titl CZ OPVK_MU_rgb RVS_GRAYSCALE •Inovace studijního oboru Regenerace a výživa ve sportu (CZ.107/2.2.00/15.0209) •1 Vliv prostředí na výkonnost vysokohorské prostředí, potápění MUDr.Kateřina Kapounková MUDr. Zdeněk Pospíšil •Skoro každá veličina zevního prostředí může nabýt extrémních hodnot •Vliv prostředí může být hlavním faktorem ovlivňujícím výkonnost • • • •extrémní podmínky • untitled.bmp imagesCAVZFLA1.jpg pot.bmp imagesCAZ85SJO.jpg Stádia odpovědi na extrémní expozici nAkutní reakce nAdaptace nVyčerpání n"Vývojové" přizpůsobení Akutní ("poplachová") reakce nMaximální využití rezerv, nespecifická stresová odpověď nnapř. pád do ledové vody nNebývá trvale udržitelná nPříliš dlouhá/silná expozice – vyčerpání n ( Titanic ) Adaptace (odolnost) nSelektivní rozvoj nejvhodnějších specifických způsobů ochrany nnapř. otužilci ve Vltavě n nMá meze nnapř. ani otužilci by nepřežili nztroskotání Titanicu imagesCAZSW2SM.jpg ”Evoluční" přizpůsobení nDruh (populace) po mnoho generací n n nnapř. Eskymáci (odolnější k zimě) imagesCAV9ZS4S.jpg imagesCA4DGWIK.jpg Nízký parciální tlak O2 •Vysoká nadmořská výška n • • •Plicní a srdeční nemoci •Letadla nDekomprese nV kabině normálně tlak ~1800-2500 m n Nadmořská výška % na tlak u hladiny moře 1000 m 89% 2000 m 79 % 3000 m 69% nVýška do 2 500 m: n - postižena vytrvalost ( limitace oxidativní produkce energie) n - výkony do 1 min ( hody, sprinty) nejsou ovlivněny( ATP,CP) n nVelehory 2 500 - 5 300 m n- prahová výška pro aklimatizaci n je 2 500 m -výskyt AHN : v 3 000 m je asi 20% n v 3 500 m 40% -nejvýše položené trvale obývané n místo v Peru 5 100 m nExtrémní výška > 5 300 m nNelze se přizpůsobit 82939883b9_29781402_o2.jpg Další faktory ve velehorách nteplota vzduchu - chlad (~1oC na 150 m) n¯ vlhkost ( zvyšuje dehydrataci) nsluneční záření (hlavně UV) nmenší část odfiltrována vzduchem nodraz od sněhu nKoncentrace bakterií a alergenů ¯ s výškou •(sterilní vzduch ) Akutní reakce na výšku nod 3 500 m: nsvalová únava nmalátnost nmentální výkonnost ¯ •(úsudek, paměť, jemná motorika) •přispívá k mortalitě ve velehorách •pomalu reversibilní (kognitivní abnormality rok po Everestu) nnauzea neuforie nbolesti hlavy ntachykardie, hyperventilace, námahová dyspnoe, noční probouzení, zvýšená diuréza, respirační alkalóza n MtEverest Akutní reakce na výšku n> 5 500 m: nkřeče n> 7 000 m: nkoma (při SaO2 ~ 40-50 %) Průběh aklimatizace = stupňovitě po etapách n n n n n n1.hyperventilace n2. erytropoeza - erytropoetin n3. difuse plynů do krve n4.vaskularizace tkání Nadmořská výška Délka aklimatizace 3 000 m 2 – 3 dny 4 000 m 3 – 6 dní 5 000 m 2 – 3 týdny nad 5 300 m nelze On average, complete ventilatory acclimatization at 5000 m increases alveolar PO2 by ~8 torr, which corresponds to a reduction in equivalent altitude of ~1000 m, although there is considerable individual variability. Full ventilatory acclimatization at altitudes up to ~3600 m reduces the equivalent altitude to ~3000 m. Full ventilatory acclimatization requires at least a week of continuous exposure, although much of the improvement is seen in the first 2 days. John B. West: Improving Oxygenation at High Altitude: Acclimatization and O[2] Enrichment. High Altit. Med. Biol. 4(3): 389-398 (DOI: 10.1089/152702903769192340) Poruchy adaptace nAkutní výšková nemoc (AHN)- selhání aklimatizace nVýškový edém mozku ( HACE)- mozková forma AHN nVýškový plicní edém (HAPE)- plicní forma AHN nChronická