富士山頂で順応トレーニングしてきました。高山病・高所順応のメカニズムと考え方の話

こんにちは。週末（2022年10月3週目）は富士山に行ってきました。

目的は高地順応のトレーニングなので山頂付近に幕営をしました。年末の7000m級の標高帯での登山に備えた準備の一環となります。

今回は高所順応について少しお話ししたいと思います。

高所順応について理解しておくことは国内の3000m級の登山においても意義のあることです。
今回は自分の富士山でのパルスオキシメーターを使った測定値なども記録しながら、自分が知りたいことをまとめたものですが、気になる方はチェックしていってみてください。

年末の登山についての記事はこちら（年末年始に南米アンデス山脈のアコンカグアへ行きます）から。

やまにちは！まっつんです。ツイッターとYoutubeもやってます。

高所順応トレーニングについて。登山の標高と酸素濃度、高山病の関係の話

「高所登山」と言うと定義はあいまいですが、登山家たちが言う場合は一般的に8000m以上を指すことが多いです。

ただ、順応が必要な標高はこの限りではありません。
富士山は3776mですがこの標高帯でも高山病の症状が出ることは普通にあり得ます。

何なら2500m以上でも行動の仕方や体調、人によっては症状が出ることもあるでしょう。

その理由は大気が薄くなることと、それに伴って血中の酸素量が変化することが関与しています。

標高と酸素濃度の関係

高所に行くと単純に空気を吸い込んだ場合にその空気中に含まれる酸素の濃度が低くなります。

そもそも標高が高くなるとなぜ空気が薄くなるのでしょうか？

その理由は地球から離れるほど空気に重力がかかりにくくなるからで、その結果大気圧が下がって空気の密度が低くなります。
そうして平地の空気中の酸素濃度（約21%）に適応した人間にとっては必要とする酸素の量が不足してしまうわけです。

実際には下図のように標高が上がると徐々に空気中の酸素濃度は低くなるようです（ネットに公開されていた実測値をグラフ化した）。現実的には緯度や天気的条件（気温や気圧など）によっても変動すると思われます。

海抜0mの酸素量を100%とした場合の大気中の酸素濃度を示しています。

このことから地上と同じように呼吸をしていてると標高が上がれば肺に入ってくる酸素の量が少なくなり、その結果血中に取り込まれる酸素も少なくなると言うことです。

ただ、空気中の酸素濃度低下があっても人がある程度の標高までは身体的機能の衰えを感じない理由は人の体が酸素濃度の変化に対応できるからです。
これを「高度順化」と呼びます。

高所でも時間をかければこの対応機能が働きます。ようは慣れていくわけですね。

これは人体の環境適応機能の一つであり、低酸素環境に対する体の適応機能が働くことによるものです。

酸素が不足するとどうして高山病になるのか？

具体的には血中の酸素の量が少なくなると、体の組織（脳や内臓や筋肉）に酸素が足りなくなって、体の中が酸欠状態となり、正常に機能しなくなってしまいます。
もう少し掘り下げると身体の組織の細胞が活動するためには細胞に存在するミトコンドリアがエネルギーを生産するのですが、酸素はそこでの化学的反応に必要不可欠です。

なのでざっくりいうと酸素が足りなくなることでエネルギー生産ができないためエネルギー不足となって体の機能がうまく動かなくなっちゃうということです。

そして特に膨大な酸素やエネルギーを必要とする脳の機能には真っ先に症状が出てしまうので、高山病の初期症状なんかはまずは頭に影響が出るということです。

頭がクラクラするとか、立ち眩み、酸欠からくる吐き気のような感じで。感覚的にはお酒を飲みすぎて二日酔いになったときみたいな症状に近いと思います。（実際にお酒を飲みすぎると酸欠の状態になります）

このように体の臓器や組織、脳など重要な器官で酸欠になることで様々な症状が現れます。
その結果が高山病で代表して見られる多くの症状として現れます。

例えば、頭痛、めまい、吐き気、立ち眩み、のような比較的軽度の「山酔い」レベルのものから、「高地肺水腫・脳浮腫」や「急性低酸素症」のように重篤なものまで。

発症した高山病を治すには？

症状が出た場合はすでに臓器に異常が出始めているため、酸欠状態を解消することが根本的な原因解消の方法です。
軽度の場合は少し標高を下げるなどして一度順応を進めることも視野に入れたほうが良さそうです。

