PROGETTI STRATEGICI
EV - K2 - CNR
di Claudio Marconi
Ricercatore presso l'Istituto per le Tecnologie Biomediche Avanzate del CNR, Milano

L'uomo ad alta ed altissima quota Una ricerca sul Tetto del Mondo per valutare la risposta dell'organismo umano ad una condizione di estrema ipossia

TELEMEDICINA DAL TETTO DEL MONDO

Il Laboratorio-Piramide, situato nella regione del Khumbu, a poche ore di marcia dal Campo Base dell'Everest in Nepal, riveste un grande interesse per i fisiologi che si occupano dei problemi connessi con l'alta quota. Infatti il laboratorio è posto non solo ad altitudine critica per l'organismo (5.050 m), ma soprattutto nell'unica area della Terra dove, da millenni, risiedono popolazioni adattate all'alta quota: i mitici Sherpa. Inoltre, fatto non meno importante, esso è unico nel suo genere perché al suo interno sono state realizzate le condizioni ottimali, simili a quelle riscontrabili nei laboratori a livello del mare, per poter studiare gli effetti dell'ipossia cronica "per sé", senza cioè la presenza di eventuali fattori di confondimento legati all'ipoalimentazione, a stress psico-fisico ed a disagi vari, tipici dei soggiorni precari in alta quota.

Nell'ambito del Progetto Strategico Ev-K2-CNR, ricercatori dell'Istituto di Tecnologie Biomediche Avanzate del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Milano, in collaborazione anche con colleghi di altri prestigiosi Istituti italiani ed europei, hanno realizzato nel Laboratorio-Piramide numerose esperienze, volte a chiarire alcuni aspetti degli adattamenti metabolici, ventilatori e cardiocircolatori dell'uomo esposto cronicamente ad una situazione di ridotta disponibilità di ossigeno (ipossia cronica), sia a riposo sia durante il lavoro.

Arrivo del Prof. Ardito Desio sul K2 a quota 5.050

In particolare, per quanto riguarda l'esercizio, è noto da tempo che l'esposizione all'alta quota comporta, nell'uomo nativo a livello del mare, una significativa riduzione della massima capacità di prestazione fisica. Il massimo consumo di ossigeno (VO₂ max), che rappresenta il parametro di valutazione della massima prestazione aerobica del motore muscolare, cioè in pratica della massima intensità di esercizio che il soggetto è in grado di sostenere per periodi prolungati, si riduce progressivamente con l'aumentare della quota. Fino a circa 2.000 m di altezza, la riduzione percentuale di VO₂ max, rispetto ai valori riscontrati al livello del mare, è poco significativa. Oltre tale quota la riduzione diventa sempre più importante, raggiungendo a 5.000 metri di altezza valori corrispondenti circa a 55-60% del valore misurato al livello del mare. Al di sopra di 6.300 m di quota non sono state finora eseguite misurazioni dirette di VO₂ max. Ricerche effettuate in camera ipobarica sembrano indicare una progressiva caduta di VO₂ max che, ad un pressione ambiente pari a quella riscontrabile sulla vetta dell'Everest, dovrebbe essere dell'ordine del VO₂ a riposo, è cioè del metabolismo basale. Uno dei motivi principali alla base della riduzione progressiva di VO₂ max determinato dall'aumento della quota è ovviamente costituito dalla riduzione della pressione parziale di ossigeno nell'aria inspirata a causa della minor pressione barometrica, con conseguente ridotta saturazione di O₂ nel sangue arterioso. Tuttavia altri fattori specifici, centrali e periferici, concorrono a limitare VO₂ max in ipossia cronica, e rappresentano un argomento complesso e ancora non completamente chiarito. Basti dire al riguardo che un gruppo di atleti europei ed americani, nati e residenti a quote comprese tra 1.500 e 3.000 m e specialisti nel correre maratone in alta quota, ha mostrato in Piramide una minor caduta percentuale di VO₂ max, rispetto a soggetti simili per capacità fisica. Questo sorprendente risultato potrebbe essere la conseguenza di una diversa e meno penalizzante modalità di adattamento all'ipossia cronica propria di questo particolare gruppo di soggetti, le cui cause sono comunque ignote (modificazioni morfo-funzionali a carico di muscoli da allenamento di resistenza in quota, da selezione naturale).

