INHALTSVERZEICHNIS

1  EINLEITUNG  3

2  DEFINITION VON MITTLEREN UND GRÖßEREN HÖHEN  4

3  VERÄNDERUNGEN AUSGEWÄHLTER PHYSIKALISCHER PARAMETER  

IN  DER HÖHE  5

3.1  Luftdruck  5

3.2  Temperatur und Luftfeuchte.  6

3.3  Luftdichte  6

3.4  Strahlung  6

4  ANPASSUNGSREAKTIONEN DES MENSCHLICHEN KÖRPERS AN DIE  

VERÄNDERTEN  BEDINGUNGEN IN DER HÖHE  7

4.1  Begriffsdefinitionen.  7

4.2  Bedeutung der Sauerstoffbindungskurve in der Höhe.  7

4.3  Anpassung der Atmung  8

4.4  Anpassung des Blutes  9

4.5  Anpassung des Herz-Kreislauf-Systems (HKS)  11

4.6  Anpassung der Muskulatur  13

5  HÖHENKRANKHEITEN  14

5.1  Akute Höhenkrankheit - Acute Mountain Sickness (AMS)  14

5.2  Höhenhirnödem - High Altitude Cerebral Edema (HACE)  14

5.3  Höhenlungenödem - High Altitude Pulmonary Edema (HAPE)  15

6  ZUSAMMENFASSUNG  15

LITERATUR.   17

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   18

1 Einleitung 3

1 Einleitung

Ist die Welt so geschaffen, dass der Mensch ohne technische Hilfen auf ihre höchste Spitze klettern kann? (Messner, 1978, S. 9)

Diese Frage steht am Anfang von Reinholds Messners Buch "Everest - Expedition zum Endpunkt", in dem er seine Erfahrungen bei der ersten Besteigung des höchsten Berges der Erde ohne künstlichen Sauerstoff beschreibt. Zusammen mit Peter Habeler gelang ihm diese Pioniertat im Jahre 1978, genau 25 Jahre nach der Erstbesteigung des Mount Everest im Jahre 1953 durch Edmund Hillary und Tensing Norgay. Hatte die erste Bezwingung des 8848 m hohen Everest schon bis ins 20. Jahrhundert gedauert, warum ließ die erste Besteigung "by fair means", d. h. ohne Sauerstoffmaske, dann nochmal ein Vierteljahrhundert auf sich warten?

Die Antwort liegt in der für den Menschen gefährlichen, ja zum Teil sogar tödlichen Höhe: Je höher man steigt, desto lebensfeindlicher wird die Umwelt. Dass Messner und Habeler trotzdem in so extreme Höhen steigen konnten, zeigt, dass der menschliche Körper Mechanismen entwickelt hat, um sich an solch veränderte Situationen anzupassen.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit diesen Anpassungen des menschlichen Körpers. Nach einer systematischen Einteilung der verschiedenen in Bezug auf die körperlichen Anpassungserscheinungen wichtigen Höhenstufen werden kurz einige wichtige physikalische Parameter und ihre Veränderungen in der Höhe beschrieben. Der zentrale Teil der Arbeit befasst sich mit den Anpassungsreaktionen des menschlichen Körpers an diese veränderten Bedingungen in der Höhe, wobei die wesentlichen Organe bzw. Körperbereiche jeweils gesondert dargestellt werden. Dabei soll stets zwischen kurz- und langfristigen Anpassungen unterschieden und - wo möglich - nach Höhen differenziert werden. Im Anschluss wird noch kurz auf die häufigsten Höhenkrankheiten als Folge von mangelhafter Anpassung eingegangen.

2 Definition von mittleren und größeren Höhen 4

2 Definition von mittleren und größeren Höhen

Die Einteilung der Höhenstufen orientiert sich am (mit der Höhe zunehmenden) Grad der Anforderungen an den menschlichen Körper bzw. die dadurch ausgelösten physiologischen Veränderungen. Die Grenzen sind von Autor zu Autor verschieden, ähneln sich aber im Großen und Ganzen. Deshalb soll hier stellvertretend die Einteilung von Pollard und Murdoch (1996, S. 1f.) verwendet werden:

• 1500 - 2500 m: Mittlere Höhen

In diesem Bereichen führt die (leichte) Hypoxie bereits zu physiologischen Veränderungen, Höhenkrankheiten sind jedoch eher selten.

