Fisiologia respiratoria de la altura

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  • 1. Fisiologia Respiratoria de la Altura Dr. Antonio Lpez

2. Historia. La primera evidencia escrita fue en 37 AC, cuando un oficial chino describe en sus tropas Big Headache and Little Headache Mountains. Durante la conquista de amrica el padre Jos de Acosta (1536), describe de lo sutil del aire que enferma a hombre y animales Durante la guerra de China e India en 1962 a unos 5.000 m, India perdi ms soldados por mal de altura que en los combates (15% por EAPA) 3. Importancia 35 millones de personas en America Latina viven en altitudes > 2.500 msnm. 80 millones en Asia. Prevalencia de enfermedades crnicas de la altura e HAP es 5 10%. Mayor cantidad de viajes por trabajo, negocio, turismo o deporte 4. La atmsfera Masa de gas que cubre toda la superficie de la tierra; 10.000 km de espesor 80% de su masa en los primeros 15 km Composicin: Nitrgeno (N2) 78,1% Oxgeno (O2) 20,9% Otros gases (Ar, Ne, He, CO2, H2O) Partculas suspendidas Contaminantes 5. Fisiologia Respiratoria de la Altura 6. Cadena respiratoria CENTRO RESPIRATORIO VIAS NERVIOSASFUELLE TORACOPULMONAR CIRCULACION SANGUINEA DIFUSION TISULAR 7. Presiones O2 PO2 150 mmHgPBO2Aire atmosfrico seco PIO2Aire traqueal PEO2Aire espirado PAO2 Aire alveolar100 mmHgPaO2 Arterial GRADIENTE ALVEOLO ARTERIAL50 mmHgPcO2 Capilar medioPmO2 mitocondrias 8. UNIDAD ALVEOLO CAPILARDIFERENCIA ALVEOLOARTERIAL DE OXIGENO 10 a 15 mmHg 9. FORMULA DE ECUACIN ALVEOLARPA O2= {(PB - P H2O) X FIO2 } - ( PaCO2/R) 10. Fisiologia Respiratoria de la altura Desde la antigedad se conocen los efectos de la altura Marco Polo en viaje al Tibet (hace 25.000 aos) Conquistadores de Amrica en Los Andes (Hace 10.000 aos) Siglo XIX Paul Bert, empez a estudiar los efectos de la altura y advirti que los efectos perjudiciales se deba a disminucin de la presin atmosfrica 11. 0,60,4La disminucin en la presion baromtrica y la densidad del aire en funcin de la altura0,8densidad 1,2 (g/l)1,0Mont Everest (8848 m)9000 8000 7000PB6000Mont Blanc (4807 m)5000 4000La Paz (3600 m)3000 Mexico (2235 m)2000 1000760 1000 0200 25300 50400 75500 100PiO2 (mmHg)600PB (mmHg)700125150 12. DEFINICION BIOLOGICA DE ALTURA 100vida imposible ?80V02 max (% nm)8848 m60Altura extrema205500 m Altura altavida permanente imposible400Cima del Everest 760700 600 500 400 300 200 PB (mmHg) 1 2 3 4 5 6 7 8 910 0Altitude (km)efectos en reposo2000 m Altura mediaefectos en la performance maxima1000 m Altura bajaningn efecto 13. RANGO DE ALTITUDES 0 a 1.000 1.000 a 2.000 2.000 a 3.000 3.000 a 5.000 5.000 a 8.848msn msn msn msn msnNivel del mar Baja Altitud Altitud moderada Gran altitud Altitud extrema 14. Areas con elevada altitudAltiplano 3500 m 28% 4250 m 60% 15. Importante A partir de los 1.500 msnm ya hay cambios fisiologicos y ocasionalmente enfermedades. 16. La presin baromtrica es menor a mayor altitud 17. Altura (m)Presin Baromtrica (mmHg)PiO2 (mmHg)Nivel de mar 7601491000 m6791332000 m6031173000 m5231004000 m47590 18. Presion barometrica medidaCochabamba 2500 m.Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota 19. Concentracion de O2 segun la altitud y PB en diferentes ciudades de LatinoamericaCaracas Mexico Bogota La Paz Oroya (Peru)Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota 20. Composicion del gas alveolar Nivel del marBogota o CochabambaGases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota 21. Determinacion de gases arteriales en Bogota - CochabambaGases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota 22. Presion arterial de O2 segun la alturaGases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota 23. Valores normales de gases PO2 y PCO2Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota 24. Curva de disociacin de la oxihemoglobinaSaturacin de la hemoglobina (%)100ZONA SEGURA80 Aumento del 2-3 DPG Aumento del pH Disminucin del T60 40Desviacin a la derechaZONA SEGURA20 Presin de O2 (mm Hg )20406080100 25. 160100140SaO290120 Sa O2(%)Presin parcial de oxgeno (mmHg)PAO2 vs PaO2PAO2100 80PaO260 4080 70 6020 |||||502.000 4.000 6.000 8.000 10.000 Altitud (metros sobre nivel del mar) Hackett,Roach,Sutton.High altitude medicine,1989 26. Reservas de oxgeno Contenido de oxgenoReserva eritropoytica Reserva respiratoriaReserva de flujo Reserva qumicaReserva capilarGasto cardacoReserva de sangre vMetcalfe & Dhindsa (1970)Diferencia arteriovenosa de oxgenoaPresin parcial de oxgeno 27. Reserva eritropoytica Incremento de hemoglobina y RBC circulantes A corto plazo por medio de una hemoconcentracin Contraccin esplcnica Incremento de diuresis Evapotranspiracin asociada a hiperventilacin A largo plazo por incremento de eritropoyesis (HIF