고도가 사람에게 미치는 영향

고도가 사람에게 미치는 영향은 꽤 크다. 지구의 대기권 내에서는 고지로의 이동 등 고도가 올라감에 따라 기압이나 기온이 저하되어 사람의 호흡에 필요한 산소를 포함한 공기가 희박해지기 때문이다. 헤모글로빈의 산소포화도는 혈액 중의 산소의 양을 결정한다. 인체가 해발고도 2,100m에 이르면 산소로 포화된 헤모글로빈의 비율은 급락하기 시작한다.

그러나 인체는 단기적으로나 장기적으로 고도로 적응하여 산소 부족을 어느 정도 극복할 수 있다. 등산가는 이 적응을 이용하여 능률를 향상시킨다. 그러나 적응에는 한계가 있고 등산가는 8,000m를 넘는 고도를 '데스존'이라고 부르는데 여기에서는 인체가 적응할 수 없다.

지표의 최고점을 넘는 고공을 비행하는 항공기의 조종사나 승객은 여압조정이나 산소마스크 착용, 가온 등으로 기체 외부의 가혹한 환경으로부터 보호받는다. 항공사고 등으로 공기누출이 일어나면 조종사가 의식을 잃어 추락으로 이어질 수도 있다.

◆ 고도에 따른 영향

인체는 기압 1013.25hPa의 해면고도에서 가장 좋은 능력을 발휘한다. 해면고도에서의 산소농도는 20.9%이고 산소분압은 21.136kPa이다. 건강한 사람은 이 분압에서 헤모글로빈이 포화되어 적혈구 내에서 산소에 결합된 붉은 색소가 된다.

기압은 고도에 따라 지수함수적으로 감소하지만 산소의 비율은 고도 약 100km까지 거의 일정하기 때문에 산소분압도 고도에 따라 지수함수적으로 감소한다. 에베레스트 등산의 베이스캠프가 위치하는 고도 약 5,000m에서는 산소분압이 약 절반이 되고 에베레스트의 정상인 고도 8,848m에서는 불과 3분의 1이 된다. 산소분압이 떨어지면 인체는 고지순응 반응을 나타낸다.

산악의학에서는 대기 중의 산소량의 저하를 반영하여 고도를 3가지의 영역으로 분류하고 있다.

· 고고도(High altitude) = 1,500~3,500m
· 초고고도(Very high altitude) = 3,500~5,500m
· 극고도(Extreme altitude)=5,500m~

이런 고도에서는 비교적 온화한 고산병부터 죽음으로 이어질 수 있는 고지폐수종과 고지뇌부종에 이르기까지 여러 의학적 문제가 발생한다. 고도가 높을수록 위험도 커진다. 또한 극고도에서는 영구적인 뇌 손상의 위험도 상승하는 것으로 연구에서 나타났다. 탐험대의 동행의는 보통 이러한 증상에 대처할 때에 이용하는 덱사메타손을 항상 가지고 있다.

고도 5,950m에서 2년간 생존한 기록이 있지만 이것은 정주를 견딜 수 있는 극한의 고도에 가까운 것으로 생각되고 있다. 알려진 정착지의 최고 고도는 5,100m이다. 7,500m를 넘는 극고도에서는 수면이 매우 어려워지고 음식의 소화가 거의 불가능하게 되어 고지폐수종이나 고지뇌부종의 리스크가 크게 높아진다.

◆ 데스존

에베레스트의 정상은 데스존이다. 등산가는 산소의 양이 인간의 생명을 유지할 수 없게 되는 고도를 데스존이라고 부른다. 일반적으로 8,000m로 데스존이라는 용어는 스위스의 의사가 1952년에 저술한 'The Mountain World'에서 유래한다.

고지에서의 등산가 사망의 대부분은 직접적(생명 유지 기능의 상실)으로도 간접적( 스트레스 하에서의 판단의 잘못, 체력의 저하에 의한 사고)으로도 데스존이 영향을 주고 있다. 데스존에서 인체는 적응할 수 없다. 산소 보급 없이 데스존에 장기체류하면 신체 기능의 저하, 의식의 상실 그리고 결국 죽음으로 이어진다.

남미 볼리비아의 고지 병리학 연구소의 과학자들은 모두 에베레스트 정상에 가까운 산소분압 수준인 만성 고산병의 저산소증 환자와 자궁 내 태아의 관측에서 데스존의 존재를 의문시한다.

◆ 장기적인 영향

고도 2,500m 이상에는 약 1억 4,000만 명이 생활하고 있다. 연구 결과에서 이 사람들, 특히 안데스 산맥과 히말라야 산맥에 사는 사람들은 해수면 높이에 사는 사람들과 다른 저산소 농도에 대한 적응방법을 가지고 있음이 분명해졌다. 최근에 들어 와 적응한 사람과 비교하면 원래 살았던 사람들은 태어날 때부터 산소공급이 좋다. 폐활량은 전 연령대에서 크고 운동능력도 높다. 티베트인은 다른 고지민족보다 뇌혈류가 많아 헤모글로빈의 농도가 적고 만성 고산병의 영향이 적다. 이러한 적응은 그들의 고지에서의 삶의 오랜 역사를 반영하는 것으로 생각된다.

