Автор: мастер спорта, тренер – методист 1 категории, заслуженный работник физической культуры Российской Федерации, действительный член национальной Академии туризма, доктор медицинских наук, профессор- СВЕТ БОРИСОВИЧ ТИХВИНСКИЙ
Изучение механизмов приспособления организма человека к неблагоприятным факторам внешней среды – одна из важнейших задач современной науки. Разработка средств, повышающих устойчивость человека к действию экстремальных природных факторов, важна и теоретически, и практически – для высокогорных регионов, население которых быстро растёт. Сегодня в среднегорье, на высоте от 1500 до 3000 м над уровнем моря, живет до 400 миллионов человек, на высотах выше 3000 м – более 25 миллионов человек, а в таких странах, как Перу и Непал, есть населенные пункты, расположенные выше 5000 м над уровнем моря.
Высокогорные пастбища, используемые для скотоводства, овцеводства и пчеловодства, горные дороги, связывающие государства и народы, трассы газо– и нефтепроводов, линии электропередач, водоснабжение населенных пунктов на равнинах, противолавинная и противоселевая службы, термальные и минеральные источники, вулканическая деятельности и землетрясения – все это привлекает в горы многих людей. Широко развита сеть горноклиматических курортов, санаториев, домов отдыха, спортивных баз, горнолыжных трасс с мощной инженерной и строительной инфраструктурой. Военные ведомства также уделяют пристальное внимание высокогорной зоне, где возникают многие конфликты последнего времени ( Индия, Пакистан, Афганистан, Средняя Азия, Кавказ).
Горный климат
Наиболее важной особенностью горного климата является вертикальная зональность, которая определяется высотой местности над уровнем моря. На Кавказе, например, на высоте над уровнем моря до 500 м мы видим степную зону, до 2500 м – лесостепь и леса, от 2500 до 3000 м – альпийские луга; выше 3000 м – зону вечной мерзлоты (ледники, скалы). Для высокогорного климата характерны также: усиленная солнечная радиация, низкая влажность воздуха, низкие температуры в течение большей части суток с резким их перепадом между ночью и днём; сильные ветры с внезапно возникающей густой облачностью, туманом, снежными метелями и сильнейшими осадками; электрическое состояние атмосферы.
Абсолютная влажность воздуха с высотой уменьшается. Если принять количество водяных паров на уровне моря за 100%, то на высоте 1000 м над уровнем моря их останется лишь 68%, на 2000 м – 41%, на 3000 м – 26%, на 6000 м – всего 5%. Вместе с этим на любой высоте может наблюдаться быстрое изменение относительной влажности воздуха, когда он насыщается водяными парами с выпадением обильного дождя и снега.
Особенностью горного климата является и снижение с высотой барометрического давления: на каждые 11 м подъёма атмосферное давление падает примерно на 1 мм рт. ст. Соотношение газовых компонентов в атмосфере до 10000 м практически не меняется: те же 78% азота, 21% кислорода, около 1% аргона, 0, 01-0,1% углекислого газа, остальных и того меньше. А вот их парциальное давление (доля в атмосферном давлении) изменяется так, как показано в таблице.
И ещё – если на уровне моря артериальная кровь насыщается кислородом на 96-98% (от предельно возможного), то на высоте 2 км уже на 92%, на высоте 4 км – на 85%, на 5,5 км – на 80%, а на высоте Эвереста (8848 м) – только на 60%. В то же время содержание кислорода в венозной крови на высоте остается таким же, как на уровне моря. Следовательно, артерио-венозная разница по кислороду, соответствующая его потреблению организмом, в горах намного ниже, чем на равнине. Все это приводит к развитию состояния гипоксии – недостаточному снабжению тканей организма кислородом. Выдержать такое состояние могут либо местные жители, приспособившиеся к нему за долгий период жизни, либо хорошо тренированные к высокогорью спортсмены – альпинисты.
С точки зрения воздействия климата на человека горы можно подразделить на следующие зоны:
– низкогорье – от 700 до 1000 м. Существенных изменений по сравнению с уровнем моря в организме человека как в покое, так и при напряженной мышечной деятельности не наблюдается.
– среднегорье – от 1000 до 3000 м. В условиях относительного покоя и при умеренной мышечной деятельности организм человека легко компенсирует возникающие трудности, хотя при напряженной мышечной деятельности появляются затруднения, связанные с кислородной недостаточностью.
