После попадания в горные условия в организме происходят быстрые физиологические перестройки, направленные на компенсацию снижения атмосферного давления и обусловленной этим гипоксии. Срочные физиологические изменения, к которым относятся усиление вентиляции и повышение [[Частота сердечных сокращений (ЧСС)|ЧСС]], обеспечивают быструю первую линию защиты от гипоксии, обусловленной снижением атмосферного давления (Stenberg et al., 1966; Easton et al., 1986). Долговременные физиологические [[Адаптация|адаптации]], включающие постоянную гипервентиляцию, увеличение образования красных кровяных клеток, изменения в системе кровообращения, увеличение выделения [[Вода|воды ]] и [[Натрий|натрия]], сдвиг в использовании энергетических субстратов обеспечивают вторую линию защиты против сохраняющихся гипоксических условий (Young A.J., Reeves, 2002). Автономная нервная система играет существенную роль в осуществлении многих срочных физиологических реакций в горных условиях, тогда как гормональные изменения занимают важное места в тонкой регулировке многих долговременных адаптаций организма к условиям пониженного атмосферного давления.

Для того чтобы лучше разобраться в нейрогуморальных механизмах, ответственных за адаптацию организма к условиям высокогорья, необходимо прежде всего рассмотреть основные понятия, имеющие отношение к воздействию высотных условий. Во-первых, атмосферное давление (Рв) понижается с увеличением высоты. Несмотря на то что процентное содержание кислорода (02) в определенном объеме воздуха в горах такое, как и на уровне моря (т. е. 20,93 %), парциальное давление 02 в атмосферном воздухе (Ро2) понижается (Ро2РО2= Рв х % 02). Во-вторых, давление кислорода во вдыхаемом воздухе (Р,о2РО2) снижается пропорционально снижению атмосферного давления (Р1о2 = (Рв — 47)- % Ог), где Рно2 принимается равным 47 торр при температуре тела 37 ’С. Таким образом, в условиях гор градиент давления О, снижен на каждом этапе транспорта кислорода (рис. 30.2). В результате происходит уменьшение количества кислорода, переносимого из окружающей среды в клетки, поскольку диффузия 02 прямо зависит от градиента Ро2 в соответствии с законом Фика, описывающим процесс диффузии. Итогом воздействия условий высокогорья является нарушение способности доставлять кислород к тканям организма. Для компенсации этой гипоксемии (снижения содержания кислорода в крови) в организме происходят разнообразные острые и хронические [[Адаптация|адаптации]].

После подъема в горы сразу происходит учащение сердцебиения и увеличение [[Минутный объем сердца (МОС)|минутного объема крови (МОК) ]] (Stenberg et al., 1966; Vogel, Harris, 1967; Wagner et al., 1986). Резкое возрастание МОК обусловлено увеличением ЧСС, поскольку ударный объем крови остается постоянным (Grover et al., 1986; Wolfel, Levine, 2001). Увеличение ЧСС обусловлено как активацией симпатической системы, так и подавлением парасимпатической. В норме симпатическая стимуляция вызывает также сужение периферических кровеносных сосудов. Однако в случае острой гипоксической реакции этот эффект отсутствует и происходит расширение всех сосудов, за исключением легочных, благодаря чему уменьшается суммарное сопротивление периферической системы кровообращения (Wolfel, Levine, 2001). Неизвестно, какие именно вещества ответственны за преодоление сужения сосудов на локальном уровне, однако возможным кандидатом на эту роль можно рассматривать оксид азота и [[норадреналин ]] (Halliwill, 2003). При острой реакции на гипоксию содержание кислорода в венозной крови также снижается, что свидетельствует об усилении экстракции его в периферических тканях (Wolfel et al., 1991, 1998). Таким образом, при острой реакции на условия высокогорья точное соотношение между метаболическими потребностями и их обеспечением в условиях ограничения поступления в организм кислорода поддерживается за счет усиления кровообращения и поглощения его в периферических тканях.

При нормальной акклиматизации к горным условиям в случае срочной и долговременной реакции организма происходит увеличение выделения воды и натрия (Hoyt, Honig, 1996). Натрийурез и диурез вызывает уменьшение объема плазмы и увеличение концентрации гемоглобина, обусловленное гемоконцентрацией (Sawka et al., 2000), что уравновешивает уменьшение [[Транспорт кислорода|поступления кислорода ]] к тканям. Диурез может также обеспечить защиту от горной болезни (Singh et al., 1969) благодаря сокращению объема внеклеточной жидкости и уменьшению отека мозга (Hackett, 1999). Механизмы, которые обеспечивают натрийуретический и диуретический эффекты гипоксии, еще не установлены окончательно, однако предполагается, что гипоксическая стимуляция периферических хеморецепторов приводит к уменьшению реабсорбции натрия в почечных канальцах (Honig, 1989). Кроме того, гипоксия в периферических тканях может сама по себе вызывать расширение кровеносных капилляров в почках (Halliwill, 2003), следствием которого будет возрастание скорости гломерулярной фильтрации (Olsen et а!., 1993) и в результате выделение натрия и воды. В регуляции водного баланса в условиях высокогорья ключевую роль могут играть некоторые гормоны, поскольку натрийуретическую и диуретическую реакцию нельзя подавить перерезанием почечных нервов (Shmidt et al., 1985; Karim et al., 1987). В действительности, после адреналэктомии в условиях гипоксии, обусловленной снижением атмосферного давления, пе наблюдается столь сильного увеличения выделения натрия с мочой (Lewis et al., 1942).

