Mänsklig anpassning till hög höjd

Studiemål A: Röda blodkroppar och hypoxi:

Olika former av höjdträning har använts för att öka i synnerhet uthållighetsprestationer hos elitidrottare. De vanligaste tillvägagångssätten är antingen att bo och träna på höjd (Live high - train high; LHTH) eller att bo på hög höjd medan du tränar på havsnivå (Live high - train low; LHTL). Även om det är allmänt accepterat att de potentiella prestationshöjande effekterna av LHTH och LHTL förmedlas genom en hypoxiberoende ökning av röda blodkroppar (1), har detta aldrig visats experimentellt. Under 2010 genomförde utredarna den första placebokontrollerade dubbelblinda LHTL-studien (stödd med BASPO-finansiering) med det tydliga syftet att identifiera den eller de mekanismer som är ansvariga för prestationsförtrollningen efter LHTL. Kort sagt, av denna anledning levde 16 elitidrottare (genomsnittlig VO2max ≈ 70 ml.kg.min) i 16 timmar/dag i antingen normoxia eller på den stimulerade höjden av 3000 m under fyra veckor. Detta protokoll valdes baserat på färska recensioner av experter inom området (2). Trots denna förment optimala inställning hittade utredarna inte en enda positiv förändring inducerad av LHTL. Till vår stora förvåning och trots att vi mätt VO2max, tidstestprestanda, röda blodkroppars massa, markörer för erytropoes med en mycket högre frekvens än i någon annan tidigare LHTL-studie förblev de alla opåverkade av LHTL. Baserat på vår erfarenhet inom höjdfysiologi och studier inklusive erytropoietininjektioner hos människor, har forskarna börjat spekulera i om även 3 veckors kontinuerlig exponering på höjden är tillräcklig stimulans för att öka massan av röda blodkroppar vilket är hörnstensantagandet för LHTL (1, 3). Om så inte är fallet försvinner den vetenskapliga logiken för att utföra LHTL.

Den initiala bestämningen av massan av röda blodkroppar på höjden dateras 100 år tillbaka när Douglas (4) rapporterade att sex veckors exponering för 2300 m höjd på Gran Canaries inte ökade massan av röda blodkroppar medan htc ökade. Cirka 50 år senare drog Lawrence (5) slutsatsen att en verklig ökning av massan av röda blodkroppar krävde flera veckors (8) höjdexponering (3800 m), medan minskningen av plasmavolymen börjar vid ankomsten. Det bör här noteras att de använde en utmärkt metod för att bestämma röda blodkroppars massa: autologa röda blodkroppar märkta med radioaktiv fosfor, något som inte är möjligt idag. 1964 genomförde Hannon (6) sin nu klassiska studie när han exponerade 8 honor och 8 hanar för 4300 m höjd under 9 hela veckor. Under den första månaden skedde ingen ökning av massan av röda blodkroppar, och under de kommande 5 veckorna ökade massan av röda blodkroppar endast med 5 % trots fortsatt järntillskott. Metoden som användes i just denna studie var autologa krom-51-märkta röda blodkroppar, dvs guldstandard. Även på den kraftigt höga höjden 5450 m (utan relevans för elitidrott) rapporterade Reynafarje (7) att det krävs 6 veckor för att öka volymen av röda blodkroppar. Att följa upp alla tidigare höjdstudier är omöjligt här, men i en nyligen genomförd granskning sammanfattade Grover och Bärtsch (8) dessa genom att konstatera att "Sann polycytemi utvecklas när bosättning på hög höjd (3800-4500m) sträcker sig över månader till år". Jämfört med den höjdforskning som gjorts i det förflutna när det gäller röda blodkroppars massa, mestadels utförd med användning av tekniker som är vida överlägsna de som används idag och på högre breddgrader än som tillämpas i LHTL-protokoll, förslaget att LHTL bör öka röd cellmassa verkar vara osams. Man bör dock komma ihåg att det i de flesta höjdstudier är svårt att isolera effekterna av hypoxi, och även förändringar i temperatur, näringsintag och fysisk aktivitetsnivå är ofta en förvirrande faktor.

Levine och Stray-Gundersen (3) var de första att rapportera en ökning av röda blodkroppar efter LHTL. Efter 3 veckors LHTL vid 2500 m beräknade de att RCV skulle ökas med 8 % baserat på förändringar i plasmavolymen som härleddes av Evens Blue. Jämnblått är ett dåligt mått på förändringar i RCV eftersom det snabbt läcker från cirkulationen, och uppgifterna bör tas med viss försiktighet. Det är också intressant att en ökning av RCV endast observerades hos 50 % av LHTL-personerna. Detta utesluter inte att de observerade förändringarna helt enkelt inte bara var resultatet av biologisk variation (9). Under de 10 åren efter de första positiva LHTL-resultaten kunde data inte replikeras. Speciellt den australiensiska forskargruppen ledd av Chris Gore gjorde enorma ansträngningar under denna period men kunde inte bekräfta att 3 veckors LHTH eller normobarisk LHTL fick RCV att öka (10-16). Från 2006 och framåt har positiva effekter av LHTL rapporterats på ONU, men uppgifterna är långt ifrån övertygande. Forskargruppen av J.P. Richalet genomförde en serie experiment i Premanon och fann att massan av röda blodkroppar ökade i en studie (17), men oförändrad i ytterligare två studier (18, 19). J Wehrlin från Bundesamt für Sport fann tre veckors LHTL för att öka RCV (20), men studiedesignen är inte ren eftersom försökspersoner från olika discipliner fungerade som kontroll- och behandlingsämnen. Detta är ett problem eftersom de var i olika skeden av sin träningssäsong och det kan inte uteslutas att detta inte påverkar RCV. Eftersom försökspersonerna var elitidrottare som tävlade på internationell nivå är det också synd att inga antidopningsprover samlades in i denna försökspersons population. Chris Gore har under de senaste åren använt ett ovanligt statistiskt tillvägagångssätt och därigenom rapporterat vad de kallar "marginella" ökningar av RCV efter LHTL (21). Denna slutsats kan dock inte dras om man använder en standard accepterad statistisk metod. Således, även om det är allmänt accepterat att LHTL kan öka RCV, är bilden inte så tydlig som förväntat, och utredarna hävdar att det är ganska osannolikt när man jämför med ovannämnda kroniska höjdexponeringsstudier.

Huvudsyftet med denna föreliggande studie är att i en stor studiepopulation (n=16) fastställa om kontinuerlig exponering för 3450 m höjd under fyra veckor ökar röda blodkroppars massa eller inte. Utredarna har valt denna höjd eftersom 1) I populationer som lever permanent på denna höjd har en förhöjd volym av röda blodkroppar rapporterats jämfört med deras landsmän som bor nära havsnivån, 2) om utredarna väljer en lägre höjd, och utredarna observerar ingen ökning av röda blodkroppars massa skulle utredarna inte kunna avgöra om detta var konsekvensen av en för låg höjd eller en för kort exponeringstid, 3) Exponering för mycket högre höjder kanske inte är lämplig för idrottare.

Studieprotokoll för studiemål A: Röda blodkroppar och hypoxi En månad före höjdexponering kommer försökspersoner på veckobasis att få sin RCV (genom CO-återandning) och andra hematologiska parametrar kvantifierade på två separata dagar som inte separeras med mer än en dag (dvs. måndag och tisdag, eller tisdag och onsdag etc). Detta möjliggör en mycket bra uppskattning av deras basala hematologiska värden. Tillskott av lätt järn (40 mg/dag kommer att påbörjas dag 1 och behållas under hela studien). Dessutom kommer alla försökspersoner att utföra lätt cykelträning med 1,0 W/kg kroppsvikt i 30 minuter varannan dag under denna månad. Sådan ljusaktivitet är känd för att inte påverka massan av röda blodkroppar (22). Aktiviteten kommer att fortsätta under höjdexponeringsperioden vid Jungfraujoch (se nedan), för att begränsa eventuell fysisk inaktivitet orsakad av höjd/inneslutning som kan inducera en minskning av plasmavolymen, som dock rapporteras elimineras av till och med mycket ljus (23). Vid två tillfällen/vecka under Jungfraujoch kommer alla försökspersoner att eskorteras till Mönchhütte (samma höjd) och tillbaka (totalt 60 min promenad) för att även hålla lite fysisk aktivitet. Medan på höjden kommer alla försökspersoner att utföra samma test som vid havsnivån, det vill säga dubbel bestämning av hematologiska parametrar på veckobasis.

Studiemål B: Kardiovaskulära anpassningar till hög höjd:

Klassiska studier av Grollman på Pikes Peak (4300m) i USA visade att det finns en cirka 40 % ökning av hjärtminutvolymen i vila (puls × slagvolym) under de första dagarna av uppstigning till hög höjd (Grollman 1930). Liknande observationer har gjorts under mer rigoröst kontrollerade förhållanden i laboratoriet, med motsvarande grader av hypoxi (24, 25). Förändringar i slagvolym spelar en mindre roll i den höjdinducerade ökningen av hjärtminutvolymen, och det mesta av svaret (90-95%) verkar vara resultatet av en ökad hjärtfrekvens (24, 25). Efter några dagars höjdexponering återgår dock hjärtminutvolymen till havsnivåvärden eller till ännu lägre värden trots att hypoxemi fortfarande kvarstår (26). Minskningen av hjärtminutvolymen är överraskande och sker trots en kontinuerligt ökad hjärtfrekvens och är en följd av en minskning av slagvolymen (26, 27). Liknande data rapporteras med träning, det vill säga en minskning av slagvolymen med submaximal och maximal träning (28). Den fysiologiska mekanismen som leder till en minskning av slagvolymen i vila och under träning med kontinuerlig exponering för hög höjd är fortfarande okänd, och huvudsyftet med studie B är att lösa detta problem. Eftersom hjärtminutvolymen i hög grad beror på blodvolymen (Frank-Starling-mekanismen) och vänstra kammarens fyllning, är det frestande att spekulera i att den höjdberoende minskningen av plasmavolymen och därmed även den totala blodvolymen orsakar höger kammare fyllning och därefter även slagvolym att reduceras. För att testa denna hypotes kommer interventioner att utföras:

1. För att underlätta venöst återflöde, och därmed fyllning av höger kammare, kommer försökspersonerna veckovis att testas på det vanliga lutningsbordet. Tiltbordet möjliggör undersökning av försökspersoner i ryggläge vid olika lutningar med huvudet nedåt. Utredarna vill studera våra frivilliga under 5 minuters lutning med huvudet nedåt vid (vid varje lutning) -15, -30 och -45°, vilket är normalt förfarande. Lutningen med huvudet nedåt underlättar venöst retur och därmed slagvolymen. De största effekterna brukar ses vid runt -70°. Under den sista minuten av varje tilt kommer hjärtminutvolymen att bedömas med en inert återandningsteknik (utredarna har fått denna procedur godkänd av ETH:s etiska nämnd i tidigare ansökningar) och med ultraljudsdoppler. Puls och blodtryck kommer kontinuerligt att övervakas icke-invasivt.
2. På den sista studiedagen vid Jungfraujoch kommer plasmavolymen att återställas till havsnivåvärden genom infusion av Dextran. Den exakta volymen dextran som ska infunderas beräknas genom att multiplicera volymerna av röda blodkroppar (bedömda i projekt A) med hematokriten. Hjärtminutvolymen kommer att bedömas enligt ovan i liggande och sittande läge före och omedelbart efter infusionen av Dextran.
3. Slagvolym och hjärtfrekvens kommer att bestämmas under submaximal och maximal träning genom återandning med inert gas på veckobasis under acklimatisering. Utredarna antar att de förväntade förändringarna i slagvolym korrelerar väl med höjdinducerade förändringar i plasma och blodvolym.

Studie C: Autonom nervös kontroll på hög höjd:

Exponering för hypoxi orsakar sympatoexcitation hos människor. Detta har bestämts indirekt genom mätningar av de hypoxiinducerade ökningarna av noradrenalin (Cunningham et al., 1965) och direkt genom ökningar i muskelsympatisk nervaktivitet (Saito et al., 1988). Den primära bakomliggande mekanismen är aktivering av kemoreceptorer i karotiskroppen (Marshall, 1994) och hjärnstammen (Solomon, 2000). Under akut exponering för hypoxi ändras således hjärtfrekvens och sympatisk nervaktivitet signifikant när blodets syremättnad minskar till cirka 85 % (Smith et al., 1996). Hos människor är denna mättnadsnivå ett resultat av att andas hypoxiska gasblandningar med ett FIO2 på 0,11-0,13 med viss individuell variation (Lundby et al., 2004). Nyligen visades det att invånare vid havsnivån som acklimatiserade sig i 4 veckor till en höjd av 5260m över havet uppvisade en förvånansvärt hög nivå av muskelsympatisk nervaktivitet (Hansen & Sander, 2003). Den genomsnittliga muskelsympatiska sprängfrekvensen ökade till 300 % över havets nivå, vilket är betydligt mer än de 50-100 % som förväntas vid akut exponering för en motsvarande hypoxisk gasblandning (FIO2 0,105). En begränsning för denna första studie var införandet av endast en tidpunkt under höjdacklimatiseringen. Det är således okänt om sympatoexcitation på hög höjd, mätt med mikroneurografi, avtar under ytterligare acklimatisering hos boende vid havsnivån.

De specifika mekanismerna bakom denna uppenbara sympatoexcitation på hög höjd är oklara. Samtidig andning av rent syre och intravenös infusion av koksaltlösning på hög höjd för att återställa blodhomeostas orsakade endast en mindre minskning av muskelsympatisk nervaktivitet (Hansen & Sander, 2003), vilket tyder på att traditionell aktivering av den perifera kemoreflexen eller hjärt-lungbaroreflexen inte tar hänsyn till för sympatiexcitationen. Istället kan kronisk exponering för hypoxi orsaka återställning av de centrala nervbanorna som är involverade i sympatoexcitatoriska reflexer. Det finns en växande mängd bevis som stöder att farmakologiskt inducerad hämning av hjärnstammens kväveoxidsignalering orsakar förstärkning eller återställning av sympatoexcitatoriska reflexer, och det har föreslagits att ackumulering av endogena hämmare av kväveoxid på liknande sätt kan vara involverad i humana sympatoexcitatoriska tillstånd.

Den underliggande mekanismen för sympatoexcitation på hög höjd (punkt 1-5 nedan)

Det är okänt hur kronisk hypoxi orsakar sympatoexcitation, men några av de potentiella underliggande mekanismerna beskrivs nedan:

1. Arteriell baroreflex-aktivering. I tidigare MSNA-studier på hög höjd hade invånarna vid havsnivån mindre men signifikanta ökningar av arteriellt blodtryck på cirka 8-12 mmHg (29, 30), vilket utesluter arteriell baroreflexavlastning. Återställning av arteriell baroreflex har inte uteslutits som en bidragande faktor, men det är osannolikt som en större mekanism.
2. Kardiopulmonell baroreflex-aktivering. I en kronisk studie på hög höjd (29) orsakade en intravenös infusion av koksaltlösning (800-1000 ml under 15 min) endast en liten minskning av sympatisk trafik, vilket ger bevis för att avlastning av kardiopulmonella baroreceptorer inte är en primär bidragande orsak.

3. Kemoreflex-sensibilisering. De andnings- och sympatoexcitatoriska svaren på acklimatisering på hög höjd delar flera egenskaper. Båda svaren utvecklas gradvis över dagar, och när normaliseringen väl är etablerad är den långsam under dagar efter återexponering för normoxi (29, 31, 32). Ventilatoriska och sympatiska kemoreflexer delar den afferenta inmatningen från perifera kemoreceptorer, och de centrala neuronala kretsarna som ansvarar för efferent aktivering av freniska nerver och sympatiskt utflöde är parallella. Utredarna antar att hyperventilatoriska och sympatoexcitatoriska svar på kronisk hypoxisk exponering delar underliggande mekanismer. Ventilatorisk acklimatisering till hög höjd tros främst bero på kemoreflex-sensibilisering, dvs trots stabil eller till och med något förbättrad arteriell syrespänning under de första 2 veckorna av acklimatiseringen, förstärks den hypoxiska kemoreflexventilationsresponsen (HVR) långsamt. Grunden för denna unika reflexsensibilisering har studerats ganska omfattande under de senaste decennierna. Hos människor är det troligt att både perifera och centrala mekanismer är inblandade.

   Perifert är signalhändelserna i kemoreceptorerna i halspulsåder och aortakroppar komplexa som involverar flera excitatoriska och hämmande transmittorer. De excitatoriska signalerna inkluderar adenosin, ATP, acetylkolin och endotelin. De primära hämmande signalmolekylerna är dopamin (verkar på D2-receptorer, D2R) (33), noradrenalin och NO. Hos människor kan intravenös lågdos dopamin och D2R-antagonisten domperidon (nu endast administreras oralt) minska respektive öka havsnivåns HVR (34, 35), men inte maximal hypoxisk ventilation (36). Varken lågdos dopamin eller domperidon passerar blod-hjärnbarriären. Även om dopaminproduktion och effekter inom halspulsådern kan minska under de första dagarna av hypoxisk exponering (37, 38), uppregleras enzymer involverade i dopaminproduktion, dopaminreceptorer och dopaminkoncentration (och noradrenalin) under kronisk hypoxi (38) . Den funktionella konsekvensen för ventilationssvar hos människor har studerats sparsamt, men en studie tyder på att effekterna av både dopamin och dompridon på HVR är oförändrade eller något större hos försökspersoner som exponerats för hypoxi under 8 timmar (35). Rollen av NO i perifer kemoreception har inte studerats på människor, men nya djurstudier tyder på att den perifera hämmande effekten av NO förväxlas av NO-medierad disinhibering av dopamineffekter. Således ökar natriumnitroprussid faktiskt perifer kemoreceptorbränning hos katter, kanske genom att blockera endogen dopaminhämning (39).

   Centralt orsakar kemoreceptorafferent aktivering frisättning av L-glutamat och dopamin inom nucleus tractus solitarii (NTS). Dessa händelser leder till excitation av NTS-neuroner som i sin tur via L-glutamat exciterar hjärnstammens neuroner inom den rostrala ventrolaterala medullan (RVLM). Den insamlade inputen till RVLM-neuroner styr det centrala sympatiska utflödet från hjärnstammen. Djurstudier har föreslagit att modulering av kemoreflexvägen inom NTS med dopamin (excitatorisk) (40) kväveoxid (NO) (excitatorisk) (41) blir mer signifikant under hypoxisk exponering. Således orsakar mikroinjektion av natriumnitroprussid och NO-syntasinhibitorn L-NMMA i NTS i vakna råttor en ökning och en minskning av ventilationen under hypoxisk exponering (41). Den centrala D2R:s roll vid hypoxi har studerats hos råttor genom att jämföra HVR efter domperidon (perifer D2R-blockad) med HVR efter domperidon + haloperidol (en perifer och centralt verkande D2R-blockerare) (42). De totala effekterna av enbart haloperidol på det respiratoriska svaret på isokapnisk hypoxi hos människor var en minskning av HVR (43).

   Medan ett antal neuronala vägar och sändare både perifert och centralt kan spela fysiologiska roller i kemoreflex-sensibilisering kopplad till höjdacklimatisering, har nyligen genomförda studier på D2R-knock-out-möss gett övertygande bevis för att D2R är en förutsättning (44). Av denna anledning kommer den aktuella studien att testa om sensibilisering av kemoreceptorerna är en underliggande orsak till sympatoexcitation på hög höjd, och i så fall om dopamin- eller NO-relaterade mekanismer är inblandade. I detta avseende bör det noteras att akut hyperoxi eller till och med tre dagars normoxisk andning misslyckades med att normalisera sympatisk trafik hos friska försökspersoner som acklimatiserade sig till hög höjd under 4 veckor (29). Liknande fynd har dock rapporterats för ventilation. Således kan kronisk hypoxi orsaka en så betydande sensibilisering av kemoreflexen att till och med hyperoxi kan misslyckas med att tysta de primära perifera kemoafferenterna från halspulsådern och aortakropparna, och det har spekulerats i att hyperoxi faktiskt kan orsaka central excitation av ventilations- och sympatisk effekt efter acklimatisering till höjden.

4. Minskad NO-produktion i hjärnstam-vasomotoriska centra. Strax efter att det upptäcktes att NO var en viktig endotelhärledd vasodilator, uppstod NO också som en neuromodulator som förstärkte glutamaterg neurotransmission (45). Det har sedan dess varit väl etablerat i djurmodeller att den övergripande funktionella betydelsen av NO-brist inom hjärnstamcentra är sympatoexcitation och förstärkning av sympatoexcitatoriska reflexer (46). Denna form av sympatoexcitation har identifierats hos människor (47). Således, medan vissa studier indikerar en ökad NO-produktion inom NTS, kan den totala NO-produktionen minska under hypoxisk exponering. Faktum är att en nyligen genomförd studie på människa har föreslagit att det finns åtminstone en relativ NO-brist med lägre cGMP-nivåer i blodet under hypoxisk exponering (48). I en studie på hög höjd hade intravenös infusion av NO-substratet, L-arginin, ingen effekt på sympatisk trafik (Lundby et al., 2002abstract). Detta fynd utesluter inte NO-brist under kronisk hypoxi, utan indikerar bara att sådan förmodad brist inte är relaterad till en relativ brist på substratet för NO-syntes. Föreliggande studie tar upp denna olösta fråga på två oberoende sätt. Först kommer hela kroppens NO-produktion att bestämmas med en ny stabil isotopteknik. För det andra kommer L-NAME att användas för att producera NO-syntasinhibering. Under omgivande luftförhållanden kommer detta att avslöja om den funktionella betydelsen av endogen NO-produktion minskar vid kronisk hypoxi. Under HVR-testning kan L-NAME ha komplexa effekter på kemoreflexen på grund av både disinhibition på nivån av de perifera kemoreceptorerna och indirekt hämmande verkan inom NTS i hjärnstammen.
5. Neurofysiologiska egenskaper hos sympatoexcitation på hög höjd. Sympatiexcitation på hög höjd har ännu inte karakteriserats med användning av en-enhetsinspelningar. Egenskaperna med en enhet, såsom sannolikhet för avfyrning och sannolikheter för dubbel och flera enskild avfyring inom en hjärtcykel kommer att möjliggöra tvärsnittsjämförelse av sympatisk trafik mellan lågländare och infödda på hög höjd. Vidare har sympatiska en-enhetsegenskaper nyligen publicerats för de sympatoexcitatoriska tillstånden hjärtsvikt, sömnapné och hypertoni (49). Sålunda kan viktiga jämförelser göras med andra sympatoexcitatoriska tillstånd. Eldningsegenskaperna kan ha viktiga konsekvenser för noradrenalinfrisättning.

Perifer frikoppling av sympatisk aktivitet och vasomotorisk tonus Trots en dramatisk ökning av sympatisk nervaktivitet och noradrenalinfrisättning finns en begränsad (om än statistiskt signifikant) ökning av vaskulärt motstånd och blodtryck på hög höjd. Detta är logiskt relaterat till hypoxiinducerad perifer förskjutning av sympatisk vasokonstriktion. Frånkopplingen kunde orsakas åtminstone delvis av alfa-receptornedreglering, även om det inte fanns någon signifikant minskning av hjärt-alfa-1-receptorer hos råttor som levde i hypobar hypoxi under 21 dagar (50). Dessutom orsakar akut allvarlig hypoxisk exponering också en frikoppling av sympatisk aktivitet och vasomotorisk tonus. Således, hos människor som använder FiO2 på 0,08, är sympatisk trafik mycket hög, men vaskulärt motstånd och blodtryck minskar (51). Denna akuta hypoxieffekt är osannolikt att förklara av receptornedreglering.

Hypoteser för sympatoexcitation på hög höjd testade med den föreslagna applikationen:

1. Sympatiexcitationen på hög höjd kommer att kännetecknas av en ökad sannolikhet för sympatisk avfyrning med en enhet, vilket liknar egenskaperna hos sympatoexcitation vid hjärtsvikt.
2. Kronisk hypoxisk exponering orsakar betydande sensibilisering av kemoreflexen, vilket åtminstone delvis förklarar sympatoexcitationen på hög höjd.

3a) Centralnervösa D2R-medierade dopamineffekter är viktigt inblandade i kemoreflexsensibilisering vid sympatoexcitation på hög höjd.

3b) Ändrad NO-signalering är viktig involverad i kemoreflexsensibilisering vid sympatoexcitation på hög höjd.

Hypoteser för perifer frikoppling av sympatiska reaktioner 4) Kronisk hypoxisk exponering orsakar minskad lokal och hela kroppens kväveoxidproduktion.

Frivilliga kommer var och en att studeras 4 gånger (2 kontrollstudier i Zürich, med och utan L-NAME, och 2 studier vid Jungfraujoch i vecka 3), med och utan L-NAME.

Varje studiedag kommer att innehålla följande:

Mätningar: BP, HR, Pletysmografiskt extremitetsblodflöde, Ventilation (inkl syreupptagning), Pulseoximetri och MSNA-enenheter och MSNA-multienheter för hela kemoreflex-studien. Blodprover: Inklusive: Katekolaminer, RBC-kanaler, cGMP.

Skick:

• Resten
• Chemoreflex (6 olika syrenivåer i arteriellt blod) (protokoll föreslagit av Mou et al. 1995).

NB-1: CO2 kommer att hållas vid omgivande andningsnivåer (dvs vilovärdet uppmätt i varje individ), genom att tillsätta små mängder CO2 under kemoreflex-testerna.

NB-2: En studiedag, intravenös dopamininfusion (3 µg kg -1 min-1) (Dahan et al. 1996), domperidon-tabletter (0,75 mg kg-1) (Pedersen et al. 1999, Lundby et al. 2001), och intravenös metoklopramid (10 mg) (Takeuchi et al. 1993) kommer att användas i denna sekvens vid havsnivån och vid Jungfraujoch för att hämma och desinhibera perifer kemoafferent avfyring, och därefter hämma central D2R-relaterad excitation chemoreflex . Dopamineffekter försvinner inom några minuter efter avslutad infusion (Dahan et al. 1996, Jarnberg et al. 1981). Domperidons effekter når maximalt cirka 30 minuter efter tablettintag och förblir ganska stabila i ytterligare 30 minuter. Vid dessa doser passerar inte dopamin och domperidon blod-hjärnbarriären och följaktligen är bidraget från centrala sensorer för hypoxi oförändrat. Metoklopramid har rapporterats orsaka en ökning av sympatisk aktivitet vid havsnivån. Om utredarna bekräftar detta efter domperidonbehandling vid havsnivå, kommer varje minskning av sympatisk trafik på hög höjd att starkt antyda hypoxirelaterade förändringar i central D2R-relaterad kemoreflex-excitation.

Studiemål D: metaboliska justeringar av skelettmuskler och fettvävnad till hög höjd:

Hypoxiberoende kontroll av mitokondriell funktion har länge varit av intresse, men förvånansvärt lite är känt om detta ämne hos vare sig människor eller djur. Tidigare observationer av mitokondriella modifieringar efter acklimatisering till höjd (särskilt höga och extrema höjder) har varit inkonsekventa. Initiala rapporter (52-55) visade ett större uttryck av indirekta markörer som tyder på ökad oxidativ potential hos både djur och människor hemmahörande på hög höjd, vilket ledde till att forskare postulerade att acklimatisering kan förbättra andningskapaciteten och mitokondriell funktion som svar på en alltmer hypoxisk miljö (55 ). Detta initiala paradigm utmanades när ytterligare studier av lågländare som vistas på höga/extrem höjder rapporterade antingen en dramatisk förlust av skelettmuskelmitokondrier (56, 57) eller försumbara förändringar i mitokondriell profil efter acklimatisering till hög/extrem höjd (58-62), till och med trots betydande minskningar av skelettmuskelmassa (60, 61). En konsekvens i litteraturen har dock varit antagandet att mitokondriell funktion (dvs. andningskapacitet, substratkontroll av andning och effektivitet eller kopplingskontroll) representeras enbart via statiska mätningar såsom mitokondriespecifika proteinkoncentrationer/aktivitet eller morfometrisk analys som representerar mitokondrieinnehåll respektive -volym. Även om sådana statiska mätningar inte är att utesluta, eftersom de är avgörande för studien och vår förståelse av mitokondriell fysiologi, är det ofullständigt att förlita sig på dessa mätningar för karakterisering av mitokondriell funktion och oxidativ potential. Undersökning av mitokondriell funktion kräver direkta specifika manipulationer av mitokondriell andning så att potentiella förändringar i oxidativ fosforylering och elektrontransport kan identifieras. Förändringar i helkroppsproteinomsättning (63) och hypoxi underlättade förändringar i proteinkoncentration, inklusive flera mitokondriella proteiner (64) från denna studie har redan rapporterats. För att belysa hypoxiinducerade förändringar i skelettmuskelmitokondriell funktion efter acklimatisering till hög höjd, vill forskarna bedöma mitokondriell funktion hos permeabiliserade skelettmuskelfibrer och fettvävnad vid havsnivån och efter cirka 20-24 dagars exponering för hög höjd.