– высокогорье – выше 3000 м. Даже в условиях относительного покоя имеют место функциональные компен-саторные проявления, связанные с падением парциального давления кислорода в атмосферном и альвеолярном воздухе. Здесь принято различать ещё три зоны:
1. Зона полной компенсации – от 3000 до 5000 м. Пребывание человека впервые на такой высоте связано с «острой» адаптацией его организма к кислородной недостаточности даже в условиях относительного покоя, не говоря уже о какой-либо мышечной деятельности. Через неделю-другую (процесс акклиматизации сугубо индивидуален) при активной жизнедеятельности наступает устойчивая адаптация организма к новым условиям.
2. Критическая зона – от 5000 до 8000 м. Долго находиться в ней человеку, впервые попавшему в такие условия, невозможно – у него наступает истощение адаптационных резервов. В первые же дни отмечается физическое утомление, человек резко теряет в весе, дальше может наступить резкое снижение жизнедеятельности – так называемая высотная детериорация (прогрессирующее ухудшение общего состояния человека при длительном пребывании на больших высотах). Целенаправленная физическая тренировка до выезда в горы, сопровождающаяся, как правило, двигательной гипоксией, и этапная активная акклиматизация в зоне высокогорья (с подъемами на высоту и последующими спусками), продуманные восстановительные мероприятия, использование при необходимости карбогенных газовых смесей (95% кислорода и 5% углекислого газа) – позволяют альпинистам совершать высотные восхождения и месяцами находиться в высокогорной местности без осложнений в состоянии здоровья.
3. Зона смерти – от 8000 до 8848 м. На таких высотах человек может находиться только ограниченный период времени и за счет внутренних резервов, постепенно теряя способность организма компенсировать кислородную недостаточность. Быстрый подъем на такую высоту неподготовленного человека заканчивается смертью.
В спортивной медицине давно обратили внимание на то, что горный климат оказывает комплексное воздействие на организм человека. Многолетние исследования горцев показали, что они с детского и до преклонного возраста обладают большими потенциальными возможностями для проявления общей физической работоспособности по сравнению с жителями равнинной местности. Генетическая (наследственная) природа подобной акклиматизации выработана столетиями. Специальные исследования жителей высокогорья в барокамерах показали чрезвычайно высокую их устойчивость к гипоксии. В последние годы среди спортсменов, показавших выдающиеся результаты в беге на длинные дистанции, часто встречаются имена горцев, которые постоянно живут и тренируются в высокогорной местности.
Горная “болезнь”
С давних пор люди, попадавшие в высокогорную местность, испытывали своеобразное недомогание, которое и назвали горной «болезнью». Жители Гималаев связывали это недомогание с ядовитым горным воздухом, американские индейцы с ядовитыми испарениями подземных рудных жил («пупа», вызывающие расстройство ума и воли). Таджики рассказывали об удушье в горах, вызываемом гнилыми запахами («дам гири»). Китайцы также упоминали о вредных испарениях в горах («чжанци»). Киргизы верили, что на вершинах гор живет в образе девушки злой дух «тутек», одержимый этим духом заболевает «горной болезнью».
Первым научным исследованием, объясняющим происхождение «горной болезни», принято считать работу Поля Бера (1878), который связывал ее появление с недостатком кислорода. Следует назвать и имя «отца» русской физиологии И.М. Сеченова, который почти одновременно с П. Бером писал в 1880 году: «До сих пор никем не установлен еще общий закон, по которому изменяется состав альвеолярного воздуха при разных условиях. Это-то мне и удалось. Оказалось, когда дыхание происходит в разреженной атмосфере, процент кислорода в легочном воздухе падает быстро и газ доходит до таких пределов разрежения, что уже не может поглощаться в достаточном количестве гемоглобином крови». И.М.Сеченов подчеркивал значение снижения парциального давления кислорода при разрежении воздуха.
При развитии «горной болезни» вначале расстраиваются функции центральной нервной системы, во многом аналогично явлениям алкогольного отравления. Сначала возникает возбуждение, выражающееся в появлении чувства самодовольства и собственной силы. Человек становится веселым, поет или кричит, при этом теряя контроль и реальную оценку обстановки. Затем наступает период депрессии, веселость сменяется угрюмостью, сварливостью, приступами раздражительности. Сон у таких людей беспокоен, сопровождается дурными предчувствиями. Недосыпание усугубляет плохое самочувствие на следующий день. Изменяется отчетливо и высшая нервная деятельность: нарушаются правильные суждения, теряется самокритичность, наблюдается отсутствие инициативы и интереса к окружающему, апатия; иногда пропадает память. Заметно уменьшается скорость и точность реакции, расстраивается координация движений. У больного горной «болезнью» могут появиться навязчивые идеи, чувство абсолютной правильности своих поступков, нетерпимость к критическим замечаниям. Альпинисты на больших высотах подчас «слышат какие-то голоса», им представляются необычные видения, они начинают разговаривать сами с собой.