В случае острой реакции на воздействие условий высокогорья углеводы могут оказаться предпочтительным энергетическим субстратом, поскольку именно они при расщеплении дают наибольший выход аденозинтрифосфата ([[АТФ]]) на 1 литр потребляемого кислорода (Brooks et al., 1991; Roberts et al., 1996b). Такое предположение подтверждается активацией при срочной реакции на пребывание в горах индуцируемого гипоксией фактора HIF-la (hypoxia inducible factor-1a), который, как показано, усиливает транскрипцию нескольких генов, осуществляющих транспорт глюкозы и гликолиз (Semenza et al., 1994; Firth et al., 1995). Кроме того, при острой реакции на горные условия наблюдается возрастание накопления лактата как в период отдыха, так и во время физической нагрузки, что можно объяснить ускорением гликолитического метаболизма (Knut-tgen, Satin, 1973). В то же время не обнаружено никаких различий в использовании [[гликоген|гликогена]] в мышцах во время выполнения физических упражнений при срочной реакции на условия высокогорья по сравнению с уровнем моря (Young A.J., et al., 1982; Green et al., 1992). При продолжительном пребывании в условиях пониженного атмосферного давления сообщалось как об увеличении (Brooks et al., 1991; Roberts et al., 1996b), так и уменьшении (Young A.J., et al., 1982, 1991; Beidleman et al., 1997; Braun et al., 2000) потребления углеводов. Вместе с тем после длительного пребывания в горах несмотря на постоянный уровень снабжения тканей кислородом наблюдается постепенное подавление накопления лактата (Young A.J. et al., 1982; Brooks et al., 1991; Beidleman et al., 1997). Это явление получило название “лактатного парадокса” и объясняется снижением β-адренергической стимуляции гликогенолиза в мышцах (Mazzeo, Reeves, 2003).

Потребление кислорода в состоянии покоя и при фиксированной субмаксимальной нагрузке в горах не отличается от такового на уровне моря (Reeves et al., 1967; Saltin et al., 1968; Raynaud et al., 1981). Вместе с тем поскольку V02max на высоте снижается, относительная интенсивность упражнений во время субмаксимальной нагрузки может значительно возрастать по сравнению с уровнем моря. В этом примере одно и то же субмаксимальное потребление кислорода (2 л-мин"^-1) соответствует 50 % V02max на уровне моря и 70 % V02max в горах. В случае, когда организм подвергается фиксированной субмаксимальной нагрузке во время острой реакции на пребывание в горных условиях, вентиляция, ЧСС и извлечение кислорода в тканях будут увеличиваться, а субмаксимальная производительность будет снижаться (Ekblom et al., 1975; Fulco et al., 2003). Если субмаксимальная нагрузка будет изменена так, что занимающийся будет выполнять работу при такой же относительной процентной доле V02max, характерной для данной высоты, тогда вентиляция, ЧСС, извлечеиие кислорода в тканях и субмаксимальная физическая работоспособность после подъема в горы будет такой же, как и на уровне моря (Maher et al., 1974; Horstman et al., 1980).

При продолжительном пребывании в горных условиях наблюдается повышение [[Аэробная выносливость и работоспособность|аэробной работоспособности ]] крупных и небольших мышечных групп, если сравнение производится при одинаковой относительной нагрузке, рассчитанной в виде процентной доли от V02max для данной высоты (Maher et al., 1974; Horstman et al., 1980; Fulco et al., 1994). Хотя точные механизмы этого явления не установлены, в числе его возможных причин могут быть увеличение времени легочной диффузии вследствие уменьшения скорости кровотока (Boushel et al., 2001), увеличение градиента кислорода, определяющего па скорость его диффузии из мышечных кровеносных капилляров в митохондрии (Fulco et al., 1994; Beidleman et al., 2003), а также более эффективное использование запасов гликогена в мышцах благодаря усилению транспорта глюкозы из крови (Brooks etal., 1991; Roberts et al., 1996a). Помимо всего прочего, при увеличении времени пребывания в горных условиях уменьшаются симптомы, характерные для острой горной болезни, что также может вносить самостоятельный вклад в повышение субмаксимальной физической работоспособности.