EPO) NORMOXIAO2ProlilhidroxilasaVHLComplejo Von Hippel-Lindau OHUbUbiquitinaDegradacinHIF-1 Ncleo HIPOXIAExpresin de genesHREs Genes diana HREsHypoxia Responsive Elements 28. Sealizacin iniciada por HIF 1 A No slo se trata de EPO, es la homeostasis del oxgeno:MetabolismoProliferacin/SupervivenciaHIF-1Biologa vascularHierro/Eritropoyesis HIF1A es un factor de transcripcin con dominios HLH-PAS encontrado en clulas de mamferos creciendo a concentraciones bajas de oxgeno. Juega un papel esencial en la respuesta celular y sistmica a la hipoxia. HIF1A es una de las clases de factores inducibles por hipoxia, una familia que incluye HIF1A, HIF2A y HIF3A. 29. Reserva capilar Aumento de densidad capilar en los tejidos perifricos, especialmente miocardio y msculo esqueltico Autorregulacin local: Reduccin de resistencia perifrica vasodilatacin arteriolar (NO, adenosina) Mayor tiempo de apertura de capilares Angiognesis: capilares de novo (HIFVEGF) A igual gasto cardaco, el mayor flujo capilar aumenta la extraccin de oxgeno 30. Reserva qumica Cambio en la curva de afinidad Hb-O2 Aumento de afinidad a nivel alveolar 2-3 DPG Efecto Haldane Disminucin de afinidad a nivel perifrico Efecto Bohr facilitado por acidificacin tisular 31. Cambio en la curva de afinidad Hb-O2 32. Reserva circulatoria Reserva de flujo: Aumento del gasto cardaco Incremento en frecuencia cardiaca A largo plazo: hipertrofia ventricular y elevacin del volumen sistlico Riesgo de edema pulmonar Reserva de sangre: Aumento de la irrigacin Redistribucin de flujo regional Modificacin de las cualidades reolgicas sanguneas Menor agregabilidad eritrocitaria a nivel venoso Mayor deformabilidad eritrocitaria en la microcirculacin Todo ello contribuye a aumentar el aporte perifrico de oxgeno 33. Reserva respiratoria Incremento en la saturacin arterial de oxgeno Ajuste ptimo de la razn ventilacin/perfusin Este mecanismo es el ms limitado de todos: La hipertensin pulmonar puede empeorar el intercambio por exudacin hacia el espacio alveolar lo que aumenta la barrera alveolocapilar El margen de aumento de SatO2 es muy pequeo a nivel del mar pero puede resultar importante en altitud. Tambin contribuye a aumentar la diferencia arteriovenosa de oxgeno 34. Respuesta a la altura 3 fases o etapas: 1. Aclimatacin 2. Adaptacin o ajuste 3. Adaptacin evolutiva (gentica). 35. Tiempo de adaptacin a la altura Depende de la Altura, por ej: 2 semanas para 2300 mts. + 1 semana por cada 600 mts. 36. RESPUESTAS FISIOLOGICAS 1. ACLIMATACION: Cambios fenotpicos que se desarrollan inmediatamente al momento de llegar a la altura para disminuir los efectos de la hipoxemia. Reversibles. 37. ACLIMATACION REPOSO Hiperventilacin Aumento del gasto cardiaco Perdida de volumen plasmtico Aumenta el 2,3 Difosfoglicerato en los eritrocitos Poliglobulia (3 a 5 das).Ms en las 2 primeras semanas 38. Cambios en el equilibrio cido baseVMpHPCO2012HCO33 4 5 6 7 Das de estada en la altura 39. RESPUESTAS FISIOLOGICAS 2. ADAPTACION o AJUSTE: Desarrollo de ciertos mecanismos fisiolgicos que capacitan a las personas expuestas por largo tiempo a la hipoxia para llevar una vida cercana a la normal. Reversibles 40. ADAPTACION o AJUSTE Poliglobulia (3 a 5 das). Ms en las 2 primeras semanas y luego disminuye. Aumenta la capacidad de difusin Aumenta densidad capilar de los rganos sobretodo de los msculos. 41. Aclimatacin y adaptacin Respuesta fisiolgica a la altura 42. RESPUESTAS FISIOLOGICAS CRONICAS 3. ADAPTACION EVOLUTIVA (GENETICA) : Desarrollo a lo largo de los siglos en las poblaciones expuestas a la altura por muchas generaciones . Irreversibles. 43. ADAPTACION EVOLUTIVA (GENETICA) El proceso de seleccion natural se desarrollo a lo largo de 11.000 a 11.500 aos en el altiplano andino y 20.000 a 25.000 aos en el Tibet. La adaptacion genetica etiope 3.530 msnm en el parque Nacional de las Montanas Semien Gondar Norte es desconocida, sin hipoxemia ni eritrocitosis. 44. Diferentes patrones de adaptacion a la hipoxia de las grandes alturas comparando la presencia o ausencia de eritrocitosis e hipoxemia arterial Presion parcial de oxigeno Inspirado Nivel del mar Etiopia Tibet Los Andes100% 64% 60% 60%Hipoxemia Arterial + +Eritrocitosis +Los habitantes de los Andes tomaron la ruta hematologica y los del Tibet la ruta respiratoria .10 genes especiales que les permiten procesar el oxgeno de modo diferente al comn de los mortales y tienen un nivel ms alto de xido ntrico.. 45. Habitante de Los Andes (Lago Titicaca) 46. en funcin de la altitudFases de adaptation a la alta altitud 47. CONSECUENCIAS 1.- Hipoxia Hipobrica 2.- Disminucin de la Temperatura corporal (6,5 C/ 1.000 metros) 3.- Aire seco que predispone a enfermedades irritativas oculares y respiratorias .Deshidratacin. (2.000 msnm 50%