High Altitude Medical Research Expedition Himlung 2013 - 저산소증에 대한 인간의 적응 연구 (HiReach 2013)

배경

점점 더 많은 사람들이 일이나 즐거움을 위해 더 높은 고도로 여행을 가면서 고도 관련 의료 문제가 더욱 중요해지고 주목을 받고 있습니다. 해발 2,000m에서 3,000m 범위의 고도에 있는 유럽과 미국 서부의 리조트 타운은 매년 수백만 명의 방문객을 끌어들입니다. 더 많은 사람들이 3000m 이상에 위치한 남미와 아시아의 도시를 방문합니다. 또한 전 세계적으로 수만 명의 여행자, 트레커 및 스키어가 3000~5500m 범위의 고도로 올라갑니다. 점점 더 많은 레크리에이션 등반가들이 매우 높은(3500m에서 5500m) 또는 극단적인(>5500m) 고도의 정상 등반을 시도합니다. 네팔 관광 및 민간 항공부와 네팔 산악 협회는 2010년에만 6000m 이상의 봉우리에 대한 6032명의 등반가에게 허가를 발급했다고 보고했습니다. 높은 고도에 거주하는 사람들의 수가 증가할 수밖에 없다는 점을 고려할 때 높은 고도에 대한 노출과 관련된 생리적 변화 및 위험에 대한 이해를 더욱 심화시키는 것이 중요합니다. 산소 항상성은 높은 고도에서 건강한 인간의 생존에 필수적입니다. 다양한 장기 시스템을 포함하는 다양한 생리적 변화는 고지대 체류와 관련하여 저압성 저산소증에 노출 및 순응하는 동안 발생합니다. 여기에는 폐 및 전신 혈관 기능의 현저한 적응, 대뇌 관류 및 대사의 변화, 면역 체계의 생리학적 및 대사 적응 및 감염에 대한 선천적 방어 메커니즘이 포함됩니다. 이러한 변화는 조직 저산소증 그 자체의 결과이거나 저산소증에 의해 유도된 sympathoadrenal 경로의 활성화에 의해 매개될 수 있습니다. 최근 몇 년간 중요한 연구 활동의 예는 저산소증 유도 인자 1 알파(HIF1α)의 발견과 다중 유전자좌의 조절에 의한 산소 항상성에서의 역할입니다. 또한 저산소증으로 인해 산화/환원 스트레스가 증가하고 활성산소(ROS) 및 질소종(RNS) 생성이 증가하며 항산화 시스템의 활성이 변경되고 지질, 단백질 및 DNA에 관련된 산화 손상이 다음과 같이 발생할 수 있습니다. 뿐만 아니라 세포, 하위 세포 및 분자 수준의 손상. 수명이 짧은 이러한 중간체에는 슈퍼옥사이드 음이온(O2), 과산화수소(H2O2) 및 하이포클로라이드(HOCI. 또한 하이드록실 라디칼(OH), 하이드록사이드 이온(OH) 및 슈퍼옥사이드 라디칼(O2-)은 특정 생리학적 및 병태생리학적 조건에서 축적되는 ROS 계열의 반응성이 높은 구성원입니다. 결과적으로 장기간의 저산소증은 심각한 염증과 유사한 전신 산화 스트레스를 유발합니다.

조직 저산소증 및 증가된 산화 스트레스뿐만 아니라 sympathoadrenal 및 신경 내분비 과정의 적응 또는 반응성 변화도 다양한 질병 상태에서 발생합니다. 저산소증 자체는 암, 뇌 및 심근 허혈, 만성 심장 및 폐 질환을 포함한 주요 사망 원인의 병인에 중요한 역할을 합니다. 전반적인 저산소증은 중환자에게 흔히 발생하는 문제입니다. 폐부전 환자의 경우 기계적 환기를 비롯한 최상의 의학적 지원에도 불구하고 환기/관류 불일치 또는 폐포-모세혈관 막을 통한 확산 능력 장애로 인해 심각한 저산소증이 발생할 수 있습니다. 빈혈에서 낮은 심박출량 또는 감소된 산소 운반 능력으로 인해 조직으로의 산소 전달이 손상될 수도 있습니다. 중증 패혈증과 관련하여 발생하는 미세 순환 기능 장애는 정상 또는 증가된 동맥 산소 함량 및 산소 전달을 가진 환자에서도 세포 수준에서 국소 저산소증을 유발할 수 있습니다.