Симптомами горной «болезни» в острый период высокогорной адаптации, даже в условиях относительного покоя, являются:
1. Острая головная боль, головокружения.
2. Потемнения в глазах, временная слепота, сужение периферического зрения, нарушения правильной оценки расстояния.
3. Шум в ушах.
4. Нарушения в обонянии.
5. Сонливость.
6. Появление чувства необъяснимой усталости, вялости и нарастающей слабости вплоть до полного упадка сил и апатии.
7. Боли в различных частях тела.
8. Прерывистое дыхание, одышка, ощущение удушья, сухость в горле, сухой кашель, стеснение в груди, кровохарканье, легочные кровотечения.
9. Учащение сердцебиений.
10. Сильное потоотделение.
11. Ощущение озноба ( лихорадка).
12. Учащение мочеиспускания.
13. Бледность кожных покровов, особенно лица, посинение губ (цианоз).
14. Отвращение к пище, тошнота, боли в области живота, вздутие кишечника (метеоризм), тягчайшая рвота, расстройство кишечника (поносы).
15. Обмороки (потеря сознания).
Интенсивность перечисленных симптомов усиливается при продолжении подъема на высоту и при физической нагрузке. Продолжающийся подъем на высоту в состоянии вышеописанных признаков горной «болезни» может привести к серьезным патологическим состояниям: острому воспалению легких (пневмонии), сопровождающемуся отеком легкого, легочными кровотечениями, острой почечной недостаточностью, очаговыми поражениями сердца, печени (инфарктами), а также кровоизлияниями в головном мозге (инсультами). Все это может привести и приводит при отсутствии неотложной помощи к летальному исходу (смерти). Особую опасность при горной «болезни» представляют легочные заболевания (пневмонии), сопровождающиеся острым отеком легкого и острой сердечной недостаточностью. У людей, впервые поднявшихся на высоты порядка 5000 м, уже через 6-36 часов могут проявиться первые признаки воспаления легких в виде сухого кашля, одышки, усиленных сердцебиений, слабости при физической нагрузке; у них появляются жалобы на ощущение боли и сдавливания ниже грудины, потерю аппетита, тошноту, рвоту. В серьезных случаях имеет место кровохарканье, удушье, тяжелое расстройство сознания, после чего может наступить смерть. Течение болезни зачастую не превышает и одних суток. Острый отек легких на больших высотах может произойти и с хорошо акклиматизированными горовосходителями. По мнению Н.А.Агаджаняна (1970), основной патогенетический механизм хронической горной «болезни» состоит в «изнашивании» нейронов дыхательного центра.
До 12-16% людей, впервые попадающих в высокогорную зону, имеют конституциональную наследственную предрасположенность в отношении появления горной «болезни», что несомненно следует учитывать при отборе лиц, направляемых в высокогорье. С учетом особенностей климата горная «болезнь» начинает проявляться в разных горных районах на разных высотах: в Альпах на высоте в 2500 м, на Кавказе – на высоте 3000 м, а в Гималаях – на высоте 4000 м (Цунтц, 1925).
Одним из этиологических (причинных) факторов развития горной «болезни» при острой гипоксии является гипокапния. Углекислый газ в обычных условиях является активатором компенсаторных реакций, восстанавливающих необходимый энергетический баланс в организме человека при действии экстремальных факторов. Выделяясь в кровь, углекислый газ прямым и рефлекторным путем возбуждает вегетативные системы – дыхание, кровообращение и др., которые способствуют компенсации при недостатке кислородаTPTPTP PTPTPT. В высокогорье, при пониженных общем атмосферном давлении и парциальном давлении кислорода, в организме человека возникает гипоксия тканей, которая вызывает напряжение в кислород-транспортной функциональной системе (увеличивается легочная вентиляция, ускоряется кровообращение и т.д.), вследствие чего «вымывается» значительное количество углекислого газа и возникает гипокапния. В связи с этим обстоятельством снижается участие углекислого газа в пусковом механизме адекватных компенсаторных реакций организма на экстремальные воздействия, нарушается балансирование газообмена и энергозатрат. Развивается дезинтеграция функций в организме, появляются симптомы горной «болезни». Так что горная «болезнь» вызывается двумя основными факторами – недостатком в тканях организма кислорода (гипоксия) и углекислого газа (гипокапния) – вызванными понижением с высотой над уровнем моря барометрического давления. Конечно, гипоксия и гипокапния – не единственные этиологические факторы, приводящие к горной «болезни». Для организма человека, попавшего впервые в высокогорье без предварительной акклиматизации, разнообразные особенности горного климата вовсе не безразличны. Предрасполагающими к появления горной «болезни» факторами являются: бессонница, усталость, несбалансированное и некачественное питание, курение, неумеренное употребление алкоголя, наркотические средства, а также влияние метеорологических факторов – таких, как холод, ветер и т.п.
