Erythropoietin und Höhentraining

Vierter Teil

Erythropoietin (EPO), Faktor, der durch "Hypoxie (HIF) und Hyperventilation" induziert wird

EPO ist seit langem als physiologischer Regulator der Produktion von roten Blutkörperchen anerkannt und wird hauptsächlich in der Niere als Reaktion auf Hypoxie und Kobaltchlorid produziert.
Die meisten Zellen, die einer Hypoxie ausgesetzt sind, versetzen sich in einen Ruhezustand, der die mRNA-Synthese um etwa 50-70% reduziert, einige Gene, wie der durch Hypoxie induzierte Faktor, werden stattdessen stimuliert.
HIF ist ein im Zellkern enthaltenes Protein, das eine grundlegende Rolle bei der Gentranskription als Reaktion auf „Hypoxie“ spielt.

Unter hypoxischen Bedingungen ist der Sauerstoffsensorweg (für viele Zellen wird er durch Cytochrom aa3 repräsentiert) blockiert, so dass HIF ansteigt. Die Ereignisse, die stromabwärts des Sensors auftreten, um die Expression des EPO-Gens zu aktivieren, erfordern eine neue Proteinsynthese und die Produktion spezifischer Transkriptionsfaktoren. Im Zellkern beginnt die Transkription des EPO-Gens auf dem Chromosom.

Die EPO-Werte unter hypoxischen Bedingungen steigen signifikant auf 3000 m nach 114 Minuten und auf 4000 m nach 84 Minuten an. Die Durchschnittswerte gehen von 16,0 bis 22,5 mU/ml (3.000 m) und von 16,7 bis 28,0 mU/ml (4.000 m). Am Ende des hypoxischen Stimulus steigen die EPO-Spiegel für etwa 1,5 h und 3 h weiter an und nehmen dann mit einer durchschnittlichen Halbwertszeit von etwa 5,2 h ab.
Hyperventilation tritt in Ruhe bereits ab ca. 3400 m (proportional zur erreichten Höhe) auf Akute Hypoxie stimuliert die Chemorezeptoren (insbesondere die Glome carotis), die empfindlich auf die Senkung des PO2 im arteriellen Blut reagieren, was zu einer Erhöhung der Ventilation auf bis zu führen kann etwa 65 %.
Nach einigen Tagen Aufenthalt in großer Höhe stellt sich die sogenannte „Atmungsakklimatisation“ ein, die durch eine deutliche Zunahme der Lungenventilation in Ruhe gekennzeichnet ist.
Körperliche Betätigung, sowohl bei akuter als auch bei chronischer Hypoxie, führt zu einer viel höheren Hyperventilation als auf Meereshöhe; die Ursache wäre in einer Aktivitätssteigerung der Chemorezeptoren und des Atmungszentrums durch den reduzierten Partialdruck von O2 zu suchen.
Schließlich sei darauf hingewiesen, dass die Energiekosten der Lungenbeatmung aufgrund von Hyperventilation in der Höhe steigen.Tatsächlich wurde in Studien von Mognoni und La Fortuna aus dem Jahr 1985 in variablen Höhen zwischen 2300 und 3500 m eine Energie Die Kosten für die Lungenbeatmung wurden 2,4- bis 4,5-mal höher als auf Meereshöhe (bei gleichem Aufwand) gefunden.
Der durchschnittliche pH-Wert des Blutes unter normoxischen Bedingungen beträgt 7,4. Die Hyperventilation, die beim Aufstieg in großer Höhe auftritt, bewirkt nicht nur eine Erhöhung der Sauerstoffmenge, die dem Gewebe zur Verfügung steht, sondern führt auch zu einer erhöhten Kohlendioxidelimination beim Ausatmen Verschiebung des pH-Werts des Blutes in Richtung Alkalinität, bis zu Werten von 7,6 (respiratorische Alkalose).

