Кратко: хроническая гипоксия вызывает у организма сочетание компенсаторных (адаптивных) и патологических изменений в дыхательной и сердечно‑сосудистой системах; у популяций, постоянно живущих на большой высоте, эти изменения частично генетически и фенотипически адаптированы.
Дыхательная система — долгосрочные эффекты и адаптации
- Повышенная альвеолярная вентиляция (хронически повышенная минутная вентиляция) за счёт усиленного хемочувствительного ответа к гипоксии (гломусы): стабильно выше базовых значений, что приводит к частичной коррекции артериальной гипоксемии.
- Устойчивое снижение сатурации артериальной крови: например, средняя SpO2 на уровне моря ≈ $97\%$, на высоте $3500\text{m}$ ≈ $85-90\%$.
- Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо (увеличение $2,3$-BPG) — улучшение отщепления О2 в тканях.
- Структурные изменения лёгких при длительной экспозиции: увеличение объёма лёгких и диффузионной способности у некоторых высокогорных популяций; возможно увеличение капиллярной плотности в скелетных мышцах.
- В митохондриях — адаптации к пониженной PO2: изменение содержания и активности некоторых ферментов дыхательной цепи, иногда снижение митохондриальной плотности при одновременном повышении эффективности.
- Клинически: повышенная склонность к респираторному алкалозу в покое и к нарушению контроля дыхания во сне (центральные апноэ) у некоторых лиц.
Сердечно‑сосудистая система — долгосрочные эффекты и адаптации
- Стимуляция эритропоэза через повышенный EPO → хроническая гиперэритропоэзия (полицитемия). Примеры: нормальные концентрации Hb у мужчин на уровне моря ≈ $13.5-17.5\text{g/dL}$, у представителей некоторых андеанских популяций Hb часто ≥ $18\text{g/dL}$ и может достигать $20-21\text{g/dL}$.
- Увеличение вязкости крови при выраженной полицитемии → ухудшение микроциркуляции, повышенная тромбоэмбологическая нагрузка.
- Хроническая лёгочная вазоконстрикция и ремоделирование мелких лёгочных артерий → повышение среднего давления в лёгочной артерии; при стойком повышении развивается лёгочная гипертензия и правожелудочковая гипертрофия/недостаточность. Порог лёгочной гипертензии: среднее лёгочное давление > $25\text{mmHg}$ в покое.
- Системное сосудистое сопротивление и артериальное давление: обычно незначительное повышение симпатической активности; у некоторых людей — умеренное повышение АД, но выраженной системной гипертонии не типично как универсальное следствие гипоксии.
- Эндотелиальная адаптация: изменение продукций NO, эндотелина и ангиогенных факторов; у адаптированных популяций может быть увеличен эндотелиальный NO — снижение сосудистого сопротивления и лучшая перфузия.
Адаптации у популяций, живущих на большой высоте (различия между группами)
- Различия по регионам: тибетцы, андеанцы и эфиопские высокогорцы демонстрируют разные стратегии.
- Тибетцы: относительно нормальные или слегка повышенные концентрации Hb, значительно повышённая вентиляция, высокий HVR, повышенный уровень NO в лёгочной циркуляции — меньше полицитемии и низкая частота хронической горной болезни.
- Андеанцы: выраженная полицитемия (высокие Hb), меньше увеличена вентиляция по сравнению с тибетцами; более высокая склонность к хронической горной болезни и гипертрофии правого сердца.
- Эфиопские высокогорцы: часто сохраняют нормальные Hb при хорошей переносимости гипоксии — механизмы ещё изучаются.
- Генетические маркёры: варианты генов, связанных с регуляцией ответа на гипоксию (например, EPAS1, EGLN1), обеспечивают преимущество у тибетцев.
- Репродуктивные и физиологические адаптации: улучшенная трофика плод‑плацентарного комплекса у адаптированных популяций, меньшая частота внутриутробной задержки развития по сравнению с непригодившимися мигрантами.
- Поведенческие и физиологические: более развитая физическая выносливость за счёт лучшего переноса и использования O2 на уровне мышц, увеличенная капилляризация тканей.
Патология при неадаптированности
- Хроническая горная болезнь (Monge’s disease): выраженная полицитемия, гипоксия, симптомы (головные боли, слабость, цианоз), повышенная смертность; встречается у неадаптированных или частично адаптированных групп.
- Повышенный риск правожелудочковой недостаточности и осложнений лёгочной гипертензии.
Ключевые механизмы, объединяющие изменения
- Сенсоры O2 (каротидные тела), стабилизация HIF‑путей (Hypoxia‑Inducible Factors), повышенный EPO → увеличение эритроцитов, ремоделирование сосудов, эндотелиальная регуляция (NO/эндотелин), метаболические перестройки митохондрий и изменение состава гемоглобина/ $2,3$-BPG.
Короткое практическое резюме
- Ожидаемые долгосрочные изменения: хроническая гипервентиляция, сдвиг O2‑Hb вправо, полицитемия, повышенная вязкость крови, лёгочная гипертензия и правожелудочковая гипертрофия при некомпенсации.
- У адаптированных популяций: генетические и фенотипические механизмы снижают полицитемию и лёгочную гипертензию, обеспечивают более высокую вентиляцию и повышенный NO, что улучшает переносимость жизни в условиях хронической гипоксии.