중환자에서 세포 저산소증은 산화 스트레스를 유발하여 세포의 항산화 능력을 고갈시키고 가용 산소를 사용하는 능력을 손상시킬 수 있습니다. ROS 및 RNS 생성 증가와 함께 중요한 미토콘드리아 내 항산화제인 환원된 글루타티온의 고갈 수준은 산화적 인산화 및 ATP 생성을 억제하는 것으로 보입니다. 당뇨병, 만성 심부전 또는 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 및 폐고혈압 발생과 같은 다양한 만성 질환 개체에서 볼 수 있는 혈관 기능 장애 및 리모델링의 진행 및 조절에서 ROS-중간체에 대한 관심이 증가하고 있습니다. PHT). ROS 생성 메커니즘은 완전히 이해되지 않았습니다. ROS는 백혈구에서 생성되지만 ROS 생성은 미토콘드리아의 전자 전달 사슬의 파괴를 통해서도 발생할 수 있습니다. 결과적인 미토콘드리아 기능 장애는 PHT에서 폐 혈관 수축 및 리모델링을 유발하는 추가 요인으로 설명되었습니다. 호흡 부전이 있는 저산소증 환자에서 폐혈관압의 증가가 자주 발생하며(WHO Class III - 폐고혈압) 폐관류를 손상시켜 저산소혈증을 악화시킬 수 있습니다. 이러한 증가가 폐 내피 세포에 대한 저산소증의 직접적인 혈관 수축 효과 또는 ROS의 증가에 의한 것인지는 아직 완전히 이해되지 않았습니다.

일반적으로 건강한 사람과 위독한 환자의 장기간 저산소 상태에 적응하는 메커니즘은 잘 알려져 있지 않습니다. 치명적인 질병의 맥락에서 이러한 메커니즘은 환자의 이질성과 촉발 질병으로 인해 탐색하기 어렵습니다. 또한, 저산소증 및 질병 관련 과정의 영향은 구별하기 어렵거나 불가능합니다. 치명적인 질병의 동물 모델은 상당한 제한이 있을 수 있으며 종종 인간 환자를 나타내지 않습니다. 저산소증에 대한 생리학적 및 병태생리학적 반응은 치명적인 질병에서 나타나는 반응과 유사할 수 있다고 제안되었습니다. 고지대 탐험의 맥락에서 인간 피험자는 장기간의 저산소증과 산화 스트레스에 안전하게 노출될 수 있으며 그 결과 대뇌, 심혈관 및 폐 적응 및 미토콘드리아 기능의 변화, 염증 캐스케이드 및 응고 활동이 제어된 방식으로 탐색될 수 있습니다. 높은 고도로 올라가는 건강한 지원자의 저산소 환경에서 발생하는 저산소증에 대한 인간의 반응에 대한 연구는 고립된 저산소증의 모델이 될 수 있으며 중환자의 효과에 대한 이해를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

목적

"High Altitude Medical Research Expedition Himlung 2013"(HiReach2013) 프로젝트의 목적은 7000m 이상의 극한 고도로 상승하는 동안 뇌, 심혈관 및 폐 적응과 인간 응고 시스템의 반응을 종합적으로 조사하는 것입니다.

행동 양식

심폐 운동 검사는 작업 부하의 표준화 및 조절을 위해 롤러 트레이너를 사용하는 자전거의 검사 시스템을 사용하여 수행됩니다. 정적 및 동적 폐 용적은 각 연구 사이트에서 평가됩니다. 측정에는 상업적으로 이용 가능한 폐활량계를 사용하는 평가 DLCO가 포함됩니다. 경흉부 도플러 심초음파는 수축기/이완기 심장 기능 및 폐동맥압을 평가하기 위해 수행됩니다. 초음파 폐 혜성으로 혈관 외 폐수를 정량화하기 위해 각 연구 사이트에서 각 피험자에게 폐 초음파를 적용합니다. 미립자 측정은 Annexin V 기반 ELISA를 사용하여 수행됩니다. 뇌 혈류 속도는 경두개 도플러를 사용하여 중대뇌 동맥에서 측정됩니다. 구조적 대뇌 변화와 대뇌 용적은 뇌의 MRI로 평가됩니다. 각 연구 사이트에서 광범위한 응고 연구를 수행할 것입니다.