Der pH-Wert des Blutes wird durch die Konzentration von Bicarbonat-Ionen [HCO3-] im Blut beeinflusst, die die alkalische Reserve des Körpers darstellen. Um die respiratorische Alkalose zu kompensieren, erhöht der Körper während der Akklimatisierung die Ausscheidung von Bicarbonat-Ionen mit dem Urin, wodurch die pH-Werte im Blut erhöht werden Dieser Kompensationsmechanismus der respiratorischen Alkalose, der bei perfekt akklimatisierten Personen auftritt, hat zur Folge, dass die alkalische Reserve, also die Pufferkraft des Blutes gegenüber beispielsweise der produzierten Milchsäure, reduziert wird während der körperlichen Betätigung. Es ist in der Tat bekannt, dass im akklimatisierten Zustand eine deutliche Verringerung der "Laktsäurekapazität" auftritt.
Nach etwa 15 Tagen Aufenthalt in der Höhe steigt die Konzentration der roten Blutkörperchen im zirkulierenden Blut (Polyglobulie) zunehmend an, je stärker die Höhe steigt, und erreicht nach etwa 6 Wochen Maximalwerte. Dieses Phänomen stellt einen weiteren Versuch des Organismus dar, die negativen Auswirkungen der Hypoxie zu kompensieren. Tatsächlich bewirkt der reduzierte Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut eine "erhöhte Sekretion des Hormons Erythropoietin, das das Knochenmark anregt, die Anzahl der roten Blutkörperchen zu erhöhen, damit das darin enthaltene Hämoglobin eine größere Menge transportieren kann". von O2 zu Stoffen. Darüber hinaus steigt zusammen mit den roten Blutkörperchen auch die Hämoglobinkonzentration [Hb] und der Hämatokritwert (Hct), also der prozentuale Volumenanteil der Blutkörperchen im Verhältnis zu seinem flüssigen Anteil (Plasma). [ Hb], wirkt der Reduzierung des PO2 entgegen und kann bei längeren Aufenthalten in großer Höhe um 30-40% zunehmen.

Auch die O2-Sättigung des Hämoglobins ändert sich mit der Höhe und reicht von einer Sättigung von etwa 95 % auf Meereshöhe bis zu 85 % zwischen 5000 und 5500 m Höhe, was zu ernsthaften Problemen beim Sauerstofftransport zu den Geweben führt Muskelarbeit.
Unter dem Reiz einer akuten Hypoxie erhöht sich die Herzfrequenz, um mit einer größeren Anzahl von Schlägen pro Minute die geringere Sauerstoffverfügbarkeit zu kompensieren, während der systolische Schlaganfall abnimmt (dh die Blutmenge, die das Herz bei jedem Schlag pumpt, nimmt ab). Bei chronischer Hypoxie kehrt die Herzfrequenz auf normale Werte zurück.

Als Folge einer akuten Hypoxie erfährt die maximale Belastungsherzfrequenz eine begrenzte und kaum höhenbeeinflusste Reduktion, bei der akklimatisierten Person ist die maximale Belastungsherzfrequenz jedoch im Verhältnis zur erreichten Höhe stark reduziert.

Bsp.: MAX F.C. aus Anstrengung auf Meereshöhe: 180 Schläge pro Minute
MAX F.C. von Anstrengung bis 5000 m: 130-160 Schläge pro Minute

Der systemische arterielle Druck zeigt einen vorübergehenden Anstieg der akuten Hypoxie, während bei der akklimatisierten Person die Werte denen auf Meereshöhe ähnlich sind.
Hypoxie scheint eine direkte Wirkung auf die Muskeln der Pulmonalarterien auszuüben, was zu einer Vasokonstriktion und einem signifikanten Anstieg des arteriellen Drucks im Pulmonalbezirk führt.
Die Auswirkungen der Höhenlage auf den Stoffwechsel und die Leistungsfähigkeit lassen sich nicht einfach zusammenfassen, vielmehr sind mehrere Variablen zu berücksichtigen, die mit individuellen Merkmalen (zB Alter, Gesundheitszustand, Aufenthaltsdauer, Trainingsbedingungen und Höhengewohnheiten, Art der sportlichen Aktivität) verknüpft sind Umgebungsbedingungen (zB Höhe der Region, in der die Leistung erbracht wird, klimatische Bedingungen).

