Газета «Новости медицины и фармации» 8 (410) 2012

От редакции.

Природная оротерапия (от греч. оros — горы) — высокоэффективный климатотерапевтический способ восстановления здоровья и работоспособности человека в горной местности. Профессор В.А. Березовский, долгие годы посвятивший ее изучению, создал генераторы искусственного горного воздуха, тем самым обеспечив возможность осуществления сеансов саногенной гипоксии в клинических учреждениях Украины, России и других стран Европы. С 1987 г. инструментальная оротерапия официально вошла в практику лечения пострадиационной анемии, аллергических состояний у детей, используется для профилактики развития патологии беременности и плода, стимуляции восстановления физиологических функций центральной нервной системы при ДЦП. Ведется активное изучение перспектив применения метода во многих отраслях медицины. Мы предлагаем читателям главу из книги В.А. Березовского «Цветок Гильгамеша. Природная и инструментальная оротерапия», в которой автор рассматривает влияние ­горного воздуха на организм.

В европейской литературе первые письменные сведения о необычном состоянии организма, возникающем при подъеме в горы, приведены в отчете испанского монаха Жозе да Коста, опубликованном в Севилье (1642 г.). Автор принимал личное участие в военной экспедиции испанцев в Южную Америку под руководством Кортеса. В книге «Historia Natural u Moral de las Indias» подробно описаны непривычные для жителей равнин явления, с которыми они не встречались ранее. Во время подъема в горы, по мере приближения к высокогорному перевалу у участников похода постепенно нарастали ощущение слабости, нарушения дыхания, сонливость, невозможность быстрых движений. Эти симптомы беспокоили практически всех конкистадоров. У некоторых появлялись признаки помутнения сознания. У вьючных лошадей и мулов нарушения дыхания были выражены еще более резко, чем у людей, так что их приходилось постоянно принуждать к продолжению пути [301].

Березовский Вадим Акимович — заведующий отделом клинической патофизиологии Института физиологии НАН Украины, доктор медицинских наук, профессор, лауреат премии им. А.А. Богомольца НАН Украины, заслуженный деятель науки и техники Украины, лауреат государственной премии Украины, кавалер ордена князя Ярослава  Мудрого V степени, изобретатель года Национальной академии наук Украины, вице-президент Международной академии проблем гипо­ксии.

С точки зрения сегодняшних знаний, все приведенные выше симптомы известны как проявления острой горной болезни. Она возникает и у животных, и у людей при слишком быстром подъеме. Симптомы этой болезни у разных лиц начинают проявляться на разных высотах. У самых чувствительных при медленном пешеходном движении они развиваются начиная от 2 тыс. м  н.у.м. При быстром подъеме на канатной дороге — еще раньше. У наиболее устойчивых, к которым принадлежат уроженцы гор, спортсмены и люди физического труда, такие симптомы появляются на значительно больших высотах от 5 до 6 тыс. м н.у.м.

Сам термин горная болезнь сложился исторически и не совсем корректен. Описанное выше состояние не является болезнью в полном смысле этого слова. Скорее это физиологическая реакция на изменение окружающей среды, которая возникает и при переезде в любую непривычную для человека климатическую обстановку. Это может быть зона жаркого климата, зона тропических муссонов, полярные области земного шара. Стоит вернуть человека в привычные для него условия — все недомогания и неприятные ощущения как рукой снимет без каких бы то ни было лекарственных средств. А различная устойчивость организма к неблагоприятным изменениям обусловлена широким разно­образием как видовой, так и индивидуальной устойчивости, как говорят медики — резистентности. Она существует и у растений, и у животных. Но, поскольку термин «горная болезнь» исторически вошел в научную лексику и повседневный обиход, будем пользоваться им при дальнейшем изложении. Попытаемся разобраться в его современном, физиологическом содержании.

Устойчивость конкретного человека к действию низкого атмосферного давления или сниженного парциального давления кислорода (что типично для разреженного горного воздуха) зависит от очень многих факторов. Обсуждение проблемы видовой и индивидуальной резистентности организмов к действию комплекса факторов горного климата — это специальная и очень непростая тема. Рассмотрение биологической сути, физиологических и биохимических механизмов реакции организма на пребывание в горах будет предметом последующих разделов.

Физиологические эффекты больших высот

Ситуация с неизвестной ранее испанцам острой горной (или высотной) болезнью повторилась почти через 200 лет, на заре воздухоплавания. Первые воздушные шары, созданные во Франции братьями Монгольфье (1783 г.), оказались способными достаточно быстро подниматься на большие высоты, где общее атмосферное давление воздуха и парциальное давление кислорода снижаются до критического для человека уровня. При этом в силу чисто физических закономерностей доставка кислорода в клетки организма высших животных становится затрудненной. Пока на монгольфьерах исследовали влияние высоты на петухах и козах, не отпуская их слишком высоко, все было в полном порядке. Но с момента, когда в гондолы стали загружаться люди с подсознательным стремлением подняться выше своих предшественников, начались осложнения.

