1

FISIOLOGÍA DE LA ADAPTACIÓN A LAS GRANDES ALTURAS.

Samuel Álvarez Sariego

Segundo de Medicina

Universidad de Oviedo.

Ruinas de Machu Pichu (2.438 metros de altitud).

2Cima del Everest (8850 metros de altitud).

BREVE INTRODUCCIÓN.

3

ANTECEDENTES DE LA FISIOLOGÍA DE LA ALTITUD.

1590. El jesuita José de Acosta descubre la desadaptación aguda a la altura, en su libro “Historia Natural y Moral de las Indias”.

1804. Gay Lussac a raíz de un ascenso en globo a 7.016 m. describe cierta sensación de asfixia.

1861. Denis Jourdanet establece que la sensación de asfixia se debe a la disminución de la presión barométrica.

1872. Paul Bert dice que la asfixia se produce por la disminución de la PO2

1925. Primera expedición científica peruana a los Andes por Carlos Monge y colaboradores.

1940. Creación del Instituto de Biología Andina.

1960. Houston describe con más detalles el edema agudo pulmonar de altura.

1961. Creación del Instituto de Investigaciones de Altura

1981. Primer Congreso Nacional de Medicina de Altura.

4

DEFINICIÓN DE ALTITUD Y TIPOS.

Más de 40 millones de personas viven trabajan y disfrutan de lugares entre los 2.000 y los 5.500 metros por encima del nivel del mar.

La altitud es la distancia vertical a un origen determinado, considerado como nivel cero, para el que se suele tomar el nivel medio del mar. En la meteorología la altitud es un factor de cambios de temperatura puesto que provoca que se disminuya aproximadamente 1 ºC cada 180 metros.

CLASIFICACIÓN:

• Alturas Moderadas

•1.500 – 3.000 metros.

• Grandes alturas

•3.500 – 5.500 metros.

• Alturas Extremas

•5.487 – 8.850 metros.

5

ALGUNAS CIUDADES A ELEVADA ALTITUD.

Huaraz en Perú a 3.207 metros de altitud.

Cuzco en Perú a 3.430 metros de altitud.

San Cristóbal, también en Perú, a 4.700 metros de altitud.

6Cordillera del Himalaya: (Nepal, alberga 10 de los 14 picos de más de 8.00 metros del mundo).

EFECTOS DE LAS GRANDES ALTURAS.

7

El ambiente de altura es un complejo ecológico multifactorial cuyo fenómeno natural determinante es el descenso de la presión barométrica, lo cual desencadena un descenso de la presión de oxígeno en el aire a respirar.

La presión atmosférica, que a nivel del mar es de 760 mmHg, desciende según vamos ascendiendo, al igual que la presión parcial de sus diferentes componentes.

CAPAS DE LA ATMÓSFERA.

Nitrógeno 78.08 %

Oxígeno 20.95 %

Argón 0.93 %

Anhídrido Carbónico

0.03 %

Neón 0.018 %

Helio 0.005 %

Criptón 0.001 %

Hidrógeno 0.00006 %

Ozono 0.00004 %

Xenón 0.000008 %

COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA.

ATMÓSFERA = Aire + Vapor de agua.

8

EFECTOS FÍSICOS DE LAS GRANDES ALTURAS.

• PRESIÓN BAROMÉTRICA:disminuye con la altura y conlleva una reducción de la presión parcial de oxígeno en el aire. Esto produce, a su vez, una disminución de la presión parcial de oxígeno en sangre dando lugar a una HIPOXIA.

• TEMPERATURA:

– Disminuye aproximadamente 1ºC por cada 150 metros de ascenso.

– Por encima de los 3.000 ya hablamos de temperaturas bajo cero.

Esquema de los niveles de PO2 desde el aire inspirado hasta la sangre venosa a diferentes alturas.

9

PO2 ALVEOLAR A DIFERENTES ALTURAS.

• El CO2 y el vapor de agua disminuyen el oxígeno alveolar.

• El CO2 pasa al interior de los alvéolos y el agua se evapora desde las superficies respiratorias al aire inspirado. Disminuye el oxígeno en los alvéolos.

• La presión del vapor de agua se mantiene constante en los alvéolos (47ºC) siempre que la temperatura permanezca normal.

• En la exposición a las grandes alturas, la presión parcial de CO2 desciende desde el valor normal (40 mmHg) a cifras muchísimo más bajas.

