспособность желудочно-кишечного тракта. Однако на больших высотах (более 6000 м)  пульс, дыхание, работа сердечнососудистой системы так и не снижаются до нормального значения, ибо здесь некоторые органы и системы человека постоянно находятся в условиях определенного напряжения.

Так, даже в период сна на высотах 6500-6800 м частота пульса составляет около 100 ударов в минуту. Совершенно очевидно, что для каждого человека период неполной (частичной) акклиматизации имеет различную длительность.

Значительно быстрее и с меньшими функциональными отклонениями она наступает у физически здоровых людей в возрасте от 24 до 40 лет. Но в любом случае 14 дневный срок пребывания в горах в условиях активной акклиматизации является достаточным для приспособления нормального организма к новым климатическим условиям.