Sự thích nghi của áp suất ô xy máu thấp và ảnh hưởng cấp của giảm ô xy máu

Ảnh hưởng cấp của giảm ô xy máu

Một vài ảnh hưởng cấp của giảm oxy máu xảy ra trong những bệnh nhân chưa thích nghi với không khí thở, bắt đầu ở độ cao khoảng 12000 feet, gồm lơ mơ, uể oải, mệt mỏi tinh thần và cơ bắp, đôi khi đau đầu, thỉnh thoảng buồn nôn, và đôi khi có trạng thái phởn phơ. Những ảnh hưởng này tiến tới một giai đoạn co giật hay động kinh ở độ cao trên 18000 feet và kết thúc, trên 23000 feet ở người chưa thích nghi, gây hôn mê, và nguy cơ tử vong ngay sau đó.

Một trong ảnh hưởng quan trọng nhất của giảm oxy máu là giảm nhận thức, gây nên giảm tư duy, trí nhớ, và hiệu suất của các vận động phức tạp. Ví dụ, nếu một phi công chưa quen khí hậu ở lại độ cao 15000 feet trong 1 giờ, nhận thức thường giảm còn 50% bình thường, và sau 18 giờ ở độ cao đó, nhận thức chỉ còn lại 20%.

Sự thích nghi của áp suất ô xy máu thấp

Một người ở độ cao nhất định trong vài ngày, vài tuần, hay vài năm sẽ càng thich nghi với khí hậu oxy loãng, vì vậy nó gây hại ít hơn lên cơ thể. Sau khi thích nghi, người đó có thể làm việc nhiều hơn mà không chịu ảnh hưởng của oxy loãng hay có thể lên độ cao hơn nữa. Các biện pháp chủ yếu giúp thích nghi khí hậu gồm (1) tăng đáng kể thông khí phổi, (2) tăng số lượng hồng cầu, (3) tăng dung tích trao đổi của phổi, (4) tăng tưới máu tới mô ngoại vi, (5) tăng khả năng chịu oxy kém ở tế bào mô.

Tăng thông khí phổi – Vai trò của các receptor nhận cảm hóa học

Tiếp xúc trực tiếp với Po2 thấp kích thích các nhận cảm hóa học động mạch, và sự kích thích này làm tăng thông khí lên đến 1.65 lần. Do đó, sự bù xảy ra trong vài giây ở độ\ cao nhất định, và mình nó cho phép người lên cao vài nghìn feet hơn mức có thể mà không cần tăng thông khí. Nếu người đó ở lại độ cao rất cao trong vài ngày, thụ cảm hóa học sẽ tăng thông khí hơn nữa, lên đến khoảng 5 lần bình thường. Sự tăng thông khí tức thì trong khi lên độ cao nhất định làm mất đi lượng lớn CO2, làm giảm Pco2 và tăng pH trong dịch cơ thể. Sự thay đổi này làm ức chế trung tâm hô hấp thân não và điều đó đối lập với ảnh hưởng của giảm Po2 gây kích thích hô hấp qua thụ thể hóa học ở xoang động mạch cảnh và quai động mạch chủ. Tuy nhiên, sự ức chế này mất dần đi sau 2 đến 5 ngày, cho phép trung tâm hô hấp hoạt động trở lại đáp ứng với đủ nhận cảm hóa học từ sự giảm oxy máu, và thông khí tăng lên 5 lần so với bình thường.

Nguyên nhân của sự giảm ức chế này được cho là chủ yếu do giảm nồng độ bicarbonate trong dịch não tủy, cũng như mô não. Sự giảm này kéo theo giảm pH trong dịch quanh thụ cảm hóa học thần kinh của trung tâm hô hấp, làm tăng kích thích hô hấp.

