Tijdens het ‘Medicine in Extremes’ congres jongstleden januari in Amsterdam presenteerde Erika Schagatay van de Mid Sweden universiteit in Östersund haar onderzoek bij freedivers en bergbeklimmers. Is er een gemeenschappelijke fysiologische basis tussen beide disciplines en kunnen ze van elkaar leren? Voor Sportgericht schreef ik een samenvatting.
Het zijn fascinerende records die vrijduikers (‘freedivers’) weten neer te zetten. De Fransman Stéphane Midsud wist in 2009 bijvoorbeeld ruim elf en een halve minuut zijn adem in te houden. En in 2018 dook de Rus Alexey Molchanov nabij de Bahama’s op één ademteug naar een diepte van 130 meter. Het zijn echter niet alleen deze sportieve prestaties die tot de verbeelding spreken, zo laat het onderzoek van Schagatay bij de Japanse Ama en Filipijnse Bajau vissers zien.1 Tijdens het verzamelen van schelpdieren verblijven de Ama de helft van hun werktijd van vier uur onder water: 40 seconden duiken naar een diepte van 5 tot 15 meter, en vervolgens 40 seconden rust. Bij sommige Bajau vissers beslaat de tijd onder water zelfs 60 procent; het betekent dat ze wel vijf uur op een dag hun adem aan het inhouden zijn.
Duikrespons
Volgens Schagatay zijn drie fysiologische verworvenheden verantwoordelijk voor deze unieke onderwaterprestaties. Ten eerste zijn dat een grote vitale capaciteit van de longen: Schagatay mat een gemiddelde van 7,3 liter bij topduikers, waarbij de top drie qua duikprestatie de hoogste capaciteit -7,9 liter- had.2 Bovendien liet ze zien dat elf weken specifieke ‘longrektraining’ de vitale capaciteit al snel met een halve liter verbeterde. Ten tweede profiteren de duikers van een hogere hemoglobine spiegel en bevat hun milt een ruime hoeveelheid geconcentreerde rode bloedcellen: gemiddeld 336 milliliter, en de top drie zelfs meer dan een halve liter.2 Na twee minuten adem inhouden hadden zij de helft van dat volume gerecruteerd.
Het derde hulpmiddel vormt de duikrespons, die sterker is bij getrainde duikers ten opzichte van controle personen.3 Tijdens het inhouden van de adem (of het in het water houden van het gezicht) uit dit zich in bradycardie -een afname van de hartfrequentie met 10 à 20 slagen per minuut- en een constrictie van de perifere bloedvaten. Het gevolg: de beschikbare zuurstof komt terecht bij de hersenen en vitale organen, terwijl het energieverbruik van het hart omlaag gaat.
Everest expeditie
Deze aanpassingen zorgen ervoor dat duikers het onder water enige tijd kunnen volhouden, maar geven ze ook voordeel tijdens het voor langere tijd omgaan met de ijle lucht op hoogte? Om hier antwoord op te krijgen bestudeerde Schagatay en haar team 18 deelnemers tijdens een 14-daagse trektocht van Kathmandu op 1470 meter naar het Everest Base Camp op 5350 meter.4 Het bleek dat de deelnemers die in Kathmandu de beste duikrespons hadden het minste last kregen van verschijnselen van acute hoogteziekte. Terwijl in degenen die zonder klachten het basiskamp bereikten de hartfrequentie met 18 procent daalde tijdens een maximale apneu, zakte deze amper in de mensen die het meeste last van de ijle lucht kregen. Een eenvoudige ‘adem inhouden’ test lijkt volgens Schagatay daarom een voorspellende waarde te hebben voor het krijgen van acute hoogteziekte.
Ook vonden de onderzoekers een ‘beschermende’ werking van een grote milt.4 Deze bevinding sluit aan bij een eerdere Everest studie van Schagatay, waarin de contractiereactie van de milt op het inhouden van de adem en op fysieke inspanning toenam tijdens een langdurig verblijf op hoogte.5 Volgens Schagatay een teken dat een fysiologisch voordeel van een goed aangepaste milt niet alleen op de juiste genen berust maar ook op de omgeving. Want weliswaar hebben de Sherpa’s, net als de Bajau vissers, van generatie op generatie hun grote milt doorgegeven, er woont inmiddels ook een groep in Nepal die niet meer op expeditie gaat. En deze ‘laaglanders’ blijken een kleinere milt met een geringere contractiereactie te hebben. Een kwestie van blijven prikkelen dus: onder water dan wel op hoogte.
- Schagatay E, Lodin-Sundström A & Abrahamsson E (2011). Underwater working times in two groups of traditional apnea divers in Asia: the Ama and the Bajau. Diving and Hyperbaric Medicine, 41 (1), 27-30.
- Schagatay E, Richardson MX & Lodin-Sundström A (2012). Size matters: spleen and lung volumes predict performance in human apneic divers. Frontiers in Physiology, June 18, https://doi.org/10.3389/fphys.2012.00173
- Schagatay E & Andersson J (1998). Diving response and apneic time in humans. Undersea & Hyperbaric Medicine, 25 (1), 13-19.
- Holmström P et al. (2019). The magnitude of diving bradycardia during apnea at low-altitude reveals tolerance to high altitude hypoxia. Frontiers in Physiology, August 22, https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01075
- Engan HK et al. (2014). The effect of climbing Mount Everest on spleen contraction and increase in hemoglobin concentration during breath holding and exercise. High Altitude Medicine & Biology, 15 (1): 52-57.