Fisiologia Respiratoria de la Altura
Dr. Antonio López
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 américa el padre José 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 perdió más soldados por mal de altura que en los combates (15% por EAPA)
Importancia
• 35 millones de personas en America Latina viven en altitudes > 2.500 msnm.
• 80 millones en Asia.• Prevalencia de enfermedades crónicas de la
altura e HAP es 5 – 10%.• Mayor cantidad de viajes por trabajo, negocio,
turismo o deporte
La atmósfera
• 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• Composición:
– Nitrógeno (N2) 78,1%
– Oxígeno (O2) 20,9%
– Otros gases (Ar, Ne, He, CO2, H2O)– Partículas suspendidas– Contaminantes
Fisiologia Respiratoria de la Altura
Cadena respiratoria
CENTRO RESPIRATORIO
VIAS NERVIOSAS
FUELLE TORACOPULMONAR
CIRCULACION SANGUINEA
DIFUSION TISULAR
Presiones O2
PO2PBO2
PIO2
PEO2
PAO2
PaO2
PcO2
PmO2
GRADIENTE ALVEOLO ARTERIAL
100mmHg
150mmHg
50mmHg
Aire atmosférico seco
Aire traqueal
Aire espirado
Aire alveolar
Arterial
Capilar medio
mitocondrias
UNIDAD ALVEOLO CAPILAR
DIFERENCIA ALVEOLOARTERIAL DE OXIGENO
10 a 15 mmHg
FORMULA DE ECUACIÓN ALVEOLAR
PA O2= {(PB - P H2O) X FIO2 } - ( PaCO2/R)
Fisiologia Respiratoria de la altura
• Desde la antigüedad se conocen los efectos de la altura
• Marco Polo en viaje al Tibet (hace 25.000 años)• Conquistadores de América en Los Andes (Hace
10.000 años)• Siglo XIX Paul Bert, empezó a estudiar los efectos
de la altura y advirtió que los efectos perjudiciales se debía a disminución de la presión atmosférica
0 100 200 300 400 500 600 700
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
760
PB
Mont Everest (8848 m)Mont Everest (8848 m)
Mont Blanc (4807 m)Mont Blanc (4807 m)
La Paz (3600 m)La Paz (3600 m)
Mexico (2235 m)Mexico (2235 m)
0 25 50 75 100 125 150
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 (g/l)
PB (mmHg)
PiO2 (mmHg)
densidad
La disminución en la presion barométrica y la densidad del aire en función de la altura
DEFINICION BIOLOGICA DE ALTURADEFINICION BIOLOGICA DE ALTURA
8848 m
Altura extrema
5500 m
Altura alta
2000 m
Altura media
Altura baja
1000 m
vida imposible ?
vida permanenteimposible
efectos en reposo
ningún efecto
efectos en la performancemaxima
Cima delEverest
100
80
60
40
20
0
V0 2 m
ax
(% n
m)
760700 600 500 400 300 200PB (mmHg)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 910
Altitude (km)
RANGO DE ALTITUDES
• 0 a 1.000 msn Nivel del mar• 1.000 a 2.000 msn Baja Altitud• 2.000 a 3.000 msn Altitud moderada• 3.000 a 5.000 msn Gran altitud• 5.000 a 8.848 msn Altitud extrema
Altiplano3500 m 28%4250 m 60%
Areas con elevada altitud
Importante
• A partir de los 1.500 msnm ya hay cambios fisiologicos y ocasionalmente enfermedades.
La presión barométrica es menor a mayor altitud
Altura (m) Presión PiO2 Barométrica
(mmHg) (mmHg)
Nivel de mar 760 149
1000 m 679 133
2000 m 603 117
3000 m 523 100
4000 m 475 90
Presion barometrica medida
Cochabamba2500 m.