• En una persona aclimatada, se produce un descenso de 7 mmHg por aumento de la respiración.

10

• Si la presión barométrica desciende a 253 mmHg (en lugar de los 760 mmHg normales a nivel del mar), puede verse como de este total, 47 mmHg deben de ser de vapor de agua, dejando sólo 206 mmHg para los demás gases.

• En una persona aclimatada 7 mmHg de los 206 corresponden al CO2 y 199 para los demás gases. Una quinta parte de ello para el O2 y cuatro quintas partes para el N2.

• Parte de este oxígeno alveolar pasa a la sangre, con lo que sólo quedará una presión de oxígeno de unos 33 mmHg en los alvéolos.

PO2 en los alvéolos = 40 mmHg

11

12

SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA CON OXÍGENO.

• Hasta una altitud de unos 3.000 metros la saturación de oxígeno arterial permanece en torno a un 90%.

• Por encima de esta altitud, desciende rápidamente hasta que es ligeramente menor del 70% a los 6.000 metros e incluso menor a alturas superiores.

Efecto de una gran altura sobre la saturación arterial cuando se está respirando aire y cuando se respira oxígeno puro.

13

EFECTOS DE LA RESPIRACIÓN DE O2 PURO.

• La mayor parte del espacio de los alvéolos que antes ocupaba el N2 es ocupado por el oxígeno.

• A 9.000 metros de altitud, un aviador puede tener un PO2

alveolar de 139 mmHg en vez de los 18 mmHg que tendría en condiciones normales.

14

EFECTOS AGUDOS DE LA HIPOXIA.

Comienzan a partir de los 4.000 metros.

1. Somnolencia.

2. Lasitud.

3. Fatiga mental y muscular.

4. Cefalea.

5. Nauseas.

6. Euforia.

Todo ello progresa a una fase de:

1. Mioclonías o convulsiones a partir de los 6.000 metros.

Y termina con el coma y la muerte por encima de los 7.500 si la persona no está aclimatada.

15

Cordillera de los Andes (Chile –4.000 – 6.000 metros de altitud)

FENÓMENO DE LA ACLIMATACIÓN.

16

• Una persona que permanece a gran altura durante varios días se ACLIMATA.

• De este modo consigue menos efectos perjudiciales para su organismo y puede trabajar más y mejor sin efectos hipóxicos.

• Los principales medios por los que se consigue son:

– Hiperventilación.

– Policitemia.

– Aumento de la capacidad de difusión pulmonar.

– Aumento de la vascularización de los tejidos.

– Aumento de la capacidad de las células para usar el O2.

Dinámica de una respiración corriente normal donde se muestran las entre los cambios en el volumen pulmonar, el flujo de aire, la presión esofágica (pleural) y la presión alveolar.

17

HIPERVENTILACIÓN.

• Es la respuesta más importante para la adaptación.

• Frente a la exposición inmediata a una baja PO2, la estimulación hipóxica de los quimiorreceptores arteriales aumenta la ventilación pulmonar hasta 1,65 veces su valor normal.

• Después si la persona permanece en elevadas altitudes durante más tiempo, los quimiorreceptores aumentan la ventilación hasta 5 veces por encima de su valor normal.

• Este aumento de la ventilación (65%) elimina grandes cantidades de CO2, reduciendo la presión parcial del mismo y aumentando el pH .

18

HIPERVENTILACIÓN

•Desciende la PCO2

•Aumento del pHInhibición del centro respiratorio

Se oponen al efecto de la PO2 baja de estimular los quimiorreceptores respiratorios periféricos de los cuerpos carotídeos y aórticos.

Esta inhibición va cesando

El centro respiratorio va a responder con toda su potencia

Aumento en 5 veces de la ventilación pulmonar.

4 o 5 días después.

19

• Se cree que la causa de que se vaya disminuyendo la inhibición del centro respiratorio es la progresiva reducción de los iones bicarbonato en el líquido cefalorraquídeo y en los demás líquidos corporales.

PERSONA NO ACLIMATADA A 8.850 metros.

PERSONA ACLIMATADA A 8.850 metros.

• Si su PCO2 alveolar fuese de 40 mmHg.

• Si su relación de intercambio respiratorio fuese 1.

PO2 = 43 - 40 = 3 mmHg.