В 1804 г. француз Робертсон достиг на воздушном шаре высоты 7925 м. Он обратил внимание, что на большой высоте состояние человека резко ухудшается. Известный химик Гей-Люссак, сформулировавший один из важнейших газовых законов, аналогичным образом поднялся почти на такую же высоту — 7010 м, но отмечал только незначительные изменения своего субъективного состояния. Таким образом, два первых воздухоплавателя в одно и то же время и в примерно одинаковых условиях проявили совершенно различную биологическую реакцию на большую высоту. На этот факт стоит обратить внимание, поскольку индивидуальная чувствительность различных людей к недостатку кислорода и степень их выносливости, как показали более поздние исследования, существенно отличаются.

В 1862 г. два воздухоплавателя — Гласье и Коксвелл — поднялись до рекордной по тому времени отметки — 8840 м. Они отмечали у себя появление таких странных симптомов, как расстройства слуха и зрения, паралич рук и ног. На максимуме высоты Гласье потерял сознание. Коксвелл сохранял контроль над своими ощущениями, но руками двигать не мог — они оказались парализованными. К счастью, у него хватило силы воли схватить зубами клапанный шнур и начать стравливать давление в шаре. Мышцы челюсти и шеи еще работали. После этого начался спуск, что спасло обоих от возможной гибели. Публикация результатов полета побудила известного французского физиолога Поля Бера [301] начать детальное изучение проблемы действия атмо­сферного давления воздуха верхних слоев атмосферы на состояние человека и животных. Общее атмосферное давление в те годы рассматривали как основную причину изменений в организме человека на высоте.

Самым печально известным из ранних полетов на воздушных шарах стал подъем 15 апреля 1875 г. трех отважных исследователей — Сивеля, Кроче-Спинелли и Тиссандье (рис. 1).

Полет проходил по заданию Поля Бера, который предварительно исследовал проблему и настоял на том, чтобы воздухоплаватели взяли с собой запас газообразного кислорода для дыхания на большой высоте. Кислород взяли, но… полет закончил- ся трагически. После достижения высоты 7500 м участники полета настолько ослабели, что не смогли дотянуться до кислородных шлангов. Двое из них потеряли сознание. Третий, наиболее выносливый, Тиссандье, на высоте более 8000 м сохранил сознание, но обнаружил, что не может ни двигаться, ни говорить, и тоже потерял сознание. Монгольфьер продолжал подниматься. По показаниям барографа, он достиг максимальной высоты 8595 м, после чего начал спускаться. Сивель и Кроче-Спинелли погибли. После приземления Тиссандье рассказал, что во время подъема никто из них не ощущал изменений состояния, не чувствовал признаков опасности. Не было ни нарушений дыхания, ни одышки. Повышалась только частота пульса. На какой-то высоте появилось ощущение сонливости, нарастающей мышечной слабости, безразличия. Потеря сознания наступала безболезненно и внезапно, без предварительного развития ощутимых расстройств сознания [96, 97, 286].

На протяжении нескольких лет после этого трагического полета Поль Бер в многочисленных экспериментах на животных исследовал влияние изменений барометрического давления воздуха на состояние организма. Для исследований он разработал несколько вариантов герметичных камер, в которых с помощью вакуумных насосов создавал определенную степень разрежения воздуха. Контроль степени разрежения осуществлялся при помощи ртутного баро­метра. Это были первые эксперименты с моделированием условий действия высоты на организм животного. Результаты анализа влияния пониженного давления опуб­ликованы во Франции в монографии «La Pression barometrique», изданной в 1875 г.  Эта книга стала настольным пособием для многих поколений исследователей.

В России И.М. Сеченов практически в тот же период времени показал возможность математического расчета состава альвеолярного воздуха при различной степени его разрежения и ввел новое понятие — «внутренняя высота». Оно сыграло важную роль в последующем развитии авиационной физиологии, авиационной и космической медицины [244, 245].

Подъемы в верхние слои атмосферы на воздушных шарах выявили два важных момента, которые заложили фундамент физиологии человека на высоте. Первое — выключение сознания при медленно развивающемся состоянии недостатка кислорода может возникать внезапно, без предвестников, позволяющих предупредить последствия этого состояния. «Чувство самоуверенности всегда сопровождает состояние постепенно развивающейся аноксемии», —  писал Джон Холден в монографии «Дыхание» [286]. Это положение подтвердилось практикой высотных полетов и высокогорных восхождений. Второе — два человека в одной гондоле по-разному реагировали на одну и ту же высоту. В группе любых лиц всегда присутствуют высоко- и низкорезистентные к гипоксии особи. Проблема индивидуальной резистентности к снижению атмосферного давления по мере подъема на высоту в ХІХ столетии не привлекла должного внимания исследователей. Свою актуальность она приобрела значительно позже —  лишь в ХХ веке, когда появилась высотная авиация и практическая потребность в отборе лиц, обладающих генетически детерминированной высокой устойчивостью к недостатку кислорода в среде обитания.