고지의 정주자는 전체 사망률이 상당히 낮다. 이 추세의 한 가지 예외는 고지대 사람들이 통계적으로 자살률이 상당히 높다는 것이다. 같은 경향은 권총 자살(자살의 59%)에서도, 권총 이외의 자살에서도 보인다. 고도와 자살위험의 상관관계는 잘 알려진 자살위험인자인 연령, 성, 인종, 수입 등의 가능성을 조정해도 남아 있다. 또 연구에서 수면무호흡 증후군이나 헤비 스모커인 사람의 고지에서의 기분장애의 증가는 보이지 않는 것을 생각하면 산소농도는 요인이 아닌 것으로 생각되고 있다. 자살위험 증가의 원인은 지금까지 알려지지 않고 있다.

◆ 고도에 적응

인체는 단기 및 장기의 적응으로 고지에 적응할 수 있다. 고지에서의 단기적 산소부족은 경동맥 소체에서 감지되어 호흡증가(과환기증후군)를 유발한다. 그러나 과환기증후군은 호흡성 알칼로시스라는 부작용도 일으키고 호흡중추가 필요한 만큼 호흡률을 상승시키는 것을 저해한다. 호흡률이 상승하지 않는 원인은 경동맥 소체의 부적절한 반응이나 폐 또는 신장의 질병일 가능성도 있다.

또 고지에서는 빈맥이 되어 1회 박출량은 감소하고 심폐기능에 비해 불필요한 신체기능이 억제되기 때문에 음식의 소화효율은 저하된다.

완전한 적응에는 며칠부터 몇 주가 걸린다. 신체는 점차적으로 중탄산염을 신장배설함으로써 호흡성 알칼로시스를 완화하고 알칼로시스의 위험 없이 적절한 호흡을 할 수 있게 된다. 이것은 어떠한 고도에서도 약 4일간 걸리고 아세타졸라미드 등의 약품으로 촉진할 수 있다. 궁극적으로 포도당의 분해량이 줄어들기 때문에 몸의 젖산생성이 적어지고 혈장의 부피가 줄어들고 헤마토크릿 값과 적혈구의 질량이 증가하고 골격근 조직의 모세혈관 밀도가 높아지고 미오글로빈, 미토콘드리아, 호기효소 농도, 2~3 비스포스포글리세린산 등이 증가한다. 혈액에 산소를 많이 포함하기 때문에 폐동맥압이 증가한다.

고지에 대한 혈액학적으로 완전한 적응은 적혈구 수가 두드려지고 증가가 멈추면 완성된다. 필요로 하는 기간은 대략 km 단위의 고도에 11.4일을 곱한 일수다. 예를 들어 4,000m의 고도에 적응하려면 45.6일이 걸린다. 이 선형관계의 상한고도는 완전히 알려지지 않았다.

◆ 고도와 등산가의 능률

등산가의 능률에 대해 고지는 두 가지 상반된 영향을 미친다. 순발력이 필요한 경기(400m까지의 경주, 삼단 점프 등)에서는 기압의 감소는 대기의 저항이 감소하는 것을 의미하고 능률은 일반적으로 향상된다. 지구력이 필요한 경기(5,000m 이상의 경주 등)에서는 산소의 부족으로 인해 일반적으로 능률이 저하된다. 스포츠의 통괄조직도 능률에 미치는 고지의 영향을 인식해 국제육상경기연맹은 표고 1,000m를 넘는 장소에서의 기록은 '고지기록'으로 뒤에 'A'를 표기하고 있다.

선수는 고지순응을 능률향상에 활용할 수도 있다. 인체가 고지에서 일으키는 변화는 해수면 고도에서의 능률향상에 공헌한다. 그러나 운동선수는 고지에서 해면고도와 같은 강도의 트레이닝을 할 수 있는 것은 아니기 때문에 항상 좋은 효과가 나는 것은 아니다.

이러한 문제에서 'Live-High, Train-Low'로 알려진 훈련법이 고안되었다. 선수는 하루 중 휴식시간과 야간을 고지에서 보내고 저지에서 훈련을 실시한다. 1990년대 미국 유타대학에서 Ben Levine, Jim Stray-Gundersen 등이 실시한 일련의 연구에서 'Live-High, Train-Low' 트레이닝을 몇 주간 계속한 선수는 꽤 좋은 능률을 얻을 수 있음을 보여 주었다. 또 다른 연구는 저지대에 살면서 고지에서 여러 번 훈련을 함으로써 좋은 성능을 얻을 수 있음을 보여주었다.

고지훈련의 성능향상 효과는 적혈구 수의 증가, 더 효율적인 훈련 또는 근육의 생리적 변화에 인한 것일 수 있다.

출처 참조 번역
- 高度が人に与える影響
https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E5%BA%A6%E3%81%8C%E4%BA%BA%E3%81%AB%E4%B8%8E%E3%81%88%E3%82%8B%E5%BD%B1%E9%9F%BF