Một cơ chế quan trọng cho sự giảm dần nồng độ bicarbonate là sự bù của thận trong nhiễm kiềm hô hấp, được bàn luận ở chương 31. Thận đáp ứng với sự giảm Pco2 bằng cách giảm ion H+ bài tiết và tăng đào thải bircabonat. Quá trình bù chuyển hóa cho nhiễm kiềm hô hấp làm giảm nồng độ bircabonat huyết thanh và dịch não tủy và pH trở về bình thường và cắt bỏ một phần ảnh hưởng ức chế hô hấp của giảm nồng độ H+. Vì vậy, trung tâm hô hấp nhận nhiều hơn nữa đáp ứng với kích thích thụ cảm hóa học ngoại vi, gây ra bởi sự giảm oxy máu sau khi thận bù cho nhiễm kiềm.

Tăng tế bào hồng cầu và nồng độ hemoglobin trong thích nghi với độ cao

Như đã bàn luận trong chương 33, giảm oxy máu là kích thích chính làm tăng sản sinh hồng cầu. Trường hợp nồng độ oxy của một người ở mức thấp trong nhiều tuần liền, hematocrit tăng dần từ giá trị bình thường 40-45% lên trung bình 60%, hemoglobin tăng trung bình từ gía trị bình thường (15 g/dL) lên 20 g/dL. Thêm nữa, thể tích máu cũng tăng từ 20- 30%, nhân thêm với tăng hemoglobin, suy ra lượng hemoglobin toàn cơ thể tăng tới 50% hoặc hơn nữa.

Tăng dung tích khuếch tán sau thích nghi

Dung tích khuếch tán (DL) bình thường của oxy đi qua màng phế nang là 21 ml/mmHg/phút, và có thể tăng gấp 3 lần khi tập thể dục hoặc khi lên các nơi cao. Một phần nguyên nhân tăng dung tích khuếch tán là do tăng lượng máu mao mạch phổi, làm giãn các mạch giúp oxy khuếch tán vào máu dễ dàng hơn. Một nguyên nhân khác là tăng dung tích phổi, làm giãn nỡ phế nang và tăng diện tích trao đổi phế nang-mao mạch. Nguyên nhân cuối cùng là tăng áp động mạch phổi, dẫn tới tăng bơm máu vào các mao mạch phổi hơn so với bình thường, đặc biệt là thùy trên phổi, là nơi được cấp máu ít ở tình trạng bình thường.

Thay đổi hệ thống tuần hoàn ngoại biên khi thích nghi - Tăng lượng mao mạch ở các mô trong cơ thể

Lưu lượng tuần hoàn thường tăng ngay lập tức 30% sau khi một người chuyển tới vùng cao nhưng sau đó sẽ giảm về mức bình thường. Thời gian giảm thường kéo dài hàng tuần liền cùng với sự tăng hematocrit. Do vậy lượng oxy vận chuyển tói các mô ngoại vi của cơ thể vẫn giữ ở mức bình thường.

Một thích ứng nữa của hệ tuần hoàn là tăng số lượng các mao mạch ở các mô ngoài phổi, hay còn gọi là tăng sinh mạch. Đặc biệt, sự thích ứng này xảy ra ở động vật mới sinh và đang còn non sống những nơi cao. Tuy nhiên, tăng sinh mạch ít gặp khi động vật lớn hơn di chuyển lên các vùng cao. Những mô hoạt động biểu hiện thiếu oxy máu, tăng sinh mạch thường gặp. Ví dụ, mật độ mao mạch ở cơ tâm thất phải tăng bởi sự kết hợp của thiếu oxy máu và tăng gánh của thất phải do tăng áp động mạch phổi ở vùng cao.

Sự thích nghi của tế bào

Ở động vật sống ở độ cao 4000-5200m, hệ thống ti lạp thể và enzym oxy hóa tế bào nhiều hơn một chút so với động vật số ở gần biển. Do đó, tế bào của những người thích nghi với độ cao được cho là sử dụng oxy hiệu quả hơn so với những người sống ở gần biển.