Важно обратить внимание также на то, что воздушные шары осуществляют достаточно быстрый подъем человека на высоту. При неторопливом пешеходном подъеме в горы изменения атмосферного давления происходят значительно медленнее. Это позволяет организму в какой-то степени приспособиться к новым условиям — к низкому атмосферному давлению и снижению парциального давления кислорода. Скорость изменения общего атмосферного давления воздуха, как было установлено в последующие годы, играет важнейшую роль в состоянии живых существ. Механизмы внутренней защиты и поддержания постоянства внутренней среды не всегда и не у всех успевают отреагировать на быстрый подъем. В определенных пределах скорости набора высоты достаточно эффективно защищают организм от снижения общего атмосферного давления и парциального давления кислорода. Это осуществляется при медленных изменениях условий внешнего и тканевого дыхания. Поэтому в добрые старые времена, когда путнику для перемещения в пространстве требовалось значительно более длительное время, неприятности при мирных путешествиях в горах случались значительно реже. А безобидный, на первый взгляд, подъем в кресле или кабине канатной дороги нередко сопровождается приступом головокружения, гипертоническим кризом или внезапной потерей сознания. Поэтому:

лицам, не имеющим достаточной физической подготовки, людям с ­метеозависимостью или неустойчивым артериальным давлением (транзиторная гипертония), с вегето- сосудистой дистонией, нарушениями кровоснабжения мозга или мио- карда в горах перемещаться на более высокий уровень нужно мед­ленно, осторожно и при малейшем недомогании спускаться вниз.

Острая горная  (или высотная) болезнь

Острая горная болезнь в наше время возникает у горных туристов или начинающих альпинистов, не имеющих достаточной предварительной подготовки к физическим нагрузкам, пребыванию на высоте и знания правил поведения в горах. Нередко первые восторги переходят у них в головную боль, общее недомогание, расстройства пищеварения. Примерно такое же ухудшение самочувствия развивается и у некоторых летчиков высотной авиации. В этом случае специалисты авиационной медицины говорят о проявлениях острой высотной болезни. Последний термин используют в случаях расстройств, возникающих во время полетов на большой высоте. И острая горная, и острая высотная болезнь являются, по сути, не заболеванием, а реакцией организма на дыхание воздухом с низким парциальным давлением кислорода, типичным для высот более 3–5 тыс. м н.у.м. Стоит дать такому «больному» подышать обычным атмосферным воздухом или газовой смесью с привычным содержанием кислорода — все проявления болезни исчезают.

У некоторых лиц резистентность к недостатку кислорода может быть снижена в результате перенесенных в детстве инфекций, заболеваний печени или органических поражений сердечно-сосудистой системы. Они отличаются повышенной чувствительностью к горному воздуху. Острая горная болезнь у таких лиц возникает даже на высотах порядка 2–3 тыс. м н.у.м. Кроме ухудшения общего самочувствия, она может проявляться головными болями, одышкой, повышением артериального давления, тошнотой, рвотой, поносом. Из наблюдений над авиаторами (быстрый набор высоты) установлено, что острая высотная болезнь у них возникает без предшествующих проявлений кислородной недостаточности. При скорости «подъема» в барокамере 305 м/мин  практически здоровые испытуемые без каких-либо предвестников теряют сознание при снижении атмосферного давления, соответствующего высоте около 7,6 тыс. м.

При пешеходном подъеме в горы или медленной имитации подъема в барокамере потере сознания обычно предшествуют различные продромальные симптомы и ощущения. Первым, как правило, реагирует зрение — поле зрения суживается, периферический обзор исчезает, острота зрения ухудшается. Симптомы нарушения деятельности центральной нервной системы могут проявляться в виде головной боли, сонливости, изменения частоты и глубины дыхания, ощущения общей усталости, апатичности. У некоторых лиц состояние кислородного голодания вначале вызывает двигательное и психическое возбуждение, развязность, агрессивность, эйфорию, т.е. проявления, типичные для алкогольного опьянения. Изменения психики и поведения обычно отмечаются только посторонними наблюдателями, сам испытуемый их не ощущает и критически не оценивает. В этом и заключается большая опасность неадекватной оценки реальной ситуации, переоценки своих физических возможностей, потери ощущения опасности.