Лечение и профилактика горной «болезни»
Бороться с горной «болезнью», когда она уже проявилась, можно только срочным спуском больного вниз, желательно с временным использованием карбогенной газовой смеси (95% кислорода и 5% углекислого газа) из специальных газовых баллонов, а также с помощью комплекса фармакологических средств. В «острых» случаях горной «болезни» необходимо ввести подкожно кофеин (1%) или камфарное масло (10%), дать порошок фенацетина с кофеином, повторив такую же дозу через 20-30 минут.
Лучшей профилактикой горной «болезни» служит предварительная акклиматизация. Наилучший метод акклиматизации: подъем до высоты, на которой начинают проявляться слабые признаки горной «болезни», и нахождение на данной высоте 2-3 дня до исчезновения этих признаков. Затем вновь подъем на большую высоту и возвращение на высоты, где уже прошел период «острой» адаптации. Во время акклиматизационных выходов наверх обычно заносится необходимое для завершения восхождения индивидуальное и групповое снаряжение, организуются промежуточные лагеря, прокладывается путь штурма вершины. В результате такой тактики достигается вполне хорошее самочувствие даже на высотах выше 8000 м. Но всегда следует помнить, что компенсаторные резервы организма не беспредельны. Поэтому альпинистской группе желательно иметь резервные газовые баллоны с «живительной» карбогенной газовой смесью и набор медикаментов для оказания срочной помощи при нарастающей горной «болезни». Однако во всех случаях обязательно спускать заболевшего вниз с максимально возможной в сложившихся условиях скоростью.
Худшая переносимость «острой» гипоксии в ночное время обусловлена снижением выработки в организме адренокортикальных гормонов (Агаджанян Н.А., 1983). Введение глюкокортикоидального гормонального препарата – преднизолона, неэффективного в утренние и дневные часы, в ночное время восполняет адренокортикальную недостаточность, тем самым повышая устойчивость организма к «острой» гипоксии.
С гипоксией необходимо бороться не столько методами повышения потребления в тканях кислорода, сколько повышением общей резистентности организма к гипоксии за счет уменьшения потребностей тканей в кислороде и лучшей его утилизации, достигающейся после предварительной адаптации организма к гипоксии. По мнению З.И. Барбашевой (1970), за счет стимуляции гликолиза (анаэробный путь образования энергии) организм может получить дополнительное количество энергии для поддержания физической работоспособности в условиях гипоксии.
Интересно высказывание шерпа Н. Тенсинга, который впервые в 1953 году вместе с новозеландцем Э. Хиллари взошел на высшую точку планеты – Эверест (8848 м): «Непрерывно двигаться, поддерживать циркуляцию крови, борясь с горной болезнью. Думаю, в этом одна из причин того, что у меня не было ни головной боли, ни рвоты.»
Для нормальной акклиматизации большое значение имеет полноценное и сбалансированное питание: сытное и разнообразное, содержащее достаточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных солей. Очень важно питаться не всухомятку, а обязательно горячей пищей. Из напитков рекомендуется горячий сладкий чай. Необходимо исключить из пищевого рациона употребление алкогольных напитков. Мнение, будто бы алкоголь (спирт) вселяет бодрость и помогает переносить лучше морозную погоду – неверно. После употребления алкоголя наступает временное возбуждение, которое сменяется упадком сил. Это особенно чувствуется на больших высотах, где человек от излишнего количества алкоголя почти не в состоянии передвигать ноги и теряет способность к вниманию.
