Воздействие большой высоты на человека в основном является следствием пониженного парциального давления кислорода в атмосфере. Медицинские проблемы, являющиеся прямым следствием большой высоты, вызваны низким вдыхаемым парциальным давлением кислорода, которое вызвано пониженным атмосферным давлением, и постоянной газовой долей кислорода в атмосферном воздухе в диапазоне, в котором люди могут выжить. [1] Другой важный эффект высоты обусловлен более низкой температурой окружающей среды.
Насыщение гемоглобина кислородом определяет содержание кислорода в крови . После того, как человеческое тело достигает высоты около 2100 метров (6900 футов) над уровнем моря, насыщенность оксигемоглобина начинает быстро снижаться. [2] Однако организм человека имеет как краткосрочную, так и долгосрочную адаптацию к высоте, которая позволяет ему частично компенсировать недостаток кислорода. Существует предел уровня адаптации; Альпинисты называют высоты выше 8000 метров (26000 футов) зоной смерти , где обычно считается, что ни один человеческий организм не может акклиматизироваться . [3] [4] [5] [6] На экстремальных высотах давление окружающей среды может упасть ниже давления паров воды при температуре тела, но на таких высотах даже чистый кислород при атмосферном давлении не может поддерживать жизнь человека, и скафандр необходимо. Быстрая разгерметизация до низкого давления на больших высотах может вызвать высотную декомпрессионную болезнь .
Физиологические реакции на большую высоту включают гипервентиляцию , полицитемию , увеличение плотности капилляров в мышцах и гипоксическую легочную вазоконстрикцию – повышение уровня внутриклеточных окислительных ферментов. Существует ряд реакций на гипоксию на клеточном уровне, о чем свидетельствует открытие факторов, индуцирующих гипоксию (HIF), которые определяют общие реакции организма на кислородное голодание. Физиологические функции на большой высоте не являются нормальными, а данные также свидетельствуют о нарушении нейропсихологических функций, что приводит к несчастным случаям в альпинизме и авиации. [1] Методы смягчения воздействия высокогорной среды включают обогащение воздуха для дыхания кислородом и/или повышение давления в закрытой среде. [1] Другие последствия пребывания на большой высоте включают обморожение , переохлаждение , солнечные ожоги и обезвоживание .
Тибетцы и жители Анд представляют собой две группы, которые относительно хорошо адаптированы к жизни на большой высоте, но демонстрируют заметно разные фенотипы . [1]
Человеческое тело может работать лучше всего на уровне моря [7] , где атмосферное давление составляет 101 325 Па или 1013,25 миллибар (или 1 атм , по определению). Концентрация кислорода (О 2 ) в воздухе на уровне моря составляет 20,9%, поэтому парциальное давление О 2 (pO 2 ) составляет 21,136 килопаскалей (158,53 мм рт. ст.). У здоровых людей это насыщает гемоглобин — красный пигмент, связывающий кислород в эритроцитах . [8]
Атмосферное давление уменьшается по барометрической формуле с высотой , в то время как доля O 2 остается постоянной примерно до 100 км (62 миль), поэтому pO 2 также уменьшается с высотой. Это примерно половина его значения на уровне моря на высоте 5000 м (16 000 футов), высоте базового лагеря Эвереста , и только треть на высоте 8 848 м (29 029 футов), вершине горы Эверест . [9] Когда pO 2 падает, организм реагирует акклиматизацией к высоте . [10]