При быстром подъеме в горы острая горная болезнь может про­явиться в достаточно грозном варианте — внезапном нарушении внешнего дыхания, явлениях удушья с признаками бронхоспазма или даже отека легкого. Такие формы горной болезни требуют экстренного спуска либо неотложной специализированной медицинской помощи.

В 30-е годы прошлого столетия немецкий специалист авиационной медицины доктор Стругхольд обратил внимание на несколько случаев внезапной кратковременной потери зрения и сознания летчиками на высоте около 4 тыс. м. На основании его исследований в германских воздушных силах было введено требование обязательного перехода пилотов военной авиации на дыхание газовой смесью с повышенным содержанием кислорода начиная от высоты 3500 м. н.у.м. С тех пор практически во всех армиях мира это требование строго выполняется.

У горных туристов и начинающих альпинистов острая горная болезнь может привести к резкому повышению артериального давления, которое не всегда сопровождается субъективными ощущениями. Таких лиц нельзя допускать к выходам на большие высоты в связи с реальной угрозой гипертонического криза на восхождении. Если через 2–3 дня артериальное давление не нормализуется, человек подлежит спуску на уровень моря. В случае нормализации и стабильного уровня систолического и диастолического давления человека можно допускать к дальнейшим тренировкам под врачебным контролем.

По первой реакции человека на недостаток кислорода в горном воздухе можно сделать заключение о самом слабом звене в его системе обеспечения относительной стабильности внутренней среды организма. При скрытых дефектах кровоснабжения головного мозга появляются головные боли, состояние перевозбуждения или, наоборот, апатия и сонливость. При расстройствах в деятельности сердечно-сосудистой системы могут возникать боли в области сердца, бледность кожи лица, синюшность губ. При скрытых дефектах в системе внешнего дыхания — одышка, зевания, сбои в ритме дыхания. При расстройствах секреции поверхностно-активных веществ легкого (сурфактантов) — в гипергидратации тканей, явлениях вначале внутриклеточного, а затем и внеклеточного отека. При скрытых дефектах желудочно-кишечного тракта у некоторых прибывающих в горы появляются боли в области желудка, вздутие кишечника, даже неукротимая диарея. Все эти явления — следствие недостаточного снабжения кислородом именно того органа, который в условиях равнины компенсировался вспомогательными механизмами энергообеспечения, а в условиях даже небольших ограничений доставки кислорода вызвал нарушение физиологического режима деятельности этой системы.

Анализ описанных выше признаков острой горной болезни привел многих исследователей к выводу о том, что выявление скрытых дефектов работы внутренних органов можно осуществлять с помощью гипоксической пробы. Еще в начале ХХ века профессором Бергером в Германии было предложено выявлять скрытые формы повышенной судорожной готовности мозга у детей и взрослых путем кратковременного перевода пациента на дыхание газовой смесью со сниженным содержанием кислорода. Практика последующих лет показала, что действительно при дыхании газовой смесью, состоящей из 10 % кислорода и азота, возбудимость структур ЦНС возрастает, что позволяет выявлять не только наличие, но и месторасположение очага возбуждения и перевозбуждения мозга. Гипоксическую пробу для клинического выявления скрытых дефектов в системе внешнего дыхания широко использовал Л.Л. Шик [295].

Хроническая горная  (или высотная) болезнь

Горные массивы занимают значительную площадь суши — по данным специалистов, около 40 % территории всех континентов [117]. В горах постоянно проживает значительная часть населения планеты, которая ежедневно дышит воздухом при пониженном атмосферном давлении, следовательно, и при пониженном парциальном давлении кислорода. Горы менее заселены по сравнению с равнинами или долинами рек, но даже в Советском Союзе более 20 % населения обитало в горных районах. Именно эти районы обладают разнообразными природными минеральными, водными, земельными, лесными, пастбищными, охотничье-промысловыми и рекреационными ресурсами. Горные районы отличаются значительно большим разнообразием природных условий по сравнению с равнинными. Это определяется рядом причин — высотной зональностью ландшафтов, разной экспозицией склонов хребтов по отношению к солнечному свету, расчлененностью рельефа, контрастностью метеорологических условий.

Вертикальная зональность растительных ландшафтов в горах четко выражена. Она зависит от высоты местности над уровнем моря, степени освещенности, температуры соответствующего пояса. Вертикальная зональность для представителей животного мира тоже четко выражена. Но благодаря отсутствию у животных фотосинтеза они мало зависят от степени освещенности. Благодаря наличию терморегуляции — мало зависят от температуры. Однако уровень парциального давления кислорода определяет возможность энергетического обеспечения жизненных функций животных и человека. Поэтому в возникновении и развитии хронической горной болезни (ХГБ) человека основную роль играют два фактора: уро- вень РО2, зависящий от высоты н.у.м., и суммарная длительность пребывания человека в этих условиях. Предел толерантности к высоте и скорость развития ХГБ зависят от фенотипических и генотипических особенностей организма [40].

