חשיפה לתנאי ריכוז נמוך של חמצן באוויר משפיעה על הגוף בכמה מישורים. התגובה הראשונית, מתבטאת בהגברת קצב הנשימה ובהגברת תדירות הדופק במטרה להזרים יותר דם, כלומר יותר חמצן לרקמות. תגובה מאוחרת יותר, תתבטא בהגברת קצב הייצור של תאי הדם האדומים ובהגדלת מספר נימי הדם בשרירי הגוף. תגובות אלה נועדו לשרת מטרה אחת – אספקה של יותר חמצן וחומרי הזנה לשרירים.

מצד שני, חשיפת יתר לתנאי גובה עלולה לגרום לאיבוד היכולת של השרירים לנצל את החמצן לביצוע העבודה. מספר המיטוכונדריה (תחנות הכוח של התא) יורד כאשר הגוף נמצא בחשיפה ארוכה מדי לתנאי גובה. "מה שהאתלטים מחפשים זו יכולת העברה גבוהה יותר של חומרי דלק אל השריר", מסביר החוקר הראשי, ד"ר Federico Formenti מהמחלקה לפיזיולוגיה, לאנטומיה ולגנטיקה באוניברסיטת אוקספורד. "מצד שני, לא ברור כמה זמן צריך להתאמן בתנאי גובה ובאיזה גובה כדאי להתאמן על מנת ליהנות מהתועלות האופטימליות", הוסיף החוקר.

(החלבון שנקרא hypoxia-inducible factor (HIF, משחק תפקיד מרכזי בתגובת הגוף לחשיפה לתנאי גובה. ריכוזים נמוכים של חמצן מגרים את ייצור החלבון, שאחראי בין היתר לתהליכים רבים באימון. מטרתם של החוקרים מאוניברסיטת אוקספורד הייתה לחקור את המטבוליזם של אנשים בעלי תכונה גנטית נדירה שמאפשרת להם לייצר ריכוזים גבוהים של HIF גם כאשר תנאי ריכוז החמצן באוויר נורמליים. העלייה ברמות ה־HIF היא תופעה שנקראת – Chuvash polycythemia , או בקיצור CP, והיא יכולה לשמש מודל טוב לשינויים שמתרחשים אצל אנשים ששוהים בתנאי גובה למשך פרקי זמן ארוכים. פוליציטמיה היא למעשה עודף דם, כאשר הכוונה היא לייצור מוגבר של תאי דם אדומים.

מצבים נוספים בהם אספקת החמצן לרקמות מוגבלת, כמו למשל במחלות ריאה, מחלות לב, מחלות כלי דם ומחלת הסרטן, יכולים להיות מודגמים באמצעות תופעת ה־CP. רק כ־20 אנשים ברחבי בריטניה ידועים כבעלי התכונה הנדירה הזו. מצב זה יכול להיות מאובחן על־ידי בדיקת דם שגרתית, שבה מזהים כמויות עודפות של תאי דם אדומים. בדיקות נוספות ומורכבות יותר יכולות לזהות אם אכן מדובר בתכונה ייחודית זו.

החוקרים השוו את ביצועיהם של 5 אנשים בעלי CP לביצועיהם של 5 נבדקי קבוצת ביקורת. הנבדקים נדרשו לדווש על אופניים נייחים בקצב קבוע תוך העלאה הדרגתית של ההתנגדות עד למצב בו לא יכלו להתמיד יותר. מי שהפסיק מוקדם יותר את הרכיבה, היו נבדקי קבוצת ה־CP. כמות העבודה המרבית ביחס למשקל גוף אותה השיגו נבדקי קבוצת המחקר הייתה נמוכה ב־30% מזו שהושגה על־ידי קבוצת הביקורת.

מדידה של מטבוליטים ברקמת שרירי השוק הדגימה סימני עייפות גבוהים יותר בקרב קבוצת הניסוי גם בעומסי עבודה קלים. לבסוף, בשריריהם של חברי קבוצת ה־CP הודגמו הבדלים בביטויים של גנים מטבוליים. ממצא זה יכול להעיד על כך שאנשים בעלי CP ניחנים בפעילות מטבולית פחות יעילה וכתוצאה מכך הם אינם מנצלים כיאות את חומרי הדלק שמזינים את הפעילות השרירית. ממצא זה עשוי להסביר את הירידה ביכולת העבודה השרירית של אנשים אלה.

"מצאנו שהמטבוליזם של אנשים אלה שונה ולכן יכולת הביצוע שלהם נמוכה", הסביר ד"ר פורמנטי. "למרות שמדובר במחקר קטן – פועל יוצא מכך שכל כך מעט אנשים מאובחנים כבעלי התסמונת הנדירה הזו – התוצאות מרשימות. ההבדלים שנמצאו אצל בעלי ה־CP הם גדולים ודי ב־5 אנשים על מנת להבין את האפקט", הוסיף החוקר.

"בעזרתם של מתנדבים בעלי תסמונת CP אנחנו יכולים להבין את התהליך הבסיסי הזה באופן טוב יותר. הבנה טובה יותר של התהליך תוביל לבסוף למתן טיפול רפואי טוב יותר באותם מצבים בהם אספקת החמצן לרקמות נפגמת, כמו למשל במחלות לב ובסרטן", הוסיף פרופסור Peter Robbins מאוניברסיטת אוקספורד.

"יתכן שישנו זמן אופטימלי לחשיפה לתנאי גובה ולאימון בהם כאשר מדובר בספורטאי הישג", אמר ד"ר פורמנטי. "דרושה עבודה נוספת על מנת למצוא כמה זמן צריכים האתלטים לשהות בתנאי היפוקסיה (ריכוז נמוך של חמצן) במטרה להשיג תוצא (אפקט) אימון מיטבי", הוסיף החוקר. "אינני חושב שנבחרת אנגליה שהתה זמן רב מדי במחנה האימונים בהרי האלפים", אמר החוקר והסיר בכך תירוץ אפשרי לכישלונה של הנבחרת האנגלית בגביע העולם בכדורגל.

למאמר שפורסם  בעיתון המדעי PNAS הקליקו כאן

מולי אפשטיין – פיזיולוג, יועץ במרכז לרפואת ספורט ולמחקר ע"ש ריבשטיין במכון וינגייט, מנהל הפורום: "חיים וספורט".

————————————————————————————————————————–