Frekvenca X

Hipoksija in njeni učinki

Alpinisti
Foto: Flickr (Greenpeace)
Dr. Igor Mekjavić (Foto: Inštitut Jožef Stefan)

Dr. Igor Mekjavić (Foto: Inštitut Jožef Stefan)

Dolino pod Poncami bi lahko zaradi raziskav, ki potekajo tam, imenovali kar slovenski Houston. S preučevanjem hipoksije ali stanja zmanjšanega delnega tlaka kisika v zraku in breztežnosti skušajo v Planici simulirati planetarne habitate.

Odkritja bodo zanimiva tudi za medicino in pri odpravljanju čezmerne telesne teže, že leta pa po besedah našega tokratnega gosta dr. Igorja Mekjavića z Inštituta Jožefa Stefana in vodilnega znanstvenika v Planici pozitivne učinke hipoksije izkoriščajo tudi športniki.

Dr. Mekjavić, kako bi na kratko razložili pojav hipoksije?

Hipoksija pomeni zmanjšan delni tlak kisika v zraku. Najpogosteje se z njo srečujemo v gorah zaradi zmanjšanja tlaka na večji nadmorski višini. Pri tem je treba omeniti, da delež kisika ne glede na nadmorsko višino ostaja enak, torej 21 odstotkov, z višino se spreminja le tlak. Kisik ima v zraku svoj delni tlak, zaradi njegovega zmanjševanja pa se manjša tudi količina kisika, ki jo prejme telo. Temu pravimo hipoksično stanje. Hipoksijo lahko sicer simuliramo v kateremkoli prostoru, in to tako da v njem vzpostavimo mešanico zraka z manjšo vsebnostjo kisika. Gre za tako imenovano normobarično hipoksijo, pri čemer telo v načelu ne zazna, ali se je zmanjšal delni tlak kisika ali pa vsebnost kisika v zraku, kar izkoriščamo tudi v našem raziskovalnem središču v Planici.

Kako pa nekdo, ki je priplezal na zelo veliko nadmorsko višino, zaznava spremembo tlaka? Kako se telo obnaša v takšnih razmerah?

Temu počutju pravimo višinska bolezen. Eni od prvih znakov so glavobol, prebavne motnje, slabo počutje in nespečnost. Hipoksija je lahko tudi smrtno nevarna, če nastane možganski edem. V gorah skušajo hipoksijo ublažiti ali preprečiti tako, da obolelega spustijo niže. Če to ni mogoče, poskušajo umetno zvišati tlak. Obstajajo posebne napihljive vreče, v katerih oboleli diha čisti kisik, tlak v njih pa je višji. S tem lahko v hipu ublažijo višinsko bolezen. Hoja v hribe zato zahteva pravila. Po teh naj bi prvi dan odprave spali na 3000 metrih nadmorske višine, vsak naslednji dan pa naj bi spali 500 metrov višje. Seveda je dojemljivost za pojav te bolezni zelo odvisna od človeka – eni so – podobno kot pri zmrzlinah – bolj dovzetni, drugi manj.

V Planici že vrsto let vodite posebno raziskovalno središče, kjer je na prvem mestu prav raziskovanje hipoksije. Kako poteka?

Poteka v več smereh na principu že omenjene normobarične hipoksije. Z nizozemskim partnerjem smo skonstruirali napravo, ki lahko v bivalnem nadstropju s sobami, laboratoriju in telovadnici v planiškem centru zniža odstotek kisika v zraku, s čimer simuliramo hipoksijo. V teh sobah lahko gremo tudi do baznega tabora Everesta.

Foto: Flickr (Greenpeace)

Foto: Flickr (Greenpeace)

In kako se je začelo?

Zaradi takratnih olimpijskih iger v Pekingu smo začeli raziskave na področju športa. Najprej smo ugotovili, kateri protokoli so najučinkovitejši za pripravo športnikov, ki imajo tekmovanja na višini, in tudi, kako lahko ti izboljšajo svoje rezultate že na morski gladini. Če namreč povečaš število eritrocitov v krvi, lahko do mišic dovedeš več kisika in povečaš količino eritropoetina v krvi. S tem bodo mišice delale bolje. Takšno početje je zakonito in dovoljeno. Gre namreč za podoben postopek, kot če posameznik ponoči spi na višini, podnevi pa trenira na normalni nadmorski višini, le da preskočimo logistične postopke transferja z ene višine na drugo.

Vaše raziskave so pritegnile tudi vojsko?

Člani slovenske vojske, ki so del mirovnih misij, niso imeli izdelanega načrta aklimatizacije za visoke nadmorske višine, denimo v Afganistanu. Ob tem je treba vedeti, da ne moreš kar tako poslati nekoga iz Ljubljane na 5000 metrov in od njega pričakovati, da bo enako učinkovit; nasprotno, gre za nevarno početje. Za Slovensko vojsko smo tako izdelali ekspertizo za aklimatizacijo ob pomoči našega raziskovalnega središča v Planici.

Hipoksija naj bi imela vpliv tudi na metabolizem?