У постоянных жителей высокогорных селений — аборигенов гор, так же как и у профессиональных пилотов, длительное время осуществляющих повторные резкие переходы «подъем — полет — спуск», через некоторое время возникает определенное состояние, для которого в медицинскую лексику было введено обозначение [по 97] хроническая горная (или высотная) болезнь, или болезнь больших высот. В современной зарубежной литературе для такого состояния используют термин болезнь Монге. Описаны две основные формы этой болезни: эритремическая и эмфизематозная. Первая проявляется в резком возрастании количества эритроцитов в крови до 7 млн в 1 мм3, изменении вязкости крови. Сопровождается головными болями, склонностью к дремоте, гиперемией слизистых оболочек глаз, ушей, носа. Нарушается пищеварение, происходит постепенная потеря массы тела. При спуске с больших высот даже в зону среднегорья симптомы болезни Монге исчезают.

Эмфизематозная форма болезни больших высот возникает у лиц, длительно пребывающих в условиях высокогорья, и проявляется главным образом в изменениях характера внешнего дыхания. Меняется соотношение длительности вдоха и выдоха, появляется одышка (даже при небольшой физической нагрузке), кашель, иногда кровохарканье. Грудная клетка постепенно приобретает бочкообразную форму, но жизненная емкость легких снижается. Может возникать гипертензия малого круга кровообращения, перегрузка правого отдела миокарда. Затруднение дыхания на выдохе и утолщение пальцев рук являются типичным проявлением клинической картины эмфиземы легкого [97].

Установлено, что во всех случаях развития хронической горной болезни содержание гемоглобина при повторных измерениях на 20–30 % и более превышает типичные для наземных профессий средние величины (4,5–5,5 млн/мм3). Менее постоянными признаками ХГБ могут быть повышенная раздражительность, нервозность, бессонница и другие проявления дисфункций ЦНС. У части пилотов, которые по роду работы периодически подвергаются перепадам атмосферного давления, развивается язвенная болезнь желудка, появляются симптомы вегетососудистой дистонии — неустойчивость артериального давления с тенденцией к периодическим повышениям, нарушение пищеварения, перистальтики кишечника, приступы тошноты и анорексии [107]. Масса тела человека в таких случаях уменьшается даже при отсутствии внешних признаков патологии пищеварения.

Хроническая горная болезнь типична для лиц, постоянно проживающих на высоте от 3,0 до 4,5 тыс. м н.у.м. Как правило, аборигены высокогорных селений отличаются небольшим ростом, астеническим телосложением, неторопливостью походки, речи, выполнения физической работы и особыми чертами характера, которые мы рассматривали в предыдущих разделах. С анатомической точки зрения многие исследователи отмечали, что у жителей высокогорных селений грудная клетка имеет бочкообразный характер и ее объем увеличен. Такой характер телосложения горцев обнаружен в Европейских Альпах, в Перуанских Андах и селениях Памира. Исследования, проведенные в Давосе (1560 м н.у.м.), показали, что средняя жизненная емкость легких обита­телей этого региона достигает 4,7 л, тогда как проживающие на уровне моря люди такого же роста и возраста имеют жизненную емкость легких значительно меньшего ­объема — всего 3,7 л.

У постоянных жителей высокогорья отмечаются также изменения физико-химических и биофизических параметров плазмы крови, обеспечивающих кислотно-щелочное равновесие. Как правило, щелочной резерв крови аборигенов оказывается сниженным до 75 % от типичной для уровня моря величины. Показано также, что у рабочих горных копей Южной Америки концентрация водородных ионов (рН) сыворотки крови понижается с увеличением высоты проживания и работы.

В экспериментах на животных, длительное время находившихся на высоте 6,0– 7,6 тыс. м н.у.м., было показано, что в результате длительного воздействия воздуха с низким парциальным давлением кислорода в организме происходит истощение коркового слоя надпочечников. Аналогичные данные получены при экспериментах на многих видах лабораторных животных и человеке.

Во время исследования углеводного обмена коренных жителей высокогорья выявлено, что концентрация глюкозы крови у них низкая, но толерантность к внутривенному введению глюкозы несколько повышена.

Постоянное пребывание в условиях низкого парциального давления кислорода требует максимальной работы миокарда, в связи с чем индекс работы сердца у местных жителей оказывается увеличенным по сравнению со здоровыми людьми, живущими на уровне моря. Увеличение составляет от 13 до 53 %. Как правило, у всех постоянных жителей высокогорья не наблюдается увеличения частоты сердечных сокращений. Более того, у 12 % обследованных аборигенов высокогорья наблюдался редкий пульс — 40–60 ударов в минуту. Не обнаружено у них также тенденции к повышению артериального давления, что типично для проявлений острой высотной или горной болезни. Низкая частота пульса типична также для многих систематически занимающихся альпинизмом лиц, у которых брадикардия имеет приобретенный, но стабильный характер.