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria AgudaJF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota
Concentracion de O2 segun la altitud y PB en diferentes ciudades de Latinoamerica
CaracasMexicoBogotaLa PazOroya (Peru)
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria AgudaJF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota
Composicion del gas alveolar
Nivel del mar
Bogota o Cochabamba
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria AgudaJF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota
Determinacion de gases arterialesen Bogota - Cochabamba
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria AgudaJF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota
Presion arterial de O2 segun la altura
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria AgudaJF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota
Valores normales de gases PO2 y PCO2
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria AgudaJF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota
Curva de disociación de la oxihemoglobina
100 ZONA SEGURA
80
60
40 ZONA SEGURA
20
20 40 60 80 100
Aumento del 2-3 DPGAumento del pHDisminución del Tº
Desviación a la derecha
Satu
raci
ón d
e la
hem
oglo
bina
(%)
Presión de O2 (mm Hg )
PAO2 vs PaO2
| | | | |
2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 Altitud (metros sobre nivel del mar)
Pre
sión p
arc
ial de o
xíg
eno (
mm
Hg
)
20
40
60
80
100
120
140
160
S
a O
2(%
)
50
60
70
80
90
100
Hackett,Roach,Sutton.High altitude medicine,1989
SaO2
PAO2
PaO2
Reservas de oxígeno
Reservade flujo
Reserva eritropoyética
Reserva respiratoria
Gasto cardíaco
Presión parcial de oxígenov a
Contenido de oxígeno
Reservaquímica
Reservacapilar
Reservade sangre
Diferencia arteriovenosade oxígeno
Metcalfe & Dhindsa (1970)
Reserva eritropoyética• Incremento de hemoglobina y RBC circulantes
– A corto plazo por medio de una hemoconcentración• Contracción esplácnica• Incremento de diuresis• Evapotranspiración asociada a hiperventilación
– A largo plazo por incremento de eritropoyesis (HIF EPO)
HIF-1
ProlilhidroxilasaProlilhidroxilasa
O2O2 OHVHLVHL
UbUb
Degradación
NORMOXIA
HIPOXIA
Genes diana
Núcleo
Expresión degenesHREsHREs
Complejo Von Hippel-Lindau
Ubiquitina
HREsHREsHypoxia Responsive Elements
Señalización iniciada por HIF 1 A
• No sólo se trata de EPO, es la homeostasis del oxígeno:
HIF-1
MetabolismoMetabolismo
Biología vascularBiología vascular
Hierro/EritropoyesisHierro/Eritropoyesis
Proliferación/SupervivenciaProliferación/Supervivencia
HIF1A es un factor de transcripción con dominios HLH-PAS encontrado en células de mamíferos creciendo a concentraciones bajas de oxígeno. Juega un papel esencial en la respuesta celular y sistémica a la hipoxia.HIF1A es una de las clases de factores inducibles por hipoxia, una familia que incluye HIF1A, HIF2A y HIF3A.
Reserva capilar
• Aumento de densidad capilar en los tejidos periféricos, especialmente miocardio y músculo esquelético– Autorregulación local:
• Reducción de resistencia periférica vasodilatación arteriolar (NO, adenosina)
• Mayor tiempo de apertura de capilares
– Angiogénesis: capilares “de novo” (HIF VEGF)
• A igual gasto cardíaco, el mayor flujo capilar aumenta la extracción de oxígeno
Reserva química
• Cambio en la curva de afinidad Hb-O2
– Aumento de afinidad a nivel alveolar• ↑2-3 DPG• Efecto Haldane
– Disminución de afinidad a nivel periférico• Efecto Bohr facilitado por acidificación tisular
Cambio en la curva de afinidad Hb-O2
Reserva circulatoria• Reserva de flujo: Aumento del gasto cardíaco
• Incremento en frecuencia cardiaca• A largo plazo: hipertrofia ventricular y elevación del volumen
sistólico– Riesgo de edema pulmonar
• Reserva de sangre: Aumento de la irrigación– Redistribución de flujo regional – Modificación de las cualidades reológicas sanguíneas
• Menor agregabilidad eritrocitaria a nivel venoso• Mayor deformabilidad eritrocitaria en la microcirculación
• Todo ello contribuye a aumentar el aporte periférico de oxígeno
Reserva respiratoria• Incremento en la saturación arterial de oxígeno
– Ajuste óptimo de la razón ventilación/perfusión
• Este mecanismo es el más limitado de todos:– La hipertensión pulmonar puede empeorar el intercambio por
exudación hacia el espacio alveolar lo que aumenta la barrera alveolo-capilar
– El margen de aumento de SatO2 es muy pequeño a nivel del mar pero puede resultar importante en altitud.