La copia di uno dei diari di Ardito Desio che ai suoi numerosi primati ne ha aggiunti un altro: compie 100 anni il 18 aprile

Un altro capitolo ancora aperto è costituito da fattori responsabili della riduzione in ipossia cronica dell'energia resa disponibile dalla via metabolica anaerobica lattacida (glicolisi anaerobica, che non presuppone la presenza di O₂ e si accompagna ad un accumulo di acido lattico nel muscolo e nel sangue). E’ noto che anche la massima concentrazione ematica di lattato ([La] max) diminuisce in funzione dell'altitudine. I fattori responsabili di questa apparentemente paradossale riduzione di [La]max in quota sono stati oggetto di discussioni e ipotesi spesso contrastanti. Grazie ai molti esperimenti effettuati nel Laboratorio-Piramide è stato possibile non solo escludere alcuni fattori (ad es. ridotto potere tampone del sangue, ipossia "per sé"), ma identificare un meccanismo centrale protettivo, che bloccherebbe l'attività dei grossi gruppi muscolari prima che questi si affatichino e che l'equilibrio acido-base del sangue e l'ossigenazione di tessuti vitali siano compromessi. Questi ed altri problemi costituiscono la premessa fisiologica che è alla base della prossima operazione scientifico-alpinistica, denominata EAST (Extreme Altitude Survival Test). Il programma, da realizzarsi nell'ambito dei più ampio Progetto Strategico Ev-K2-CNR, prevede che 10-12 alpinisti passino due notti in un campo posto a Colle Sud, il più alto passo della Terra (8.000 metri), tra l'Everest e il Lhotse. Due medici alpinisti effettueranno una serie di rilievi fisiologici e clinici per valutare la risposta dell'organismo umano ad una condizione di estrema ipossia. Come già accennato, le nostre conoscenze dirette sui limiti della prestazione umana in alta quota si fermano a 6.300 m.

Il K2 (m 8.611) visto dal campo base.

Prova da sforzo su cicloergometro presso il Laboratorio Osservatorio Piramide

Oltre tale altitudine si hanno alcune indicazioni frutto di esperimenti effettuati in camera ipobarica, che non sembrano, per certi aspetti, indicativi di quello che accade realmente in quota. Nel 1994, in collaborazione con l'Università di Milano, fu possibile attrezzare a 6.400 m un piccolo laboratorio, provvisto di energia elettrica per far funzionare un emogasanalizzatore ed un apparecchio per la misura del consumo di ossigeno respiro per respiro, sia a riposo sia durante esercizi eseguiti con un cicloergometro adattato. In due soggetti la massima frequenza cardiaca è stata 122 e 126 b/min rispettivamente, mentre la riduzione di VO₂ max è apparsa in linea con quanto previsto (57% del valore misurato a livello del mare). [La]max è stato 4.1 e 4.0 mM, pari a circa la metà del valore trovato nel corso degli esperimenti cronici effettuati in camera ipobarica. Interessanti anche i dati relativi all'equilibrio acido-base del sangue, che hanno messo in evidenza significative differenze tra i nativi al livello del mare acclimatati all'alta quota e gli Sherpa.

Posizionamento del treppiedi sulla cima del K2 durante la spedizione "K2 Geoexpedition '96"

I ricercatori al lavoro al campo base del K2; i primi approci con l'ambiente per la rete geodetica a m 5.100

Il progetto EAST offre un'opportunità irripetibile per lo studio degli adattamenti dell'uomo sano all'ipossia estrema. E’ auspicabile che da questo, come da altri studi effettuati in Piramide, possano derivare benefici per tutti quei pazienti con insufficienza cardiaca o respiratoria, i cui tessuti periferici, ed in particolare i muscoli, si trovano in una condizione similare di ipossia cronica, pur vivendo al livello del mare.