Электрокардиографические исследования показали, что у постоянных жителей высокогорья наблюдаются признаки перегрузки и гипертрофии правого желудочка сердца. Одновременно развивается и гипертрофия левого желудочка, вызванная гиперфункцией, обусловленной увеличением массы циркулирующей крови и некоторым повышением ее вязкости. Возможно, это связано также с тем, что на высотах обычная мышечная нагрузка эквивалентна тяжелой физической нагрузке в условиях равнины. Поэтому даже умеренная физическая нагрузка в горах вызывает возрастание минутного объема крови, создающее объемную нагрузку на оба желудочка сердца.

Электрокардиографические признаки перегрузки и гипертрофии миокарда в условиях Памира и Тянь-Шаня появляются, начиная от высот 2,0–2,5 тыс. м н.у.м. На средних и больших высотах в ряде случаев регистрируется увеличение вольтажа зубца Т. Впервые Б.Я. Гринштейн обратил внимание на то, что у значительной части жителей высокогорья Памира обнаруживаются гигантские зубцы Т в грудных отведениях. Поскольку все обследованные лица не предъявляли никаких жалоб на здоровье, такие сдвиги в электрических параметрах сердца можно рассматривать не как нарушение, вызванное гипоксией миокарда, а как вариант ситуационной нормы. Не исключено, что такая реакция связана с повышенным тонусом парасимпатической нервной системы, который, как известно, присущ постоянным жителям высокогорных районов.

Позитивные эффекты горного воздуха

Следует заметить, что острая горная болезнь возникает при слишком быстром или чрезмерном подъеме на большую высоту. Хроническая горная болезнь развивается только при слишком длительном пребывании в горах на неприемлемой для данного человека высоте. Первые исследования влияния горного климата на организм человека ставили своей задачей выяснение причин горной болезни и разработку способов ее предупреждения. Поэтому основная литература по проблеме в прошлом веке была посвящена негативным проявлениям реакции организма на комплекс факторов горного климата. Факты свидетельствовали о том, что воздух больших высот способен нанести вред организму, вплоть до потери жизни.

Наряду с этим во многих странах, располагающих горными массивами, широко распространился горный туризм, затем — альпинизм. Как ни странно, но походами в горы стали увлекаться не только молодые люди, но и вполне зрелые, разумные мужчины и женщины. Многие энтузиасты не могут отказаться от ежегодного проведения отпуска в горах, а значительная часть страдающего от хронической гипокинезии населения Европы восстанавливает свое здоровье на горных курортах Швейцарии. Один из гениальных умов человечества Альберт Эйнштейн ежегодно проводил свой отпуск в горах, совершая с друзьями пешие походы по альпийским высокогорным селениям.

Кавказский горный курорт Кисловодск, расположенный на высоте 600–800 м над уровнем моря, возвратил здоровье многим тысячам пациентов из стран бывшего Советского Союза, страдающих от нарушений деятельности сердца. Он пользовался широкой известностью еще во времена Российской империи, избавляя людей от «бледной немочи» (малокровия), «грудной жабы» (бронхиальной или кардиальной астмы), нервных болезней. И это несмотря на то, что механизмы целебного действия горного воздуха медицине того времени не были известны. Представители дворянского сословия России приезжали летом «на воды» в Пятигорск и Кисловодск, не подозревая о том, что главным действующим фактором климатотерапии является целебный горный воздух.

Не менее широкой известностью в прежние века пользовались курорты Швейцарии, расположенные на различных высотах в предгорьях и горах Альпийского региона. Известный немецкий писатель Томас Манн [191] в романе «Волшебная гора» очень подробно, художественно описал всю гамму ощущений, последовательные этапы перестройки самочувствия, сознания, мышления и поведения человека, впервые попавшего в условия горного климата.

В наше время проведение отпускного периода в горах привлекает все большее число энтузиастов, особенно среди жителей больших городов, хронически страдающих от недостатка физической нагрузки —  гипокинезии и гиподинамии. Как правило, это люди, которые не жалуются на здоровье, но ежегодно интуитивно с нетерпением ждут летнего отпуска и утверждают, что горный воздух приносит им и удовольствие, и пользу. Так ли это? Давайте обратимся к истории и современной точке зрения на это явление.

Уместно вспомнить хорошо известные факты, что со времен глубокой древности люди различных вероисповеданий возводили храмы своим богам только на возвышенностях. Стремление к созданию храмов на горных высотах, возможно, возникло еще во времена одной из первых подсознательных религий наших предков — поклонения Солнцу (sole — единственный, исключительный). Остатки этой религии в виде зоро­астризма и поклонения огню сохранились до наших дней. Восход солнца можно увидеть первым только с вершины горы — и получить его первый, наиболее сильный, животворящий луч. Этот благодатный луч графически четко запечатлен на многих древнеегипетских наскальных надписях и шумерских изображениях (рис. 2).