• También contribuye a aumentar la diferencia arteriovenosa de oxígeno
Respuesta a la altura
• 3 fases o etapas:1. Aclimatación2. Adaptación o ajuste3. Adaptación evolutiva (genética).
Tiempo de adaptación a la altura
• Depende de la Altura, por ej:• 2 semanas para 2300 mts.• + 1 semana por cada 600 mts.
RESPUESTAS FISIOLOGICAS
1. ACLIMATACION: Cambios fenotípicos que se desarrollan inmediatamente
al momento de llegar a la altura para disminuir los efectos de la hipoxemia.
Reversibles.
ACLIMATACION
• REPOSO• Hiperventilación• Aumento del gasto cardiaco• Perdida de volumen plasmático• Aumenta el 2,3 Difosfoglicerato en los eritrocitos• Poliglobulia (3 a 5 días).Más en las 2 primeras
semanas
Cambios en el equilibrio ácido – base
PCO2
VM
pH
HCO3
0 1 2 3 4 5 6 7Días de estadía en la altura
RESPUESTAS FISIOLOGICAS
2. ADAPTACION o AJUSTE: Desarrollo de ciertos mecanismos fisiológicos
que capacitan a las personas expuestas por largo tiempo a la hipoxia para llevar una vida cercana a la normal.
Reversibles
ADAPTACION o AJUSTE
• Poliglobulia (3 a 5 días).• Más en las 2 primeras semanas y luego
disminuye.• Aumenta la capacidad de difusión• Aumenta densidad capilar de los órganos
sobretodo de los músculos.
Aclimatación y adaptaciónRespuesta fisiológica a la altura
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.
ADAPTACION EVOLUTIVA (GENETICA)
• El proceso de seleccion natural se desarrollo a lo largo de 11.000 a 11.500 años en el altiplano andino y 20.000 a 25.000 años 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.
Diferentes patrones de adaptacion a la hipoxia de las grandes alturas comparando la presencia o ausencia de
eritrocitosis e hipoxemia arterial
Nivel del marEtiopiaTibetLos Andes
Presion parcial de oxigeno Inspirado Hipoxemia Eritrocitosis Arterial 100% - - 64% - - 60% + - 60% + +
“Los habitantes de los Andes tomaron la ruta hematologica y los del Tibet la ruta respiratoria”
….10 genes especiales que les permiten procesar el oxígeno de modo diferente al común de los mortales y tienen un nivel más alto de óxido nítrico…..
Habitante de Los Andes (Lago Titicaca)
Fases de adaptation a la alta altitud
…en función de la altitud
CONSECUENCIAS
1.- Hipoxia Hipobárica2.- Disminución de la Temperatura corporal (6,5º C/ 1.000 metros)3.- Aire seco que predispone a enfermedades irritativas oculares y respiratorias .Deshidratación. (2.000 msnm ↓50% y 4.000 msnm ↓ 75%)4.- Aumenta la radiación ultravioleta incrementando el riesgo de quemadura solares. ( ↑2 a 4%/100 metros hasta los 2.000 msnm y ↑ 1% cada 100 metros)
Alteraciones en el SNC
Barometric Pressure (Pb) and Partial Pressure of Inspired Oxygen(PiO2) in Blood Samples Obtained from Subjects Breathing Ambient Airat Various Altitudes between London and the Summit of Mount Everest.
GSA a diferentes altitudes
Contenido arterial de oxígeno
• CaO2 = (1.34 x ctHb x SaO2) + (0.003 x PaO2) donde:
• CaO2 – Contenido arterial de oxígeno • ctHb – Contenido de Hemoglobina Total • SaO2 – Saturación de Oxígeno en sangre arterial • PaO2 – Presión parcial de oxígeno en sangre arterial
• Rango normal: 16-20 ml de O2 por cada 100 ml de sangre
RESPUESTAS METABOLICAS A LA ALTURA
• Aumento de Catecolaminas• Aumento de Glucorticoides• Aumento de Hormona Antidiurética• Aumento de Hormona Tiroidea• Aumento del Glucagón• Aumento de la Insulina
• Disminución de la Aldosterona• Disminución de la Renina
Top Related