výšková choroba n Akutní horská nemoc ( AHN) nAklimatizace pomalejší než výstup nČastá, zejména po náhlém výstupu do výšky •15-25 % lidí v 2000-3000 m •až 67% lidí v 4300 m nAsi mírný edém mozku (a plic a nohou- vazodilatace díky hypoxii) nTaké oligurie nejasného původu - retence Na+ a vody n n Akutní horská nemoc: příznaky nNástup obvykle do 6 hod, ale často až po 12-24 hod nVrcholí 2-3 den Akutní horská nemoc: příznaky (alespoň 3) n lehká benigní forma n ncefalea nnespavost nneúměrná únava nvertigo nnechutenství nnausea, zvracení n n n těžká maligní forma n nextrémní únava nataxie ndesorientace nnesoustředěnost ncentrální cyanóza ( rty) nklidová dyspnoe nkašel ntlak na hrudníku ntachykardie npalpitace nedém nohou n Akutní horská nemoc: léčba nObvykle spontánní ústup za 3-4 dny nO2 moc nepomáhá nDiuretika nKlid nZastavit výstup do odeznění!!! nNepomůže-li, sestoupit n nDexamethason (4 mg po 6 h) Príp. paracetamol Akutní horská nemoc: prevence nPomalý výstup •(následující noc max 600 m výš) nHodně pít, ne alkohol nInhibitor karboanhydrázy acetazolamid (250 mg 2x/d, začít předem) n exkrece bikarbonátu n¯ pH (~metabolická acidosa) n dýchání nDexamethason (8 mg/d) nAntioxidační vitamíny acetazolamid + dex efektivnejsi nez kazdy sam davku dex rozlozit do celeho dne Carlsten C, Swenson ER, Ruoss S: Dose-response study of acetazolamide for acute mountain sickness prophylaxis in vacationing tourists at 12,000 feet (3630 m). High Alt Med Biol; 5: 33-39. HAPE- plícní forma AHN nNekardiogenní plicní edém nVelmi odlišný od jiných typů nV prvních 2-4 dnech výstupu (obvykle rychlého) nad ~2500 m, nejčastěji 2. noc, nIncidence max.15%, asi víc u mužů nBez léčby fatální během hodin (výjimečně i s ní; nejčastější příčina smrti ve výšce), jinak kompletní uzdravení bez následků nProjevy : extrémní únava, slabost, kašel, dyspnoe v klidu incidence asi spis 0.1-4% HACE- Mozková forma AHN nedém mozku nvzácný, někdy společně s HAPE nPo pokračování ve výstupu s akutní horskou nemocí nProjevy : připomínají hypotermii (snadná záměna) •silná bolest hlavy •iracionalita, zmatenost, letargie •halucinace •cerebelární ataxie (chaotické pohyby jako při opici) Výškový edém mozku nLéčba: •Okamžitý sestup!!! •O2 •Dexametason nPrognóza: •Bez léčby fatální během hodin •S léčbou obvykle uzdravení bez následků Další zdravotní problémy nperiferní výškové otoky n v 4 200 m z 18% ( ženy 28%, muži 14%) nvýšková retinopatie ( krvácení do sítnice) n nad 4 000 m 50 - 90% ( v oblasti žluté skvrny – trvalá ztráta zraku ) ntrombózy nembolie nsněžná slepota ( keratitis solaris) • •Vysoký tlak: potápění • Jak dlouho vydrží pod vodou: nVorvani a delfíni: 2 hod nVelryby a tuleni: 18 min nBobr, kachna: 15 min nKrysa, králík, kočka, pes: 2-4 min nČlověk: ~1 min nAkvabely: PaO2 30-35 mmHg nKorejské lovkyně perel: 2 min (20-30 m, 20x za hodinu) nFree divers: 8 min. 6 sec. feature3-110 Pod vodou nTlak o 1 atm na každých 10 m nAby plíce nekolabovaly, musí vdechovaná směs přicházet pod tlakem Dekompresní (kesonová) nemoc nvzniká expanzí plynů v dutinách a tvorbou bublin npři vynořování tvorba bublinek v krvi a tkáních supersaturovaných plynem rozpuštěným během expozice tlaku npovrch bublinek je thrombogenní -> vznik komplexů bublinky-proteiny-destičky nproblémy, až když to plicní cirkulace nestačí odfiltrovat (PAP o ~20 mmHg) nProjevy :bolesti svalů, kloubů; až i paralýza, kolaps, bezvědomí; dyspnea (často předchází vážnější