Более поздно возникшее христианство только продолжило языческую тенденцию к возведению культовых сооружений на высоте, в местах исконного расположения разрушенных языческих святилищ. Афонский православный монастырь получил свое имя от названия полуострова в Греции и расположенной на нем горы. На ее вершине, на высоте 2033 м н.у.м. возведен храм Преображения Господня. К храму пешком по высеченным в камнях ступеням поднимаются многие современные грешники. И исповедь, и отпущение грехов, и достаточно интенсивная физическая нагрузка в условиях древней горной святыни приносят человеку психологическое облегчение, дают новое восприятие своего внутреннего и окружающего мира.

Первые внутрискальные храмы (Гарни, Гегард) были созданы христианами Армении в горах Кавказа на высоте около 2500 м н.у.м. ( II–III вв. н.э.). Грузинские монахи основали скиты на склонах Казбека вблизи Гергетского ледника на высоте около 3900 м н.у.м. Любой человек, поднимаясь на такую высоту, попадает в слои атмосферы со сниженным барометрическим давлением и, соответственно, сниженным парциальным давлением кислорода, что в прежние эпохи обозначали общим термином разрежение воздуха. Совокупность физических и химических факторов горного воздуха оказывает определенное воздействие на его физическое и психическое состояние. При постепенном, медленном пешеходном подъеме такие изменения среды не создают в организме патологических состояний или процессов. Вместе с тем в таких условиях через некоторое время создается своеобразный эффект тренировки, приспособления к новым условиям. Он способствует появлению некоторых новых качеств организма, которые не проявляются в условиях равни- ны. Вспомним строки, принадлежащие М.Ю. Лермонтову:

«…Для меня горный воздух — бальзам; хандра к черту, сердце бьется, грудь высоко дышит — ничего не надо в эту минуту; так сидел бы и смотрел бы целую жизнь». И это было написано в Пятигорске, в предгорьях Кавказа, на высоте всего около 600 м н.у.м., но… человеком, ­обостренно воспринимавшим и окружающую его природу, и современное ему общество.

В настоящее время многие тибетские монахи длительное время проживают в монастырях, расположенных на высоте свыше 5000 м н.у.м. На этой высоте низкое атмо­сферное давление, соответственно, низкая плотность воздуха, меньшее количество молекул всех газов в кубометре воздуха и низкое парциальное давление кислорода. У человека, быстро поднявшегося с равнины на такую высоту, могут возникнуть серьезные расстройства, вплоть до потери сознания. В то же время для человека, рожденного на высоте 2–3 тыс. м н.у.м., перемещение на высоту 5 тыс. м не представляет опасности. Эти люди настолько адаптированы к комплексу условий высокогорного климата, что не испытывают кислородного голодания, несмотря на низкое РО2 и необходимость усиленной продукции тепла в холодном горном климате. Комплекс факторов горного климата при физиологических темпах адаптации оказывает положительное влияние на все системы организма и особенно на легкие, костный мозг, клетки крови и ЦНС.

Воздух гор имеет еще одну немаловажную особенность, влияющую на здоровье человека. Она была впервые установлена во второй половине ХIХ в. Луи Пастером. Для исследования проб воздуха на содержание в нем микроорганизмов он использовал стерильные запаянные колбы с питательным бульоном. Они вскрывались для контакта с воздухом на высоте и тут же запаивались для исследований в лаборатории. Только в одной из 20 колб, вскрытых на уровне ледника Монблана (2 тыс. м н.у.м.), обнаружился рост количества бактерий. Пастер рассчитал, что в 1 м3 горного воздуха на этой высоте содержится всего 4–5 микроорганизмов. В то же время в воздухе больших городов на уровне моря обнаружено от 3 до 17 тыс. бактерий в 1 м3 и более того. Эти данные были впоследствии неоднократно подтверждены последующими исследователями [280]. Чем выше от уровня моря берутся пробы, тем меньше в них оказывается и бактерий, и плесеней, и аллергенов, включая пыльцу растений (рис. 3).

Практически у всех, кто впервые попадает в условия высотного разрежения воздуха, возникает особое, сугубо индивидуальное изменение состояния ЦНС. Высокогорная эйфория (euphoria в переводе — нормальное природное восприятие) возникает в условиях пониженного парциального давления кислорода в горном воздухе, крови и тканях. Эйфория обостряет многие сенсорные функции, способствует длительному и чрезвычайно яркому восприятию природы и окружения. У лиц художественного склада возникает необходимость отразить увиденное на холсте (Н. Рерих). У лиц мыслительного типа — порождает новые представления и идеи (Эйнштейн). У верующих эйфория усиливает проявления религиозного экстаза. Все это — результат особых свойств атмосферы высоты. Снижение парциального давления кислорода (РО2) горного воздуха является одной из причин того, что большинство поэтов, рожденных на равнине, восторженно описывали прелесть гор, а религии многих стран мира сохранили древнюю традицию возводить монастыри и храмы на горных вершинах.

