Anatomi og fysiologi II

I hvile, udfører åndedrætssystemet sine funktioner i et konstant, rytmisk tempo, som reguleres af hjernens åndedrætscentre. I dette tempo sørger ventilationen for tilstrækkelig ilt til alle kroppens væv. Der er dog tidspunkter, hvor åndedrætssystemet må ændre tempoet i sine funktioner for at imødekomme kroppens iltbehov.

Hyperpnø

Hyperpnø er en øget dybde og hastighed af ventilationen for at imødekomme en stigning i iltbehovet, som det kan ses ved motion eller sygdom, især sygdomme, der rammer luftvejene eller fordøjelseskanalerne. Dette ændrer ikke blodets ilt- eller kuldioxidniveau væsentligt, men øger blot dybden og hastigheden af ventilationen for at imødekomme cellernes behov. I modsætning hertil er hyperventilation en øget ventilationshastighed, der er uafhængig af cellernes iltbehov, og som fører til unormalt lave kuldioxidniveauer i blodet og høj (alkalisk) pH-værdi i blodet.

Interessant nok forårsager motion ikke hyperpnø, som man kunne tro. Muskler, der udfører arbejde under træning, øger deres behov for ilt, hvilket stimulerer en stigning i ventilationen. Hyperpnø under træning synes imidlertid at opstå, før der kan ske et fald i iltniveauet i musklerne. Derfor må hyperpnea være drevet af andre mekanismer, enten i stedet for eller i tillæg til et fald i iltniveauet. De nøjagtige mekanismer bag hyperpnø under anstrengelse er ikke velforstået, og nogle hypoteser er noget kontroversielle. Ud over lavt iltindhold, højt kuldioxidindhold og lavt pH-niveau synes der imidlertid at være et komplekst samspil mellem faktorer, der er relateret til nervesystemet og hjernens respiratoriske centre.

Først resulterer en bevidst beslutning om at deltage i motion eller en anden form for fysisk anstrengelse i en psykologisk stimulus, der kan udløse hjernens respiratoriske centre til at øge ventilationen. Desuden kan hjernens respiratoriske centre stimuleres gennem aktivering af motoriske neuroner, der innerverer de muskelgrupper, der er involveret i den fysiske aktivitet. Endelig stimulerer fysisk anstrengelse proprioceptorer, som er receptorer placeret i muskler, led og sener, der registrerer bevægelse og strækning; proprioceptorer skaber således en stimulus, der også kan udløse hjernens respiratoriske centre. Disse neurale faktorer er i overensstemmelse med den pludselige stigning i ventilationen, der observeres umiddelbart efter, at træningen begynder. Da åndedrætscentrene stimuleres af psykologiske, motoriske neuron- og proprioceptorinput under hele træningen, understøtter det faktum, at der også er et pludseligt fald i ventilationen umiddelbart efter træningens afslutning, når disse neurale stimuli ophører, yderligere ideen om, at de er involveret i udløsningen af ventilationsændringerne.

Høje højdevirkninger

En stigning i højden resulterer i et fald i det atmosfæriske tryk. Selv om andelen af ilt i forhold til andre gasser i atmosfæren forbliver på 21 %, falder dets partialtryk (se tabel 1). Som følge heraf er det vanskeligere for en krop at opnå det samme niveau af iltmætning i stor højde end i lav højde på grund af det lavere atmosfæriske tryk. Faktisk er hæmoglobinmætningen lavere i store højder sammenlignet med hæmoglobinmætningen på havniveau. For eksempel er hæmoglobinmætningen ca. 67 procent i 19.000 fod over havets overflade, mens den når op på ca. 98 procent på havniveau.

Tabel 1. Iltpartialtryk i forskellige højder
Eksempelplacering	Højde (fod over havets overflade)	Atmosfærisk tryk (mm Hg)	Tiltpartialtryk i ilt (mm Hg)
New York City, New York	0	760	159
	Boulder, Colorado	5000	632	133
Aspen, Colorado	8000	565	118
Pike’s Peak, Colorado	14.000	447	94
Denali (Mt. McKinley), Alaska	20.000	350	73
	Mt. Everest, Tibet	29.000	29.000	260	54

Som du husker, er partialtrykket ekstremt vigtigt for at bestemme, hvor meget gas der kan krydse respirationsmembranen og komme ind i blodet i lungekapillærerne. Et lavere partialtryk af ilt betyder, at der er en mindre forskel i partialtryk mellem alveolerne og blodet, så mindre ilt krydser respirationsmembranen. Som følge heraf bliver færre iltmolekyler bundet af hæmoglobin. På trods heraf modtager kroppens væv stadig en tilstrækkelig mængde ilt under hvile i store højder. Dette skyldes to vigtige mekanismer. For det første er antallet af iltmolekyler, der kommer ind i vævet fra blodet, næsten lige stort mellem havniveau og store højder. På havniveau er hæmoglobinmætningen højere, men kun en fjerdedel af iltmolekylerne frigives faktisk til vævet. I store højder frigives en større andel af iltmolekylerne til vævet. For det andet produceres der i store højder en større mængde BPG af erytrocytterne, hvilket øger dissocieringen af ilt fra hæmoglobin. Fysisk anstrengelse, som f.eks. skiløb eller vandreture, kan føre til højdesyge på grund af den lave mængde iltreserver i blodet i store højder. På havniveau er der en stor mængde iltreserve i veneblodet (selv om veneblodet anses for at være “deoxygeneret”), som musklerne kan trække fra under fysisk anstrengelse. Da iltmætningen er meget lavere i større højder, er denne venøse reserve lille, hvilket resulterer i patologiske symptomer på lavt iltindhold i blodet. Du har måske hørt, at det er vigtigt at drikke mere vand, når du rejser i større højder, end du er vant til. Det skyldes, at din krop vil øge miktion (vandladning) i store højder for at modvirke virkningerne af det lavere iltniveau. Ved at fjerne væske falder blodplasmaniveauet, men ikke det samlede antal erythrocytter. På denne måde øges den samlede koncentration af erytrocytter i blodet, hvilket hjælper vævene med at få den ilt, de har brug for.