problémy), plicní edém, embolie Dekompresní nemoc nAž po delší expozici ndusíku to trvá dlouho, než saturuje tělesné tekutiny (špatná rozpustnost) nzejména málo vaskularizovaný tuk (N2 se v něm rozpouští nejvíc) nPohyb to zhoršuje nHe se hůř rozpouští než N2 Dekompresní nemoc nLéčba: nRekomprese a pomalá dekomprese v hyperbarické komoře nLze zrychlit hyperbarickým O2 •nedodává se žádný další N2 • difuse O2 do ucpaných oblastí nPrevence npomalé vynořování ndny/týdny v přetlakové nádrži Vysokotlakový nervový syndrom (HPNS) nPod 130 m nHyperexcitace nervů tlakem ntřes rukou nnausea, závratě nHorší při rychlejším ponořování nOmezují to tlumivé účinky N2 (“Trimix”) • Hloubka potopení s různými plyny Sportovní potápění •Konstantní zátěž : potopení vlastními silami ( 100m, 124-ploutve) •Volný ponor ( ručkování): 120 m •Variabilní zátěž ( zátěž s odhozením, nahoru po laně) 142m •Bez omezení: ( zátěž, nahoru vztlakové zařízení) :214 m • • •Rekord v potápění s dýchacím přístrojem: 318 m ( 12 hod) Barotrauma n= patologické změny vznikající přetlakem plynů v tělních dutinách nnosní dutiny nzubní kazy nstřední ucho (při ucpání Eustachovy trubice) nstřevní plyny nalveoly (pokud se při vynořování nevydechuje) titl CZ OPVK_MU_rgb RVS_GRAYSCALE •Inovace studijního oboru Regenerace a výživa ve sportu (CZ.107/2.2.00/15.0209) •34 Vliv prostředí na výkonnost teplo, chlad MUDr.Kateřina Kapounková MUDr. Zdeněk Pospíšil Termoregulace nČlověk – teplokrevný nteplota jádra u člověka bez horečky stabilní (± 0,5°C) nnemění se ani v závislosti na t okolí (12-54 °C) nteplota kůže se mění (nutné pro termoregulaci) n Normální teplota jádra nnení u každého stejná nměřeno v ústech: 36-37.5°C nza průměr se považuje 36.6-37°C, rektálně o 0.6°C více n37 – 37,9°C – subfebrilní t. n38°C a více – febrilní t. nnad 39°C – poruchy tělesných funkcí nnad 41°C snese jen krátkou dobu nextrémní teplo (fyzická námaha) : 40°C, extrémní zima pod 35.5°C nIdeální teplota okolí v klidu: 28°C ( teplota kůže 33°C, kůží – průtok 5% MV nTvorba tepla : metabolismus ( energie v tukové tkáni) nObrana pocením v horku : jen při dostatečném množství vody n n( pokles hmotnosti o 4% = snížení SV, MV udržován vysokou TF = nedostatečné prokrvení kůže - pocení) • Rovnováha mezi tvorbou a ztrátami tepla nprodukce tepla n nvedlejší produkt metabolismu nsvalová aktivita (včetně třesu) nendokrinní změny n ( aktivita hnědého tuku) nzměny chování ( choulení) n nodvádění tepla n nsálání nvedení nproudění nodpařování vody nIntenzivní pohyb – svaly produkce 15 – 20x více tepla než BM nAž 80% energie uvolněné při svalové činnosti je ve formě tepla nRegulace hypertermie - evaporace Evaporace (odpařování) nPocení nČlověk až 10- 12 l /24 hod nperspiratio insensibilis (i plíce): 450-600 ml denně (12-16 kcal za hodinu, až 384 kcal denně) n nelze nijak regulovat n Pocení a jeho regulace nTermoreceptory : hypotalamus, v kůži nCentrum termoregulace : hypothalamus (tepelná nebo elektrická stimulace) – autonomní dráhy do míchy – sympatikus do kůže ncholinergní inervace, ale A a NA kupodivu potní žlázy stimulují také (význam při cvičení) Hypotalamické centrum nv přední hypotalamické-preoptické oblasti množství termosenzitivních neuronů (2/3 reagují akčními potenciály na teplo, 1/3 na chlad) nzahřátí této oblasti: okamžité profúzní pocení, masivní dilatace kožních cév, inhibice tvorby tepla Detekce na periferii npovrchové: tepelné a chladové (10x víc) receptory v