急を要する場合はまずは標高を下げること、それが難しい場合はすぐに酸素ボンベなどを使って酸素をたくさん吸うなどが必要となります。

ただし重度の合併症が発症している場合はそちらに対する治療が必要になってきます。

高山病は発症させないことが重要

ここまで読んでいただければわかるかと思いますが、高山病は発症させないことが重要です。

急激な環境の変化に対応しきれなかった結果としての反応が高山病の症状として表れているといえます。

今回は高所順化のメカニズム的なところを考えながら、実際の順応トレーニングのやり方を考えてみます。

血中の酸素の量と生命活動との関係

高所順応と聞くと「血液」とか「酸素」が関与することがイメージできると思います。
少し曖昧なので人間の身体的活動と酸素の関係をもう少し具体的に考えるために自分なりに調べてみました。

今回は血中の酸素濃度を軸にこのあたりの話について少し考えてみたいと思います。

血液は酸素を運ぶ機能を持っていますが、具体的には「血液の中でも酸素を運ぶ仕事をしている「赤血球」の部品である「ヘモグロビン」が酸素と結合することで酸素を組織に届ける」と言うことになります。

こういった内容をもう少し具体的にイメージしてみましょう。

呼吸で取り込んだ酸素はどうやって体の組織（内臓や筋肉）に供給されるの？

呼吸とは、酸素O2を大気から摂取し，二酸化炭素CO2を適切に調節して大気へ排出することで、その機能を担っているのは肺です。肺で吸い込んだ酸素は肺の血管から体内に取り込まれます。
ちなみに大気の中には酸素以外にも色々な気体が含まれており（酸素は平地の大気中の約21%程度）、ますが人はの呼吸では酸素のみを使用します。

そうして酸素を取り込んだ血液が血管を通って、体の隅々まで酸素を運んでいます。
血液の中には酸素を運ぶ仕事をしている赤色の「赤血球」が存在し、実際にはそれ以外にも色々な血球や細胞が存在しています。

赤血球と酸素

純粋に酸素を運ぶ仕事は血液中の赤血球が担っており血液の約1/3を占めています。ほかには免疫機能を担う白血球や血液の55%を占める血漿なども含まれています。

酸素は肺の毛細血管（肺静脈）に取り込まれます（外呼吸）。血管内で赤血球は酸素を「捕まえ」て、血流に乗って身体の組織に移動し、組織では酸素を「離し」て供給（内呼吸）します。
このように酸素を肺から身体の組織へ運ぶ機能を担います。

では赤血球は具体的にどうやって酸素を捕まえているのでしょうか。
それは赤血球の部品の一部である「ヘモグロビン」の役割です。ヘモグロビンはその名前の通り「ヘム」と言う部品と「グロビン」（ヘム+グロビン→ヘモグロビン）と言う部品を持っています。

酸素を捕まえるのはヘモグロビンの「ヘム」と呼ばれる鉄（Fe）を中心とした部品です。
このヘム（鉄）に対して酸素が結合することで「酸化」した状態が赤血球が酸素を捕まえているイメージとなります。

そうして酸素を捕まえた状態が酸素を運搬している赤血球となります。この状態の酸素の血中での濃度を「SpO2（oxygen（酸素）のsaturation（飽和度）をpercutaneous（経皮的）に測定する）」と呼びます。

登山における血中の酸素の測定ではこの「SpO2」を測定するための「パルスオキシメーター」が最も簡易的で良く使われ、この値が高所順応の指標として使われることが多いです。
パルスオキシメーターは指に挟んで測定するものが一般的でSpO2の濃度に加えて脈拍を計測できるものが多いです。

ちなみに血液中の赤血球の中には酸素を捕まえていない（酸素と非結合の）赤血球もいます。

高所においては血中に結合できる酸素が血中に存在しなかった場合などがあり得るでしょう。

これは特に肺から血液に取り込まれる酸素の量が少なかった場合、例えば空気中の酸素濃度が低かった場合に起こりそうですね。他には心肺機能の低下や異常（病的な要因も含む）によって引きおこると考えられます。

パルスオキシメータ（SpO2測定）の原理と私が実際に使っているもの

酸素を捕まえた状態のヘモグロビンを酸化ヘモグロビンなどと呼びますが、この状態のヘモグロビンはより鮮やかな赤色となります。

高所登山でSpO2（血中酸素飽和度）の測定に用いられる「パルスオキシメーター」は、測定中は赤い光りが点滅していることがわかります。
この赤い光（赤色光（R）と赤外光（赤外線）（IR））を使って血管内の血中の酸化ヘモグロビン（赤い色素に対して）の濃度を計測している、と言うのが原理のようです。（詳しくは各ホームページ参照）