Wer in die Berge fährt, muss neben den Höhenproblemen auch die möglichen meteorologischen Schwankungen (insbesondere die Temperatur) berücksichtigen, die für die Verstärkung der durch Hypoxie verursachten Störungen verantwortlich sind. Hypoxie verursacht verschiedene funktionelle Anomalien des Nervengewebes, einschließlich psychische und Verhaltensänderungen sind bei denjenigen, die in den Bergen körperlich aktiv sind, selbst in bescheidener Höhe recht häufig. Solche Störungen können sowohl durch Euphorie als auch durch eine mit Apathie und Asthenie verbundene Stimmungsdepression gekennzeichnet sein, die sich laut Zchislaw Ryn in relativ niedrigen Höhen (1500-2500 Meter über dem Meeresspiegel) seit den ersten Tagen des Aufenthalts manifestieren in den Bergen, halten einige Stunden oder Tage an und verschwinden spontan. Ryn selbst glaubt, dass diese Störungen in einigen Fällen dauerhaft sein können.
Bezüglich der Auswirkungen auf den Energiestoffwechsel kann gesagt werden, dass Hypoxie sowohl auf der Ebene der aeroben als auch auf der anaeroben Ebene eine Einschränkung bewirkt.Es ist bekannt, dass sowohl bei akuter als auch bei chronischer Hypoxie die maximale aerobe Leistung (VO2max ) proportional mit zunehmendem abnimmt Bis etwa 2500 m Höhe verbessert sich jedoch die sportliche Leistung bei einigen Sportarten wie 100-m- und 200-m-Läufen oder Wurf- oder Sprungwettkämpfen (bei denen aerobe Prozesse nicht beeinflusst werden) leicht. Dieses Phänomen hängt mit der Verringerung der Luft zusammen Dichte, die eine leichte Energieeinsparung ermöglicht.
Die Laktsäurekapazität nach maximaler Anstrengung bei akuter Hypoxie ändert sich nicht in Bezug auf den Meeresspiegel. Nach der Akklimatisierung erfährt es dagegen eine deutliche Abnahme, wahrscheinlich aufgrund der Abnahme der Pufferkapazität des Organismus bei chronischer Hypoxie. Tatsächlich würde unter diesen Bedingungen die Ansammlung von Milchsäure durch maximale körperliche Anstrengung zu einer übermäßigen Übersäuerung des Organismus führen, die durch die reduzierte alkalische Reserve aufgrund der Akklimatisierung nicht gepuffert werden könnte.
Im Allgemeinen erfordern Exkursionen bis zu 2000 m Höhe keine besonderen Vorkehrungen für Personen mit gutem Gesundheits- und Trainingszustand. Bei besonders anspruchsvollen Ausflügen ist es ratsam, die Höhe am Vortag zu erreichen, um dem Körper eine minimale Anpassung an die Höhe zu ermöglichen (was zu mäßiger Tachykardie und Tachypnoe führen kann), um körperliche Aktivität ohne übermäßige Müdigkeit.
Wenn Sie Höhen zwischen 2000 und 2700 m erreichen möchten, unterscheiden sich die zu beachtenden Vorsichtsmaßnahmen nicht wesentlich von den vorherigen Alternative, um den Ort schrittweise zu erreichen, möglicherweise mit Ihren eigenen physischen Ressourcen, indem Sie den Ausflug aus einer Höhe beginnen, die der Höhe entspricht, in der Sie sich normalerweise aufhalten.
Bei anspruchsvollen Mehrtageswanderungen in Höhenlagen von 2700 bis 3200 m ü.
Das Gehtempo während der Exkursionen muss konstant und von geringer Intensität sein, um früh einsetzende Ermüdungserscheinungen aufgrund der Ansammlung von Milchsäure zu vermeiden.