Разрежение воздуха  или парциальное  давление кислорода?

Одним из самых существенных биологически значимых отличий горного климата от условий жизни на равнине, близкой к уровню моря, является снижение общего атмосферного давления. Чем выше поднимается человек над уровнем моря, тем ниже становится атмосферное давление. Первые воздухоплаватели были уверены, что все неприятности, которые они испытывают в верхних слоях атмосферы при подъеме на воздушных шарах, зависят от снижения атмосферного давления. Публикации тех лет, как правило, начинались так: «Влияние разрежения атмосферы на…»

По мере развития знаний о физике атмосферы было установлено, что при снижении общего атмосферного давления соответственно уменьшается и парциальное давление кислорода (РО2). А ведь именно этот химический элемент играет основную роль в полноценности осуществления основных физиологических функций для практически всех биологических образований. Закон зависимости жизни аэробного организма справедлив как для свободно живущей одиночной живой клетки, так и для любого многоклеточного организма, в том числе и для человека.

Общее атмосферное давление определяется суммой давлений всех газов, входящих в состав атмосферы. Каждый из этих газов вносит свою долю в общее давление пропорционально своей концентрации. Поэтому уменьшение общего атмосферного давления по мере возрастания высоты над уровнем моря приводит к экспоненциальному снижению парциальных давлений азота и кислорода. При этом парциальное давление кислорода убывает медленнее, чем парциальное давление азота, поскольку кислорода в атмосфере почти в четыре раза меньше, чем азота (рис. 4).

Из графической характеристики видно, что парциальное давление азота по мере удаления от поверхности моря и земли снижается практически параллельно кривой общего атмосферного давления. Парциальное давление кислорода убывает медленнее, но именно оно определяет биологические эффекты реакции флоры и фауны горных районов. Буйная растительность альпийских лугов, увеличенные размеры цветов, интенсивный рост трав —  результат небольшого снижения РО2. С по- вышением уровня местности возникает ограничение для многих видов растений. Выше альпийских лугов начинается зона мхов и лишайников как более устойчивых к недостатку кислорода видов, еще вы- ше — зона голых скал и ледников. Более подробные сведения о зональности растительности в горах будут приведены в последующих разделах.

Парциальное давление кислорода является наиболее важным, с точки зрения биологии, действующим фактором высоты, для точных расчетов степени гипоксии важны цифровые характеристики значений РО2 для каждой конкретной высоты над уровнем моря. В приведенной ниже табл. 1 содержатся сведения о цифровых значениях парциального давления вдыхаемого воздуха. Поскольку альвеолярный воздух содержит определенное количество выдыхаемого углекислого газа и паров воды, парциальное давление кислорода в нем (РАО2) оказывается ниже, чем в атмосферном воздухе. Современная система СИ требует выражения цифровых величин в современных единицах (паскалях) и их производных, поэтому в таблице приводятся данные как в гПа, так и в привычных для медицинских публикаций значениях мм рт.ст. (нем. — Torr).

Следует отметить, что в горах по мере подъема человека на высоту практически у всех испытуемых возрастает минутный объем дыхания, развивается гипервентиляция различной степени. При этом парциальное давление углекислого газа в респираторных отделах легкого уменьшается от 42 мм рт.ст. на уровне моря до  28 мм рт.ст. на высоте 4,3 тыс. м, что позволяет системе дыхания несколько повысить парциальное давление кислорода в альвеолах. На уровне моря фактическое и расчетное РАО2 совпадают. На высоте от 2 до 6 тыс. м реально измеренные величины оказываются ниже расчетных. На высоте  2 тыс. м реальное РАО2 варьирует от 88 до 100 мм рт.ст., на высоте 3 тыс. м — в пределах 71–81 мм рт.ст., на высоте 5 тыс. м — 53–56 мм рт.ст., т.е. на 20 мм ниже расчетного. Однако на высотах 7 и 9 тыс. м фактически измеренное РАО2 составляет 53,6 и 36,5 мм рт.ст., что практически полностью совпадает с расчетными величинами. Кроме того, в альвеолах постоянно присутствуют пары воды, парциальное давление которых также уменьшается с высотой. На больших высотах уменьшение становится особенно существенным. Поскольку эта реакция сугубо индивидуальна, реальные значения парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе могут существенно отличаться от расчетных.