Jaarlijks proberen honderden bergbeklimmers de top van de Mount Everest te bereiken, vaak vergezeld door Sherpa’s, geboren en getogen in het hoogland van Nepal. Waar intensieve training een vereiste is voor laaglanders, lijkt een tripje naar de top voor de Sherpa’s een eitje.
Wetenschappers van de universiteit van Cambridge onderzochten de etnische groep uit de Nepalese bergen om te achterhalen waardoor de Sherpa’s zo goed functioneren met weinig beschikbare zuurstof. Het blijkt dat hun energieproductie en zuurstofverbruik geoptimaliseerd zijn voor het leven hoog in de bergen als gevolg van een evolutionair proces. De resultaten publiceerden de wetenschappers in het vakblad PNAS.
Zuurstofgebrek
De Mount Everest steekt 8.848 meter de lucht in. Dat is net onder de grens van 9.000 meter, waarboven het voor mensen niet mogelijk is om zonder extra zuurstof te overleven. Hoe hoger je komt, hoe lager de luchtdruk. De ijle lucht bevat minder zuurstof, en dat levert problemen, zoals hoogteziekte, op.
Dossier: het krioelende leven in ons lichaam
Onze darmmicroben en hun invloed op lichaam en geest staan volop in de belangstelling. Wat is de laatste wetenschappelijke stand van zaken?
Het lichaam heeft wat tijd nodig om te ontdekken dat het te weinig zuurstof binnen krijgt en daarop zijn tactiek aan te passen. Daarom verblijven bergbeklimmers enkele weken in het basiskamp dat zich op 5.300 meter hoogte bevindt. In die tijd maakt het lichaam extra rode bloedcellen aan om meer zuurstof te kunnen transporteren. Eerdere studies toonden aan dat Sherpa’s minder extra rode bloedcellen aanmaken tijdens de acclimatisatie in het basiskamp.
‘Je kunt het zuurstofgebrek zien als risico van het vak voor bergbeklimmers, maar ook voor mensen met een beroerte of bloedvergiftiging is het levensbedreigend,’ zegt de voorzitter van Xtreme Everest Mike Grocott die verbonden is aan de universiteit van Southampton. ‘Eén op de vijf mensen, die op de intensive care belandt wegens zuurstofgebrek, overlijdt. En de mensen die wel in leven blijven, behouden niet vaak dezelfde kwaliteit van leven.’
De onderzoekers hopen inzicht te krijgen in de lichamelijke parameters die het voor Sherpa’s mogelijk maakt met zo’n laag zuurstofgehalte te overleven. Kijkend naar die lichamelijke kenmerken kunnen ze herkennen welke patiënten het kwetsbaarst zijn en hoe ze geholpen kunnen worden bij het herstel.
De bergen in
De onderzoeksgroep uit Cambridge pakte de tassen en vertrok naar Nepal om zich te verdiepen in het zuurstofverbruik van de Sherpa’s. Aan de voet van de Mount Everest namen de onderzoekers bloedmonsters en spierbiopten van tien Kaukasische deelnemers en vijftien Sherpa’s. De Nepalese deelnemers behoorden tot de etnische groep van Sherpa’s, maar hadden zelf geen uitgebreide klimgeschiedenis.
Bij aankomst in het basiskamp en na twee maanden op de hoogte van 5.300 meter herhaalden zij de metingen. De metingen van de Sherpa’s veranderden nauwelijks gedurende de tijd in het basiskamp, terwijl er bij de laaglanders van alles veranderde. Ze kweekten onder andere extra rode bloedcellen.
Energiebronnen
Het geheim van de Sherpa’s bleek in de mitochondriën en in de spieren te liggen. De mitochondriën maakten veel efficiënter gebruik van de beschikbare zuurstof om energie te produceren. Daarnaast kozen de spieren efficiëntere, maar ongebruikelijke, methoden om aan energie te komen.
De spieren kunnen op verschillende manieren aan energie komen. Zo kunnen ze suikers verbranden, vetten verbranden of met het eiwit creatinefosfaat zelf energie produceren. Ons lichaam genereert de meeste energie door vetbranding, maar dit vereist veel zuurstof. Bij de Sherpa’s was de vetverbranding sterk afgenomen, en de capaciteit om glucose op een zuurstofvrije manier om te zetten in energie toegenomen.
Toch waren de Sherpa’s minder afhankelijk van glucoseverbranding. Het eiwit creatinefosfaat was sterk verhoogd in de spieren van de Sherpa’s, wat betekent dat die snel, efficiënt en zonder zuurstof extra energie konden aanmaken. Ook bleef een stijging van vrije radicalen bij de Sherpa’s uit, terwijl het niveau door het gebrek aan zuurstof in de laaglanders hard omhoog schoot.
Evolutietheorie
Genetische selectie kan de evolutie van de Sherpa’s gedreven hebben. Zo hebben onderzoeken aangetoond dat foetussen slechter groeien op grote hoogtes bij laaglanders dan bij bergvolkeren, zoals de Sherpa’s. Mogelijk beïnvloedt het lage zuurstofgehalte ook de overlevingskansen van opgroeiende kinderen en de vruchtbaarheid.
‘Sherpa’s leven al duizenden jaren op grote hoogte, dus het is niet zo verrassend dat hun lichaam zich heeft aangepast om efficiënter om te gaan met zuurstof en energieproductie’, zegt Andrew Murray van de universiteit van Cambridge. ‘Als de mensen die in lager gelegen gebieden opgroeiden tijd doorbrengen in de bergen passen zij zich ook aan, maar ze kunnen niet tippen aan de efficiëntie van de Sherpa’s.’
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: