Circulatie 

Het systeem van hart en bloedvaten is essentieel voor transport van zuurstof en speelt dus een belangrijke rol bij het aanpassen aan een zuurstofarme omgeving, zoals op grote hoogte. 

Bloed is drager van zuurstofmoleculen. De rechter harthelft pompt het bloed naar de longen. In de longen moet het bloed voorzien worden van zuurstof, dit  bloed wordt vervolgens via de linker harthelft naar de rest van het lichaam getransporteerd.   

Cardiac output

De cardiac output (CO) is de hoeveelheid bloed die het hart per minuut rondpompt. Bij acuut zuurstoftekort gaat het hart meer bloed per minuut rondpompen, om op die manier toch voldoende zuurstof naar de organen te brengen. Met andere woorden: de cardiac output wordt verhoogd. Dit gebeurt door toename van de hartfrequentie (HF). Het slagvolume (SV) blijft gelijk. Dit wordt weergegeven in de volgende formule: CO= SV x HF.    

Hoe hoger de CO hoe minder tijd er is voor zuurstofuitwisseling tussen de longblaasjes en het bloed (ter plaatse van de zgn. alveolaire membraan). Tijdens inspanning op zeeniveau zal verhoging van de cardiac output niet leiden tot minder zuurstofopname omdat de zuurstofuitwisseling zeer snel gaat en al lang is voltooid voordat de rode bloedcel de longcapillair heeft verlaten. Op grote hoogte is er echter een diffusiestoornis tpv de alveolaire membraan en bij een hoge CO heeft de rode bloedcel de longcapillair verlaten voordat hij volledig met zuurstof verzadigd is.   

In goed geacclimatiseerde personen is de cardiac output bij een bepaalde hoeveelheid inspanning weer gelijk aan zeeniveau.  Een verklaring voor het niet verder stijgen van de cardiac output ligt in bovenstaande diffusiestoornis. Het heeft geen nut om de CO verder te verhogen als er toch niet meer zuurstof mee getransporteerd kan worden. Er is geen bewijs dat de diffusiecapaciteit tpv alveolaire membraan verbetert door acclimatisatie. Het is wel zo dat mensen die op grote hoogte zijn geboren een betere diffusiecapaciteit hebben dan laaglanders.¹ 

Hartfrequentie

Acuut zuurstof tekort leidt tot toename van de hartfrequentie, zoals hierboven al aangegeven. Bij een lage zuurstofdruk zoals op een hoogte van 4500m is de hartslag 40-50% hoger dan op zeeniveau.  In goed geacclimatiseerde personen daalt de hartfrequentie in rust weer tot zeeniveau waarden, mits men niet hoger gaat dan ongeveer 4500m. Tijdens inspanning op hoogte zal de HF hoger liggen dan bij een zelfde inspanning op zeeniveau. De maximale hartfrequentie (dat is de HF bij maximale inspanning) is verminderd ten opzichte van zeeniveau. Dit lijkt logisch gezien de beperkte zuurstofopname tgv de diffusiestoornis (zie boven).  

Slagvolume

Zoals gezegd, is in geacclimatiseerde personen de relatie tussen geleverde inspanning en CO na verloop van tijd weer gelijk aan zeeniveau. De hartfrequentie blijft echter hoger dan bij dezelfde inspanning op zeeniveau. Dat betekent dat het slagvolume daalt. Hoe dit komt is nog niet geheel duidelijk.  

Hartritmestoornissen

Hoewel bekend is dat hypoxemie (laag zuurstofgehalte in het bloed) kan leiden tot hartritmestoornissen, zijn ernstige ritmestoornissen op hoogte zeldzaam. Sinusaritmieën worden wel regelmatig gezien tijdens periodieke ademhaling in de slaap, aan het eind van een apneuperiode. De hypoxemie tijdens deze periode is soms extreem.  

Systemische bloeddruk

Acuut zuurstof tekort leidt niet tot verandering in de systemische bloeddruk. Wanneer laaglanders naar grote hoogte verhuizen is er vaak een stijging van de bloeddruk in de eerste paar weken, bij langer verblijf op hoogte lijkt de bloeddruk echter te dalen. Hierover kun je meer lezen in het hoofdstuk chronische aandoeningen.  

Longcirculatie

Een van de grootste veranderingen in het cardiovasculaire systeem op hoogte is het optreden van een hoge bloeddruk in de longen. Dit noemt men pulmonale hypertensie en komt doordat de longvaten sterk samenknijpen als reactie op het zuurstoftekort. Normaal gesproken is dit een beschermend mechanisme (hypoxische pulmonale vasoconstrictie). Het zorgt ervoor dat er geen bloed gaat naar longdelen die slecht geventileerd worden. Dit zou immers leiden tot daling van het zuurstofgehalte van het bloed dat de longen verlaat. Op hoogte is dit mechanisme echter niet nuttig, maar kan zelfs schadelijk zijn. De druk in de longvaten kan zo hoog worden dat bloedvaatjes kapot gaan en er vocht uittreedt in de longen. (Zie hoofdstuk HAPE).Pulmonale hypertensie treedt op bij acute blootstelling, bij geacclimatiseerde laaglanders, maar ook bij mensen die op grote hoogte geboren zijn en wonen. De pulmonale hypertensie bij acute blootstelling aan hypoxie is reversibel door het inademen van zuurstof, echter na 2-3 weken blootstelling aan hypoxie treden er structurele veranderingen op in de longvaten.De mate waarin hypoxische pulmonale vasoconstrictie optreedt, verschilt van persoon tot persoon. Diegenen die een sterke reactie hebben zijn het meest at risk voor HAPE.  De hoge bloeddruk in de longen leidt tot verdikking van de rechter hart helft omdat deze harder moet werken om het bloed door de longen te pompen. Na terugkomst op zeeniveau lijken deze veranderingen weer te verdwijnen.  

Hersencirculatie

De hersenen zijn zeer gevoelig voor een zuurstoftekort en reactie/coördinatie/geheugen/helder denken e.d. nemen snel af bij zuurstoftekort. De bloeddoorstroming van de hersenen wordt deels gereguleerd door de hoeveelheid zuurstof en koolzuurgas in het bloed.  De verminderde hoeveelheid zuurstof zorgt voor vaatverwijding in de hersenen (in tegenstelling tot de longen). Echter de hyperventilatie op hoogte leidt tot een daling van de hoeveelheid CO₂ in het bloed en daling van het CO₂ leidt tot vaatvernauwing in de hersenen.  Dit zijn dus tegengestelde effecten. Na acclimatisatie is de bloedflow door de hersenen weer gelijk aan zeeniveau.²  

Literatuur

1.         Wagner PD, Araoz M, Boushel R, et al. Pulmonary gas exchange and acid-base state at 5,260 m in high-altitude Bolivians and acclimatized lowlanders. J Appl Physiol 2002;92:1393-400.

2.         Moller K, Paulson OB, Hornbein TF, et al. Unchanged cerebral blood flow and oxidative metabolism after acclimatization to high altitude. J Cereb Blood Flow Metab 2002;22:118-26. 

Figuur 1: Effecten van aanhoudende hypoxie op rust hemodynamische parameters. De staven drukken het percentage verandering in de waarde aan ten opzichte van zeeniveau uit. rb= rebreathing; dye dilut.= indocyanine green dye method; imped.= impedance; CO= cardiac output, SV= slagvolume, HR= hartfrequentie. * p< 0,05 versus zeeniveau.(Klausen 1966; Alexander, Hartley et al. 1967; Vogel, Hansen et al. 1967; Vogel, Hartley et al. 1974; Hoon, Balasubramanian et al. 1977; Wolfel, Groves et al. 1991; Wolfel, Selland et al. 1998)  

Alexander, J. K., L. H. Hartley, et al. (1967). "Reduction of stroke volume during exercise in man following ascent to 3,100 m altitude." J Appl Physiol 23(6): 849-58.

Hoon, R. S., V. Balasubramanian, et al. (1977). "Effect of high-altitude exposure for 10 days on stroke volume and cardiac output." J Appl Physiol 42(5): 722-7.

Klausen, K. (1966). "Cardiac output in man in rest and work during and after acclimatization to 3,800 m." J Appl Physiol 21(2): 609-16.

Vogel, J. A., J. E. Hansen, et al. (1967). "Cardiovascular responses in man during exhaustive work at sea level and high altitude." J Appl Physiol 23(4): 531-9.

Vogel, J. A., L. H. Hartley, et al. (1974). "Cardiac output during exercise in sea-level residents at sea level and high altitude." J Appl Physiol 36(2): 169-72.

Wolfel, E. E., B. M. Groves, et al. (1991). "Oxygen transport during steady-state submaximal exercise in chronic hypoxia." J Appl Physiol 70(3): 1129-36.

Wolfel, E. E., M. A. Selland, et al. (1998). "O2 extraction maintains O2 uptake during submaximal exercise with beta-adrenergic blockade at 4,300 m." J Appl Physiol 85(3): 1092-102.