kůži, při ochlazení okamžitý reflex: ntřes, inhibice pocení, kožní vazokonstrikce nhloubkové: stejné rozložení i v míše, břišních orgánech a kolem velkých žil: registrace teploty jádra nhlavním úkolem je prevence hypotermie •Horko 1.Vazodilatace kožních cév: 8x zvýšení přísun tepla do kůže, téměř na celém těle 2.Pocení: nastupuje při 37°C, velmi efektivní 3.Pokles v produkci tepla: silná inhibice třesu a chemické termogeneze ( zadní část hypotalamu) Tepelné vyčerpání nPřekročení termoregulační kapacity( i u fyziologické aklimatizace na teplo) nNáhlé zatížení teplem + intenzivního sportovního výkonu přetížení oběhového systému ( akutní snížení MV,hypotenze) Teplota ve vztahu k cvičení °c Sportovní aktivita méně než 25°C Bez omezení 25 - 27 Delší přestávky ve stínu Pít každých 15 min Sledovat varovné známky tepelné zátěže 27 - 29 Jako výše + Ukončit cvičení neaklimatizovaných osob Omezit trvání cvičení, prodloužit přestávky Nepovolit běhy na dlouhé tratě nad 29 Ukončit všechny sportovní činnosti Termoregulační selhání nVíc tepla, než se tělo dokáže zbavit nhodně tepla z venku nvelká vlastní tvorba tepla nČasto fatální nebo dlouhodobé neurologické následky n nHypotenze (z dehydratace) -> omdlévání nTachykardie, tachypnea (pokus o kompenzaci hypotenze) nKůže nejdřív červená (vazodilatace), později bledá (vazokonstrikce pro kompenzaci hypotenze) nHypoperfuze GIT + jeho teplem zvýšený metabolismus -> ischemické poškození bariérové funkce -> endotoxemie -> cytokiny, aktivace koagulace, další zhoršení termoregulace A. Bouchama, J. P. Knochel, NEJM 346 (25):1978-1988; June 20, 2002 Úžeh nčlověk vydrží několik hodin 55 °C na suchém vzduchu, 34 °C při 100% vlhkosti nstoupne-li teplota těla nad 40°C – úžeh: nProjevy :zvracení , zmatenost, delirium, ztráta vědomí, oběhový šok nněkolik minut extrémní teploty může být fatální: poškození mozku npoškození jater a ledvin může způsobit smrt i po několika dnech po úžehu nlokální chlazení možná lepší než celkové (vyvolává třes- zvýšení teploty) Adaptace na horko nBěhem 1-3 týdnů n kardiovaskulární výkonnost ( SV, TF) n¯ ztráty NaCl potem a močí ( aldosteron) n objem plazmy n maximální schopnost pocení (2x) nJe méně využíván glykogen, více tuk n nAdaptovaní se začínají potit na nižší úrovni tělesné teploty • • Průběh adaptace 2.- 6.den pokles TF, zvyšuje se objem plazmy 4.-10.den pokles rektální teploty pokles Na a Cl v potu a moči 8.-14.den zvyšuje se rychlost pocení •Za 2.-3.týdny se adaptace na teplo ztrácí Trénink a aklimatizace na horko nZvýšení aerobní zdatnosti + větší oběhová rezerva nSnížené energetické nároky na cvičení stejné intenzity, snížený metabolismus glykogenu o 50 – 60% nZvýšené pocení a menší ztráty iontů nSnížení TF nLepší individuální tolerance zátěže •Chlad Reakce na chlad nChlad jako stresor-vyplavení katecholamínů (reakce TK,TF), nCentralizace oběhu ,aktivace osy hypotalamus-nadledvinka,aktivace thyreoid.hormonů jako součást metabolické reakce.Hypoglykémie a nevyspání zvyšuje rychlost podchlazení. nRychlejší nástup svalové únavy s možností úrazu úponů n Mechanizmy udržení teploty jádra n svalový tonus ( tepelné produkce) nTřes – klíčový ( motorické centrum v hypotalamu) •současné záškuby antagonistických svalů • tvorbu tepla 2-3x •při adaptaci se víc třesou svaly uvnitř těla - efektivnější ohřívání jádra nNetřesová termogeneze n nVětší výdej tepla při svalové práci-nevýhoda v extremním chladu 1.Vazokonstrikce kožních cév: stimulace sympatického centra v zadním hypothalamu, také téměř všude 2.Piloerekce: sympatikus na musculi arrectores, u člověka malý význam, „izolační vrstva vzduchu“ 3.Zvýšená termogeneze: třesová a netřesová Hypothalamus a třes nv dorzomediální části zadního hypotalamu primární motorické centrum třesu nnormálně inhibováno termickým centrem z předního hypotalamu npři chladu aktivováno periferními senzory nimpulsy nemají rytmus, pouze zvyšují tonus – když přesáhne kritickou hranici – třes naž 5x vyšší produkce tepla než v klidu Extrémní chlad n20-30 minut v ledové vodě fatální (zástava srdce), teplota těla 25 °C npokles pod 34°C nebezpečný – nízká tvorba chemického tepla, spavost, koma (není třes) narteficiální hypotermie: srdeční operace (32°C): buňky vydrží bez kyslíku i 1h Ochrana proti tepelným ztrátám nOmezení tepelního výdeje-vazokonstrikce kůže a neaktivních svalů. nChování a oděv-schouleníxtělesná aktivita,přiměřený oděv. nRozdíly v povrchu těla-děti relativně větší povrch –větší ztráty. nTermogeneze –třesová(včetně svalové aktivity) n netřesová(vliv katecholamínů a hnědé tukové tkáně) třes tu nastupuje později nAdaptace,otužování-prodloužení nástupu tepelných ztrát Zdravotní rizika PA v chladu nHypotermie-mírná(Tr 32),střední(Tr 30),těžká(Tr 28 nVliv na srdeční sval-AP,IM, nDiving reflex-náhlé ponoření obličeje nebo těla do chladné vody,apnoe a vagový mechanismus poruchy srdečního rytmu s možnou zástavou srdce. nPozátěžový bronchospasmus-vdechováním chladného vzduchu. nKřeče kosterních svalů,hrozí ruptury nOmrzliny a oznobeniny. n n Adaptace na chlad nGenetická-australští domorodci,eskymáci,sibiřané nAklimatizace-získaná posit reakce na komplex podmínek nAklimace-získaná reakce posit.na jednu složku nHabituace(přivykání)-zmenšená reakce na chlad n nTypy:metabolická,izolační,hypotermická n nPoznámky: děti mají v chladu větší tepelné ztráty,senioři mají zhoršenou vazokonstrikci kůže a omezené vnímání chladu a tepla-hrozí rovněž větší tepelné ztráty. Otužování nVýznam jako prevence nemoci z nachlazení a zvýšení adaptace na chlad-výhody pro kvalitu života. nBěžné otužování-chladnější místnosti,přiměřený oděv,sprchování a mytí studenou vodou,saunování nSportovní otužování-plavání v ledové vodě Extremní výkony v chladu nPřežití horolezce bez kyslíku 2 dny ve výšce 8.000m při teplotě v noci až -25st s příznaky obou forem AHN jen s omrzlinami po jeho snesení a ošetření. nLedový muž-Rusko/Sibiř/ uběhl maraton v teplotě -16st za 5apůl hodiny jen v trenkách s čelenkou a nazouvacími trepkami (z toho posledních 5km překonal chůzí).To vše bez omrzlin a viditelné újmě na zdraví. nTentýž muž podplaval 50m pod ledem ve vodě +4st jen v plavkách (pod dohledem potápěčů s lékařským zázemím). n nOtázky : genetické vlivy,psychika,dobrá adaptace,trvalé otužování. Poškození z chladu v dějinách nMasivní postižení lidí v důsledku chladu při válečných konfliktech n n1.Napoleonovy armády pod Moskvou-omrzliny,úmrtí na kombinované působení zranění a chladu.Nízká úroveň válečného zdravotnictví. n2.Dlouhodobý pobyt v chladu a vlhku v 1.světové válce v zákopech zákopová noha/kombinace omrzlin a dlouhodobých cévních spazmů spolu s infekcí v DK vedoucí k rozsáhlým nekrózám.Nízká úroveň možné zdravotní pomoci. nBoje u Stalingradu v extremně nízkých teplotách,špatný oděv, hlad,vyčerpání,psychická zátěž,omrzliny včetně omrzlin konečníku u německých vojáků při defekaci s nástupnou infekcí a sepsí. n n