• 2500 - 3500 m: Große Höhen

Vor allem bei sehr schnellen Aufstiegen kommt es in diesen Lagen häufig zu Symptomen von Höhenkrankheiten.

• 3500 - 5800 m: Sehr große Höhen

Hier gilt Gleiches wie für den Bereich großer Höhen, wobei Letztere am meisten frequentiert werden und deshalb statistisch auch die meisten Höhenkranken aufweisen (Hultgren, 1997, S. 4).

• > 5800 m: Extreme Höhen

In diesen Höhen ist eine vollständige Akklimatisation bzw. ein dauerhaftes Überleben ohne künstliche Sauerstoffzufuhr nicht mehr möglich.

Oftmals erfolgt auch eine Einteilung in verschiedene Zonen anhand bestimmter Schwellenwerte. Der Vollständigkeit halber werden diese in Abbildung 1 mit aufgenommen, wenn auch in dieser Arbeit nicht weiter darauf eingegangen wird.

Abbildung 1: Höheneinteilung in verschiedene Höhenstufen (links) und -zonen mit entsprechenden Schwellenwerten (rechts). (modifiziert nach de Marées, 1996, S. 238)

3 Veränderungen ausgewählter physikalischer Parameter in der Höhe 5

3 Veränderungen ausgewählter physikalischer

Parameter in der Höhe

3.1 Luftdruck

Die drastischsten Auswirkungen auf den menschlichen Körper hat die Veränderung des Luftdrucks in der Höhe. Der Luftdruck an einem bestimmten Ort wird bestimmt durch die darüber liegende Luftmasse und nimmt folglich mit zunehmender Höhe ab. Auf Meereshöhe beträgt er ca. 760 mmHg, in 5500 m Höhe nur noch rund die Hälfte davon und auf dem Gipfel des Mount Everest mit 253 mmHg rund ein Drittel des Wertes auf Meereshöhe (siehe Abbildung 2).

Da Luft ein Gemisch aus verschiedenen Gasen ist, ergibt sich der Luftdruck aus der Summe seiner Teildrücke. Die prozentualen Anteile der verschiedenen Gase (u. a. Stickstoff - N 2 , Sauerstoff - O 2 , Kohlenstoffdioxid - CO 2 ) bleiben immer gleich und somit sinken die Partialdrücke parallel zum Luftdruck mit steigender Höhe. Beispielsweise enthält unsere Einatemluft stets rund 21 % Sauerstoff, folglich herrscht auf Meereshöhe ein Sauerstoffpartialdruck (PO 2 ) von ca. 160 mmHg, auf dem Gipfel des Everest von ca. 53 mmHg ¹ .

Beim PO 2 wird unterschieden zwischen inspiratorischem (P i O 2 ), alveolärem (P A O 2 ) und arteriellem (P a O 2 ) Partialdruck. Dabei ist der P A O 2 stets kleiner als der P i O 2 , da er durch Beimengung von CO 2 und Wasserdampf bei der Einatmung sinkt. Ebenso besteht ein Unterschied zwischen P A O 2 und P a O 2 , die sog. alveolär-arterielle-Sauerstoff-Differenz (AaDO 2 ). Je kleiner diese ist, desto effektiver ist der O 2 -Austausch in der Lunge. Die große Abnahme des PO 2 , der die treibende Kraft bei der Diffusion des Sauerstoffs von der Lunge ins Blut ist, stellt die größten Anforderungen an den Körper in der Höhe. Die hier entstehende Hypoxie ist der Auslöser für zahlreiche Anpassungsreaktionen des menschlichen Organismus (siehe dazu Kap. 4).

Der Luftdruck und seine Partialdrücke sind nicht nur abhängig von der Höhe, sondern auch von geographischem Ort (am Äquator ist der Luftdruck aufgrund dortiger schwerer Kaltluftmassen stets höher als an den Polen) und Jahreszeit bzw. Wetterlage (bei gutem "Hochdruck"-Wetter bzw. im Sommer ist der Luftdruck höher) (Hultgren, 1997, S. 1 - 7).

¹ 760 mmHg * 0.21 = 160 mmHg; 253 mmHg * 0.21 = 53 mmHg