高所順応がうまくいっているかどうかはこのSpO2と脈拍の測定が一番簡単なので良く用いられます。

私も今回パルスオキシメータを購入してみました。

ちなみに私が購入したものはこちらです（Amazonで買いました）。

【医療機器認証品】パルスオキシアート A310 シリコンカバー付き

created by Rinker

AEON

• Amazon
• Yahooショッピング

では実際にSpO2の具体的な値と身体の状態はどんな関連性があるでしょうか。

上記の表はあくまで臨床的な指標ではありますが、これ以外にあまり情報がなかったのでまとめてみました。

実際には行動中には酸素は筋肉や組織で使用されるので血中のSpO2はどんどん変化していきます。行動直後であればかなり低かったり、少し休んでいれば回復してきたりと。
富士山登山中に何度か図ってみましたが、運動直後は極端にSpO2の濃度が低くなるタイミングがありました。

例えば3000m付近で歩いていた時に、休憩し始めて測定すると79%とでて、少し安静にしていると93%まで回復、と言ったように。

おそらく、85%を切るような状態で長時間行動を続けていると高山病の症状が少しずつ現れてくると思います。
特に順応が進んでいない初期の状態では休憩の回数を増やして、SpO2をこまめに回復させてやるような意識が大事なのではないかと感じました。

身体は時間をかければ少しずつ順応（慣れてくる）が進みますが慣れてくる前に行動を続けるとSpO2の低い状態（特に85%を切るような状態）を長く継続してしまい、その結果脳や臓器が酸欠になることで高山病の引き金となると考えられます。

行動中の脈拍について

今回はSpO2のことばかり話していますが脈拍の上昇にも注意したほうが良さそうです。

平均的な成人の呼吸数と心拍数の比率は約1:4で、これは1回の呼吸で心臓が4回拍動することを意味します。

特に高所で脈拍が上がりすぎる場合は酸欠を引き起こしている場合、引き起こす場合などの可能性があります。

登山中の脈拍は「180－自分の年齢」が望ましいなどと言われていますが、適正な脈拍は心肺機能の強さや普段のトレーニングなど個人差があります。

私の場合は平常時の脈拍は50弱～80程度で、行動中の脈拍が120-140以内をであればそれほど息切れをしないことがわかっています。
私は最近は普段からGarminの時計を使って脈拍などをチェックし指標にしています。

行動中もGarminの腕時計で頻繁に脈拍をチェックするようにして、これ以上の範囲になりそうな場合は意識的にペースを落としたり、少し呼吸を整えたりするようにしました。
あまりにも脈拍が上がる場合は一度大きめの休憩を取って順応を進めたほうが良いかもしれません。

登山中の体調管理とGarmin腕時計について（余談）

余談ですがGarmin の腕時計は最近使い始めたのですが2機種使っています。

また機会があればブログやYoutubeなどで紹介するかもしれませんが、登山中はバッテリー持ちの良い「Garmin Instinct2 Dual Power　シリーズ」を使っていて、日常生活では「fēnix 7S Dual Power　シリーズ」を使っています。

高価な時計ですがリアルタイムな脈拍以外にも血中酸素濃度（SpO2）の測定可能（パルスオキシメーターよりは使い勝手は悪いですが）なので持っておいてもよさそうです。余談ですが私も社会人として良い時計を持つ年齢になってきましたが、高いだけのブランド時計にイマイチ価値を見出せなかったので有意義に活用できそうなこの時計を購入しました。

バッテリーの持ちがいいInsitinct 2 Dual Power

GARMIN(ガーミン) Instinct 2 Dual Power Graphite 直径45mm Suica対応 タフネスアウトドア GPS ウォッチ 【日本正規品】 小

created by Rinker

ガーミン(GARMIN)

• Amazon
• 楽天市場
• Yahooショッピング

高級路線全機能盛りのFenix7シリーズ

GARMIN(ガーミン) fenix 7S Sapphire Dual Power Ti Dark Bronze / Shale Gray ソーラー充電 パワーサファイアガラス搭載 マルチスポーツGPSウォッチ 【日本正規品】 小

created by Rinker

ガーミン(GARMIN)

• Amazon
• 楽天市場
• Yahooショッピング

GARMIN(ガーミン) fenix 7S Sapphire Dual Power Ti Carbon Gray DLC / Black ソーラー充電 パワーサファイアガラス搭載 マルチスポーツGPSウォッチ 【日本正規品】 小

created by Rinker

ガーミン(GARMIN)