На высотах 5000 м и выше пища должна быть высококалорийной (не меньше 5000 ккал в сутки) и по возможности «острой» (необходимо повысить выделение пищеварительных соков). В процессе «острой» адаптации к высокогорью затрудняется окисление жирных кислот и появляются недоокисленные продукты жирового обмена – кетоновые тела – ацетон, индикан и др., которые могут вызывать неприятные симптомы «горной болезни» в виде тошноты, рвоты и т.д. Включение в рацион на высоте большего (на 10%), чем на равнине, количества углеводов в виде полисахаридов (сахарозы, мальтозы, галактозы, фруктозы, глюкозы) вполне оправдано, так как они подавляют образование кетоновых тел и тем самым предотвращают появление симптомов «горной болезни» (В.В. Опель, 1940). Рекомендованы в процессе «острой» адаптации к гипоксии легко усвояемые и быстро растворимые молочные белки и искусственно созданные для этой цели специальные продукты (белковое печенье, белковый шоколад и т.п.), а также сублимированные качественные мясо– и рыбопродукты в консервированной упаковке. «Элексиром жизни» в высокогорье являются витамины, которые в качестве катализаторов входят в состав ферментов (энзимов), участвующих в окислительно-восстановительных тканевых процессах, т.е. в процессах энергообразования. Это витамины группы «В», из которых наиболее важны В 12, В 15 , а также В 1, В 2 и В 6. Важную роль играют также витамины С, РР и фолиевая кислота в сочетании с глицерофосфатом железа и метацилом. Такой поливитаминный комплекс оказывает выраженное влияние на увеличение количества эритроцитов и образование гемоглобина и миоглобина, то есть участвует в увеличении кислородной емкости артериальной крови и уменьшении влияния гипоксии на организм.
На ускорение процессов адаптации к гипоксии оказывают влияние и так называемые адаптогены – стимуляторы, повышающие жизнедеятельность организма. К ним относятся фармакологические вещества, полученные из женьшеня и элеутерококка, а также дибазол. Е.Б. Гиппенрейтер и А.В. Коробков еще в 70-х годах рекомендовали для профилактики «горной болезни» следующий комплекс препаратов: элеутерококк, дибазол, витамины А, В1, В2, В6, В15, С, РР, пантотенат кальция, метионин, глюконат кальция, глицерофосфат кальция и хлористый натрий. Н.Н.Сиротинин (1930) предложил следующую смесь для улучшения адаптации к гипоксии – на один прием витамина С 0,05 г, лимонной кислоты 0,5 г, глюкозы 50 г. Имеются рекомендации по использованию сухого черносмородинного напитка (в брикетах по 20 г), содержащего лимонную и глютаминную кислоту, глюкозу, хлористый и фосфорнокислый натрий. Горцы рекомендуют для уменьшения проявлений «горной болезни» пить кислое молоко, которое улучшает самочувствие и частично восстанавливает кислотно-щелочное равновесие в крови.
Рекомендуется также интенсивное закаливание, увеличивающее потребление кислорода из за возбуждения холодом симпатической нервной системы, медиатором действия которой признается норадреналин. Говоря иначе, наличие положительных эмоций имеет прямое отношение к интенсивности «тканевого дыхания», от которого зависит уровень энергетического обеспечения мышечной ткани и лучшая адаптация к высокогорному климату.
Во время сна в высокогорье рекомендуется придавать голове возвышенное положение.
Общефизическая подготовка альпиниста.
Акклиматизация в горах вызывает изменения в организме, подобные тем, которые наблюдаются в процессе физической тренировки на уровне моря: увеличение диффузионной способности легких, повышение содержания и активности окислительных ферментов (энзимов) в мышечных волокнах, увеличение запасов миоглобина, увеличение артерио-венозной разницы по кислороду и т.п. Поэтому хорошо физически тренированные на уровне моря спортсмены лучше переносят острую адаптацию к высокогорью – систематические занятия физическими упражнениями повышают устойчивость организма к кислородному голоданию. Физиологические сдвиги при мышечной деятельности условно-рефлекторно закрепляются. Следовательно, приспособление организма к зоне высокогорья тем сильнее, чем регулярнее и интенсивнее проходит предварительная физическая тренировка. Физическая нагрузка при совершении горного похода требует от альпиниста значительной выносливости, быстроты реакции, силы, ловкости. Следовательно, в подготовительном периоде следует отдавать предпочтение бегу на длинные дистанции, плаванию, нырянию, лыжным гонкам, гимнастике, спортивным играм и т.д.
Кроме специальной тренировки с использованием физических упражнений, анаэробная производительность человека может быть увеличена при помощи специальных мероприятий: тренировкой в задержках дыхания и дыханием в замкнутом пространстве, использованием дополнительного «мертвого» пространства, тренировками в барокамере, периодическим пребыванием в высокогорной местности.
Следует помнить, что организм может приспосабливаться нормально только лишь к постепенно меняющейся высоте. Резкое увеличение высоты (быстрый подъем), равно как и резкое снижение ее, неминуемо приводят к расстройству функций организма. Длительная акклиматизация требует не менее 2-3 недель. Возникшие при этом приспособления организма будут достаточными только при проведении активной, а не пассивной акклиматизации, т.е. при сочетании ее с правильно организованной физической тренировкой. Полная акклиматизация человека обычно наступает через год, реже – через 2-3 года.
