Co się dzieje z Twoim ciałem na dużych wysokościach?

Gdybyś teleportował się z poziomu morza na szczyt Mount Everest, Twój stan zdrowia szybko by się pogorszył. Na wysokości 8 848 metrów prawdopodobnie udusiłbyś się w ciągu kilku minut. Jednak osoby, które odbywają tę podróż w ciągu miesiąca, mogą przetrwać na szczycie przez kilka godzin. Co zatem dzieje się w naszych ciałach, że pozwala nam wytrzymać na tak niesamowitej wysokości?

Wraz ze wzrostem wysokości, ciśnienie atmosferyczne obniża się, co skutkuje rozrzedzeniem powietrza. Oznacza to, że na większych wysokościach zawartość tlenu w powietrzu maleje, co dla naszego organizmu stanowi wyzwanie. Wysokości powyżej 1500 m n.p.m. mogą powodować zmiany fizjologiczne, a nieprzygotowane ciało człowieka może doświadczać objawów choroby wysokogórskiej, jak bóle głowy, zawroty, a nawet halucynacje. Nasze ciało jednak potrafi się adaptować do tych trudnych warunków, co umożliwia ludziom przetrwanie i funkcjonowanie na dużych wysokościach.

Pierwsze reakcje organizmu na wysokości

Już na wysokości około 1500 m n.p.m. nasz organizm reaguje na obniżoną zawartość tlenu we krwi. Kluczową rolę odgrywają chemoreceptory znajdujące się w szyi, które monitorują poziom tlenu we krwi i uruchamiają reakcje kompensacyjne. W odpowiedzi na spadek tlenu, zwiększa się zarówno tempo, jak i głębokość oddychania, co ma na celu dostarczenie większej ilości tlenu do organizmu. Ponadto serce zaczyna bić szybciej i mocniej, aby bardziej efektywnie rozprowadzać natlenioną krew po całym ciele. Te zmiany są jednak krótkoterminowe i stanowią wstęp do bardziej zaawansowanych procesów adaptacyjnych.

Aklimatyzacja i długoterminowe zmiany

Jeśli dana osoba pozostaje na wysokości powyżej 1500 m przez dłuższy czas, organizm zaczyna adaptować się do nowych warunków. Początkowo dochodzi do zmniejszenia objętości osocza we krwi, co powoduje wzrost stężenia hemoglobiny – białka odpowiedzialnego za transport tlenu. Hemoglobina, wiążąc tlen w płucach, rozprowadza go do wszystkich tkanek ciała. W miarę upływu czasu, produkcja hemoglobiny wzrasta, co pozwala ciału na bardziej efektywne dostarczanie tlenu do komórek. Zwiększa się również wentylacja płuc, czyli objętość powietrza, którą wdychamy przy każdym oddechu, co nazywamy aklimatyzacją wentylacyjną.

Erytropoetyna (EPO) – klucz do adaptacji

W kontekście długoterminowych adaptacji, erytropoetyna (EPO) odgrywa kluczową rolę. EPO to hormon produkowany głównie przez nerki w odpowiedzi na obniżone stężenie tlenu we krwi. Jej zadaniem jest stymulacja produkcji czerwonych krwinek w szpiku kostnym, co zwiększa pojemność tlenową krwi. Większa liczba czerwonych krwinek oznacza, że więcej tlenu może być transportowane z płuc do tkanek. U osób spędzających dużo czasu na dużych wysokościach, poziom erytropoetyny znacznie wzrasta, co umożliwia lepszą adaptację do niskiej zawartości tlenu w powietrzu.

Zjawisko to jest często wykorzystywane przez sportowców, którzy trenują na dużych wysokościach, aby poprawić swoją wydolność. Po powrocie na niższe wysokości ich organizm jest w stanie efektywniej wykorzystywać dostępny tlen, co przekłada się na lepsze wyniki sportowe. Niestety, niektórzy sportowcy sięgają po syntetyczną erytropoetynę jako formę dopingu, co pozwala na sztuczne zwiększenie poziomu czerwonych krwinek i tym samym poprawienie wyników bez konieczności naturalnej adaptacji.
 

HIF-1α – mechanizm na poziomie komórkowym

Kluczowym elementem adaptacji do hipoksji (niedoboru tlenu) jest czynnik transkrypcyjny HIF-1α (ang. Hypoxia-Inducible Factor 1-alpha). HIF-1α to białko, które odgrywa centralną rolę w odpowiedzi organizmu na niski poziom tlenu. W warunkach normalnego poziomu tlenu (normoksji) HIF-1α jest degradowane, ale na wysokościach, gdy poziom tlenu spada, białko to jest stabilizowane i aktywowane. Wpływa ono na regulację ekspresji genów związanych z odpowiedzią na hipoksję, w tym właśnie na geny odpowiedzialne za produkcję erytropoetyny.

Aktywacja HIF-1α prowadzi do zwiększonej produkcji czerwonych krwinek, ale także stymuluje angiogenezę (tworzenie nowych naczyń krwionośnych), co poprawia ukrwienie tkanek i ich zdolność do absorbowania tlenu. To dzięki HIF-1α organizm jest w stanie lepiej przystosować się do niskiej zawartości tlenu w powietrzu, co jest kluczowe zarówno dla osób żyjących na dużych wysokościach, jak i dla sportowców, którzy wykorzystują treningi wysokogórskie jako formę poprawy swojej wydolności.
 

Choroba wysokogórska

Jednakże, nie wszyscy potrafią się łatwo zaaklimatyzować do warunków panujących na dużych wysokościach. Choroba wysokogórska to efekt zbyt szybkiego wchodzenia na wysokość bez odpowiedniego czasu na adaptację. Najczęściej objawia się bólami głowy, nudnościami, zawrotami głowy, a w cięższych przypadkach może prowadzić do obrzęku mózgu lub płuc, co stanowi zagrożenie dla życia. Dlatego ważne jest, aby wchodzić na wysokości stopniowo, dając organizmowi czas na adaptację.

Podsumowanie

Nasze ciała są niesamowicie zdolne do adaptacji w trudnych warunkach, takich jak niska zawartość tlenu na dużych wysokościach. Krótkoterminowe reakcje, takie jak zwiększona wentylacja i tętno, szybko przystosowują organizm do nowych warunków, ale to długoterminowe zmiany, takie jak wzrost produkcji erytropoetyny i aktywacja HIF-1α, pozwalają na pełną aklimatyzację. Te naturalne mechanizmy adaptacyjne nie tylko umożliwiają funkcjonowanie w ekstremalnych warunkach, ale są również wykorzystywane przez sportowców do poprawy wyników, co świadczy o niesamowitych możliwościach ludzkiego organizmu.