Akut bjergsyge (AMS) eller højdesyge er en tilstand, der skyldes akut udsættelse for store højder på grund af et lavt partialtryk af ilt i store højder. AMS kan typisk forekomme i 2400 meter (8000 fod) over havniveau. AMS er et resultat af lave iltniveauer i blodet, da kroppen har akutte vanskeligheder med at tilpasse sig det lave partialtryk af ilt. I alvorlige tilfælde kan AMS forårsage lunge- eller hjerneødem. Symptomerne på AMS omfatter kvalme, opkastning, træthed, svimmelhed, døsighed, følelse af desorientering, øget puls og næseblod. Den eneste behandling af AMS er at gå ned til en lavere højde; farmakologisk behandling og supplerende ilt kan dog forbedre symptomerne. AMS kan forebygges ved langsomt at stige op til den ønskede højde, give kroppen mulighed for at akklimatisere sig samt opretholde korrekt hydrering.

Acclimatisering

Særligt i situationer, hvor opstigningen sker for hurtigt, kan rejser til områder i stor højde forårsage AMS. Akklimatisering er den tilpasningsproces, som åndedrætssystemet foretager på grund af kronisk eksponering i stor højde. I løbet af et stykke tid tilpasser kroppen sig til det lavere partielle ilttryk. Det lave partialtryk af ilt i store højder resulterer i et lavere iltmætningsniveau for hæmoglobin i blodet. Til gengæld er vævets indhold af ilt også lavere. Som følge heraf stimuleres nyrerne til at producere hormonet erythropoietin (EPO), som stimulerer produktionen af erytrocytter, hvilket resulterer i et større antal cirkulerende erytrocytter hos en person i stor højde over en længere periode. Med flere røde blodlegemer er der mere hæmoglobin til at hjælpe med at transportere den tilgængelige ilt. Selv om der er lav mætning af hvert hæmoglobinmolekyle, vil der være mere hæmoglobin til stede, og dermed mere ilt i blodet. Med tiden giver dette personen mulighed for at deltage i fysisk anstrengelse uden at udvikle AMS.

Kapitelgennemgang

Normalt opretholder hjernens åndedrætscentre en ensartet, rytmisk åndedrætscyklus. I visse tilfælde skal åndedrætssystemet imidlertid tilpasse sig til situationsmæssige ændringer for at forsyne kroppen med tilstrækkelig ilt. F.eks. resulterer motion i øget ventilation, og kronisk eksponering i stor højde resulterer i et større antal cirkulerende erytrocytter. Hyperpnø, en stigning i ventilationshastigheden og -dybden, synes at være en funktion af tre neurale mekanismer, der omfatter en psykologisk stimulus, aktivering af motoriske neuroner i skeletmusklerne og aktivering af proprioceptorer i muskler, led og sener. Som følge heraf indledes hyperpnø i forbindelse med træning, når træningen begynder, i modsætning til når vævets iltbehov faktisk stiger.

Derimod resulterer akut eksponering i stor højde, især i perioder med fysisk anstrengelse, i lave iltniveauer i blodet og vævet. Denne ændring skyldes et lavt partialtryk af ilt i luften, fordi det atmosfæriske tryk i store højder er lavere end det atmosfæriske tryk på havniveau. Dette kan føre til en tilstand, der kaldes akut bjergsyge (AMS) med symptomer som hovedpine, desorientering, træthed, kvalme og svimmelhed. I løbet af en længere periode vil en persons krop tilpasse sig den store højde, en proces, der kaldes akklimatisering. Under akklimatiseringen vil det lave iltindhold i vævet få nyrerne til at producere større mængder af hormonet erythropoietin, som stimulerer produktionen af erythrocytter. Øgede niveauer af cirkulerende erytrocytter giver en øget mængde hæmoglobin, der hjælper med at forsyne en person med mere ilt og dermed forebygge symptomerne på AMS.

Selvkontrol

Svar på nedenstående spørgsmål for at se, hvor godt du forstår de emner, der blev behandlet i det foregående afsnit.

Glossar

akut bjergsyge (AMS): tilstand, der opstår som følge af akut udsættelse for stor højde på grund af et lavt partialtryk af ilt

akklimatisering: tilpasningsproces, som åndedrætssystemet foretager som følge af kronisk udsættelse for stor højde

hyperpnø:

hyperventilation: øget ventilationshastighed og -dybde som følge af en stigning i iltbehovet, der ikke ændrer blodets ilt- eller kuldioxidniveau væsentligt

hyperventilation: øget ventilationshastighed, der fører til unormalt lave kuldioxidniveauer i blodet og høj (alkalisk) pH-værdi i blodet