• Amazon
• 楽天市場
• Yahooショッピング

私の富士山でのSpO2測定結果

私が今回富士山でトレーニングした際の結果を以下に示しておきます。

荷物はスタート時点で18kgでした。泊りの装備と水が作れない時期なので水をもって上がったためです。

登山中、3100m以上から少し体が重くなって歩いてる途中でたまに息を整えるために立ち休憩しながら歩きました。少し息が切れやすいといった感じでしょうか。

頭痛や吐き気などの体調の変化はありませんでした。

山頂の稜線で幕営して翌朝起きたら寝る前より少し回復していましたが、起床直後は少しクラクラする感じがありました。その後は普通に元気でした。

下山中も上部では少し息が切れる感じがありました（普通は下山中はほぼ息が切れないですが。）

そういえばパルスオキシメーターが冷えていると正常に測れないようです。冷え切ったまま起動してすぐ図ると56%とか出たこともありましたがしばらくすると上記の内容になりました。

血液ガスの指標（臨床的な内容）について

もう少し臨床的に血液と酸素の取り込み状態を理解するためには、一般的な病院での検査項目である「血液ガス」を調べてみると良さそうです。

今回は詳しくは触れませんが、臨床検査にある「血液ガス分析」と言う検査があり、循環器系の疾患や患者の状態などの検査に使われますが、高度順応に関連してきそうな指標もあります。
気になる人は「血液ガス」で検索してみてください。「血ガス」と略されたりするようです

高度順化で起こる身体的な変化は？

高度順化で体を標高に慣らすことで対応できるとお話ししましたが、ではこの「慣れ」はどの程度対応可能なのでしょうか。
慣らし方や個人の体質などはあるでしょうが、一般的には人間が自然呼吸で生きていける限界は、標高8,400〜7,100 mの間あたりなのではないかと考えられているようです。

これ以上の標高での酸素濃度は人体の適応可能範囲を超えるため「適応不可能」となり、そのため「デスゾーン」などど呼ばれます。
デスゾーンでは身体はダメージを受け続けるため、死に向かって悪化し続ける（HPが0になるのを待つような状態でしょうか）ことになります。

実際に順応に時間をかけて標高7100mの地点で順応した場合、海抜0m付近と同等程度のCaO2量を維持することが可能なようです。

ただしこのように順化がうまくいっていた人が8400mより高い標高に進んだ場合、このCaO2量が維持できなくなる事が実験的に明らかになっているようです。

この際には無症候性高所性肺水腫などのいわゆる「高山病」が起きたこと、さらには人間の肺胞ガス交換における機能的限界などが考察されているそうです。

では実際に高度順化が起こるとき身体的にはどのような変化が起こっているのでしょうか？

結局どんなトレーニングをすればいいの？

では高所に向けて実際にどんなトレーニングをすればいいのでしょうか？

もちろん一番いいのは実際に同じような条件下で同じような行動トレーニングができることです。

しかし、それはなかなか難しいでしょう。国内では3776mの富士山しかありませんし、富士山に登ることは簡単でも上で長時間滞在するのは時期によってはそう簡単ではありません。

では、どうすればよいか？それは高度順化で起こりうる身体的変化を事前に体に促しておくことが良いと考えられます。

1項目前でお話しした高度順化で起こる身体的変化の中から簡単に対応できそうなトレーニングに落とし込めそうなものは、循環機能、呼吸器の向上により体の酸素運搬能力を高める、と言うことくらいでしょうか。
循環機能、呼吸器系のトレーニングは色々な運動があると思いますが、特に重要なのはトレーニングの仕方ではないでしょうか。

この文献を参考にするとランニングや水泳のような呼吸器強化の運動を「インターバルトレーニング」にて取り入れることでより大きな効果を得られそうです。

つまり以下のようなトレーニング計画がいいのではないでしょうか。

特に日常的なインターバルトレーニングは結構きつそうですが、スマホのアプリなどでトレーニング補助のものがあるようなので実際にやってみようかなと思います。続くかは別の話として・・。

今回はあくまで「概念を理解できる内容」でまとめることを目指してみました。詳しい言葉の定義、使い方が少し変な部分があるかと思いますがご承知おき頂ければと思います。正確な内容を理解したい方は以下の参考文献をご覧いただくか、各医学書などを参照いただくよう、お願いいたします。