Ja, za nas se je začelo zanimati nizozemsko podjetje, ki je želelo vedeti, ali bi se dalo ta sistem uporabljati tudi za izgubljanje telesne teže. Iz alpinističnih odprav je znano, da alpinisti na večjih nadmorskih višinah od 4000 metrov naprej izgubljajo težo – govorimo višinski anoreksiji. Ne vemo, zakaj se to dogaja, za zdaj ni bilo kontrolirane raziskave na tem področju. Znano je sicer, da se v hipoksiji bazalni metabolizem poveča za 500 kalorij na dan, apetit pa ob tem ostane nespremenjen. Če imamo torej vnos hrane enak, metabolizem pa se poveča, je jasno, da izgubljamo težo. Nas zdaj zanima, kaj izgubljamo – maščobo, maso, vodo? Veste, kaj bodo na koncu bomo ugotovili? Da je tako ali drugače zelo zdravo, če gremo v hribe (smeh).

(Vir: thebadastronomer, Flickr).

(Vir: thebadastronomer, Flickr).

Pomakniva se še na področje planetarnih habitatov. Kaj raziskujete v zvezi s tem?

Kot napovedujejo pri Nasi, bodo imeli prihodnji habitati na Luni in Marsu zmanjšan tlak. Čeprav bo odstotek kisika v zraku večji, pa bo ta kombinacija vseeno pomenila, da bo nastal manjši delni tlak kisika. Astronavti naj bi bili tako v planetarnih habitatih izpostavljeni okolju, ki bo približno enako tistemu na 4000 metrov nadmorske višine. Veliko je znanega o tem, kako hipoksija vpliva na človekov organizem, prav tako že precej vemo o vplivih breztežnosti, ne vemo pa, kaj se dogaja v telesu, če to dvoje združimo. Evropska vesoljska agencija, Esa, je podprla ekspertno skupino, ki se je pred nedavnim srečala v Planici. Prvi rezultati naših raziskav kažejo, da v nekaterih fizioloških sistemih hipoksija pospeši spremembe, v nekaterih drugih pa spremembe zavre, deluje torej zaščitno. To so zelo zgodnji rezultati, a očitno je, da ima hipoksija na nekatere sisteme pozitivne učinke.

Bodo te raziskave doprinesle le k vesoljski medicini ali tudi »tuzemski«?

Tudi. Te informacije lahko pomagajo različnim pacientom. Obstaja veliko pacientov, ki so hipoksični in neaktivni obenem. Neaktivnosti, da pojasnim, bi lahko v vesolju ustrezalo stanje breztežnosti, mišice in kosti so namreč podobno razbremenjene. Taki pacienti so na primer tisti, ki imajo kronično obstruktivno pljučno bolezen. So hipoksični, ker ne morejo pridobiti dovolj kisika skozi poškodovana pljuča, zaradi tega pa so dostikrat tudi neaktivni. Podobno tudi srčno-žilni pacienti, ki imajo težave z distribucijo kisika po telesu, zaradi česar so prav tako hipoksični in neaktivni. Taki so tudi ljudje s prekomerno telesno težo. Ugotavljamo, da bi model, ki ga preučujemo v Planici, pomagal v medicinske namene prav teh skupin bolnikov. Informacije, ki jih pridobivamo za astronavte, bodo, upam, pomagale različnim populacijam na Zemlji.

Kakšni pa bi bili protiukrepi v nevarnosti hipoksije in breztežnosti?

V vesoljski medicini je več vej raziskovanj na čelu s patofiziologijo breztežnosti. Znanja na tem področju je veliko, zdaj se osredotočamo na protiukrepe. Za zdaj kot protiukrepe pri privajanju astronavtov na stanje breztežnosti poudarjajo vadbo, prehrano …, a nobena od  do zdaj znanih poti ni povsem zadovoljiva. Če bi vedeli, kako preprečiti izgubo kostne mase v vesolju, bi to pomagalo bolnikom z osteoporozo na Zemlji, a na žalost še ne vemo. Znane so nemške raziskave o vibracijskih platformah, elektrostimulacija … Zanimivo pa je tudi, da se vračamo k Hermanu Potočniku Noordungu. V Franciji in Nemčiji tako delajo raziskave o odpravljanju breztežnosti s centrifugo. Ta centrifuga je zasnovana kot steber, na katerem so štirje ležalniki. Ko se steber vrti, tisti okrog njega občutijo težnost. Na tak način bi v vesolju ustvarili umetno težnost. Potočnik je sicer predlagal, da bi se vrtela cela ladja vrtela in bi na tak način ustvarjali umetno gravitacijo.

Pa že imate kaj oprijemljivih rezultatov?

Trenutno takih rezultatov še nimamo oziroma si še ne bi upal predlagati, kaj lahko uporabljajo. Na omenjenih področjih vidimo nekaj pozitivnih faktorjev – eden takih je metabolizem. Glede hipoksične neaktivnosti pa bo kaj več znanega letos jeseni, ko končamo tretjo raven naših raziskav v Planici.