Механізм розвитку гірської хвороби

Сухий атмосферний повітря містить: азоту 78,08%, кисню — 20,94%, вуглекислоти — 0,03%, аргону — 0,94% та інших газів — 0,01%. При підйомі на висоту це відсоткове співвідношення не змінюється, але змінюється щільність повітря, а отже, і величини парціальних тисків цих газів.

Згідно із законом дифузії гази переміщуються з середовища з вищим парціальним тиском у середовище з нижчим тиском. Газообмін як у легенях, так і в крові людини здійснюється завдяки наявній різниці цих тисків.

За нормального атмосферного тиску 760 мм рт. ст., парціальний тиск кисню становить: 760Х0,2094=159 мм рт. ст., де 0,2094 — відсотковий вміст кисню в атмосфері, що дорівнює 20,94%.

За цих умов парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі (яке вдихається з повітрям і потрапляє в альвеоли легень) становить близько 100 мм рт. ст. Кисень погано розчиняється у крові, але він зв’язується білком гемоглобіном, що міститься в червоних кров'яних тільцях — еритроцитах. За звичайних умов завдяки високому парціальному тиску кисню в легенях гемоглобін в артеріальній крові насичується киснем до 95%.

Проходя через капіляри тканин гемоглобін крові втрачає близько 25% кисню. Тому венозна кровь несе з собою до 70% кисню, парціальний тиск якого, як бачимо з графіка (рис. 2), становить у момент припливу венозної крові до легень після завершення циклу кровообігу лише 40 мм рт. ст. Отже, між венозною та артеріальною кров’ю існує значний перепад тиску, що дорівнює 100—40=60 мм рт. ст.

Між вуглекислотою, що вдихається з повітрям (частковий тиск 40 мм рт. ст.), та вуглекислотою, яка притікає з венозною кров’ю до легень після завершення циклу кровообігу (частковий тиск 47—50 мм рт. ст.), перепад тиску становить 7—10 мм рт. ст.

Внаслідок існуючої різниці тисків кисень переходить із легенєвих альвеол у кров, а безпосередньо в тканинах організму цей кисень з крові дифундує в клітини (у середовище з ще нижчим парціальним тиском). Вуглекислий газ, навпаки, спочатку з тканин переходить у кров, а потім, при наближенні венозної крові до легень,—з крові в альвеоли легенів, звідки він і видихається в навколишнє повітря (рис. 3).

Зі збільшенням висоти парціальний тиск газів зменшується. Так, на висоті 5550 м (що відповідає атмосферному тиску 380 мм рт. ст.) для кисню він дорівнює

380Х0,2094=80 мм рт. ст., тобто знижується вдвічі. При цьому, звісно, зменшується парціальний тиск кисню в артеріальній крові, внаслідок чого погіршується не лише насичення гемоглобіну крові киснем, а й через різке скорочення різниці тиску між артеріальною та венозною кров’ю значно ускладнюється перехід кисню з крові в тканини. Так виникає киснева недостатність — гіпоксія, що може призвести до захворювання людини на висотної хвороби.

Звісно, в організмі людини виникає ряд захисних компенсаторно-пристосувальних реакцій. Так, насамперед, нестача кисню призводить до збудження хеморецепторів — нервових клітин, надзвичайно чутливих до зниження парціального тиску кисню. Їхнє збудження слугує сигналом для поглиблення, а потім і пришвидшення дихання. Розширення легень, яке відбувається під час цього, збільшує їх альвеолярну поверхню та сприяє швидшому насиченню гемоглобіну киснем. Завдяки цій, а також ряду інших реакцій, в організм надходить велика кількість кисню.

Проте з посиленням дихання збільшується вентиляція легень, під час якої відбувається інтенсивне виведення («вимивання») вуглекислоти з організму. Це явище особливо загострюється при інтенсифікації роботи в умовах високогір’я. Податок: якщо на рівнині у стані спокою протягом однієї хвилини з організму видаляється приблизно 0,2 л CO₂, а під час напруженої роботи — 1,5–1,7 л, то в умовах високогір’я в середньому за хвилину організм втрачає близько 0,3–0,35 л CO₂ у стані спокою і до 2,5 л при напруженій м'язовій роботі. Внаслідок цього в організмі виникає дефіцит CO₂ — так звана гіпокапнія, яка характеризується зниженням парціального тиску вуглекислого газу в артеріальній крові. Але ж вуглекислий газ відіграє важливу роль у регулюванні процесів дихання, кровообігу та окиснення. Серйозний дефіцит CO₂ може призвести до паралічу дихального центру, до різкого падіння артеріального тиску, погіршення роботи серця, до порушення нервової діяльності. Так, зниження артеріального тиску CO₂ на величину від 45 до 26 мм рт. ст. знижує кровообіг мозку майже навпіл. Ось чому в балони, призначені для дихання на великих висотах, заповнюють не чистий кисень, а його суміш з 3–4% вуглекислого газу.

Зниження вмісту СО₂ в організмі порушує кислотно-лужний баланс у бік надлишку лугів. Намагаючись відновити цей баланс, нирки протягом кількох днів інтенсивно виводять з організму разом із сечею цей нібито надлишок лугів. Тим самим досягається кислотно-лужний баланс на новому, нижчому рівні, який є одним з основних ознак завершення періоду адаптації (часткової акліматизації). Але при цьому порушується (зменшується) величина лужного резерву організму. При захворюванні гірською хворобою зменшення цього резерву сприяє подальшому її розвитку. Це пояснюється тим, що досить різке зменшення кількості лугів знижує здатність крові зв’язувати кислоти (зокрема й молочну кислоту), які утворюються при напруженій роботі. Це в короткий термін змінює кислотно-лужне співвідношення у бік надлишку кислот, яке порушує роботу ряду ферментів, призводить до дезорганізації процесу обміну речовин і, найголовніше, у важкохворого виникає гальмування дихального центру. Внаслідок цього дихання стає поверхневим, вуглекислий газ не повністю виводиться з легень, накопичується в них і перешкоджає доступу кисню до гемоглобіну. При цьому швидко настає задуха.