Es ist auch immer zu bedenken, dass bereits in Höhen über 2300 m ein Training in gleicher Intensität wie auf Meereshöhe praktisch unmöglich ist und mit zunehmender Höhe die Intensität der Übungen proportional abnimmt. In Höhenlagen um 4000 m beispielsweise können Langläufer Trainingsbelastungen von etwa 40% von VO2 max aushalten, im Vergleich zu solchen auf Meereshöhe, die etwa 78% von VO2 max betragen. Oberhalb von 3200 m empfehlen die anspruchsvollen mehrtägigen Exkursionen einen Aufenthalt in Höhen unter 3000 m für einen Zeitraum von einigen Tagen bis zu einer Woche, eine Zeit zur Akklimatisierung, die nützlich ist, um die durch Hypoxie verursachten körperlichen Probleme zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Es ist notwendig, sich auf die Exkursion mit einem der Intensität und den Schwierigkeiten der Exkursion angemessenen Training vorzubereiten, um die eigene Sicherheit und die unserer Begleitpersonen sowie der Retter nicht zu gefährden.
Der Berg ist eine außergewöhnliche Umgebung, in der es möglich ist, viele Aspekte zu erleben, sich einzigartigen und persönlichen Erfahrungen hinzugeben, wie der intimen Befriedigung, mit eigenen Mitteln magische Orte durchquert und erreicht zu haben, herrliche Naturumgebungen zu genießen, weit weg von Chaos und Umweltverschmutzung Einige Städte.
Am Ende einer „anspruchsvollen Exkursion“ lassen uns die Gefühle von Wohlbefinden und Gelassenheit, die uns begleiten, die Strapazen, Beschwerden und Gefahren, denen wir manchmal ausgesetzt waren, vergessen.
Es ist immer zu berücksichtigen, dass die Risiken in den Bergen durch die besonderen und extremen Eigenschaften der Umgebung selbst (Höhe, Klima, geomorphologische Eigenschaften) multipliziert werden können, so dass einfache Waldspaziergänge oder anspruchsvolle Wanderungen immer entsprechend geplant werden müssen und in einem angemessenen Verhältnis zu den physischen Bedingungen und der technischen Vorbereitung jedes Teilnehmers stehen, verantwortungsbewusst organisieren und unnötige Wettkämpfe auslassen.
Insgesamt weisen die Studien daher darauf hin, dass nach der Akklimatisierung Hämoglobin (Hb) und Hämatokrit (Hct), die beiden einfachsten und am besten untersuchten Parameter, signifikant ansteigen verwendeten Protokollen und wegen des Vorhandenseins von "verwirrenden" Faktoren. Es ist beispielsweise bekannt, dass die Akklimatisierung an eine Hypoxie zu einer Verringerung des Plasmavolumens (PV) und damit zu einer relativen Erhöhung der Hkt-Werte führt. Dieser Prozess könnte auf einen Verlust von Plasmaproteinen, eine Erhöhung der Kapillarpermeabilität, Dehydration oder eine Zunahme der Diuresidiurese zurückzuführen sein. Darüber hinaus kommt es während des Trainings zu einer Umverteilung des VP, das vom Gefäßbett in das Muskelinterstitium gelangt, aufgrund eines Anstiegs des osmotischen Drucks des Gewebes und eines höheren kapillaren hydrostatischen Drucks.Diese beiden Mechanismen deuten darauf hin, dass bei Sportlern, die sich bereits an das In großer Höhe kann das Plasmavolumen während anstrengender Übungen unter Hypoxie signifikant abnehmen.
Der hypoxische Reiz (natürlich oder künstlich) von ausreichender Dauer bewirkt daher eine echte Zunahme der Erythrozytenmasse, wenn auch mit einer gewissen individuellen Variabilität. Um die Leistung zu verbessern, dürften jedoch andere periphere Anpassungen eingreifen, wie etwa eine erhöhte Fähigkeit des Muskelgewebes, Sauerstoff zu extrahieren und zu verwenden. Diese Aussage trifft sowohl bei sitzenden Personen als auch bei Sportlern zu, sofern letztere in der Lage sind, mit ausreichender Intensität zu trainieren, um konkurrenzfähig zu bleiben.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Exposition gegenüber klimatischen Bedingungen, die von den üblichen abweichen, ein Stressereignis für den Organismus darstellt; die Höhenlage stellt nicht nur den Bergsteiger, sondern auch den Physiologen und den Arzt vor eine Herausforderung.