• Multiplicando la ventilación por 5.

• Reduciendo la PCO2 a 8 mmHg.

PO2 = 43 – 8 = 35 mmHg.

20

POLICITEMIA.

• Estimulada también por la hipoxia.

• En una aclimatación completa el hematocrito se eleva desde el valor normal (40 – 45) hasta una media de 60.

• Esto produce un incremento de la hemoglobina desde 15 g/dL a unos 20 g/d.

• Además, el volumen sanguíneo aumenta en un 20 – 30%, lo que resulta en que el total de Hb circundante sea del 50% o más.

• El aumento es muy lento, y apenas se manifiesta hasta transcurridas unas semanas, alcanzará su valor medio al mes y sólo se desarrolla por completo transcurridos unos cuantos meses.

21

• Este aumento de la concentración de Hb en sangre significa que aún cuando la presión parcial de O2 arterial y la saturación estén disminuidos, la concentración de O2 en la sangre puede ser normal o incluso estar por encima del valor fisiológico.

• La policitemia además también tiende a mantener la presión parcial de O2 de la sangre venosa mixta y es característico que en los habitantes de altura se halle sólo en 7 mmHg por debajo de lo normal.

• Esta policitemia induce la liberación de eritropoyetina en los riñones, la cual a su vez estimula la médula ósea para la producción de glóbulos rojos.

tiempo

EPO

GLÓBULOS ROJOS

22

AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE DIFUSIÓN PULMONAR.

• Valor normal de difusión a través de la membrana pulmonar: 21 mL/Mg/minuto.

• Esta puede triplicarse incluso durante el ejercicio.

• En altura se produce un aumento similar de la capacidad de difusión debido a:

• Incremento del volumen sanguíneo capilar del pulmón.

• Aumento del volumen pulmonar.

• Ascenso de la presión arterial pulmonar.

23

AUMENTO DE LA VASCULARIZACIÓN DE LOS TEJIDOS.

• El gasto cardíaco aumenta con frecuencia hasta el 30% tras las ascensiones a gran altitud, pero desciende al producirse el aumento del hematocrito descrito anteriormente.

• Así, la cantidad de oxígeno transportada a los tejidos se mantiene en los niveles normales ( a menos que se produzca una grave hipoxia).

• También se produce un aumento del número de capilares circulatorios sistémicos en los tejidos no pulmonares (aumento de la capilaridad). Este fenómeno se desarrolla en momentos tempranos de la vida.

• La densidad capilar del músculo ventricular derecho progresa de forma muy importante a causa de la hipoxia y la excesiva carga de trabajo.

24

AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LAS CÉLULAS DE LOS TEJIDOS.

• En los nativos de altura las mitocondrias y otros sistemas enzimáticos oxidativos celulares son algo más abundantes que en los demás habitantes de las tierras bajas.

25

PATOLOGÍAS ASOCIADAS A LAS GRANDES ALTURAS.

El Teide. (Tenerife 3.718 metros de altitud).

26

Muchos de los nativos de zonas como los Andes o el Himalaya viven en alturas superiores a los 4.000 metros.

• La mayoría de ellos nacen en estas alturas y permanecen allí durante muchos años.

• En todos los aspectos de la aclimatación los nativos son superiores incluso a los mejor aclimatados.

• Su aclimatación comienza en la infancia y desarrollan un “fenotipo” caracterizado por:

•Mucho mayor tamaño del tórax.

•Menor talla corporal, que junto con la característica anterior permite una relación capacidad pulmonar –masa corporal buena.

•Sus corazones, especialmente el lado derecho de los mismos, son considerablemente mayores, permitiendo mayor presión arterial pulmonar para bombear su sangre a través de los capilares pulmonares.

•El aporte de oxígeno en estos nativos también está muy facilitado. La presión parcial de O2 en ellos es de sólo 40 mmHg pero, debido a su mayor cantidad de Hb la cantidad de sangre arterial es mayor.

•La presión parcial venosa de O2 en los nativos es de sólo 15 mmHg menor que la de los habitantes a nivel del mar.

27

• Además de la depresión mental que produce la hipoxia, la capacidad de trabajo de todos los músculos está disminuida en estas situaciones. El nivel máximo de gasto cardíaco por lo tanto va estar muy reducido en las personas no aclimatadas.

• Según la tabla adjunta, los nativos aclimatados naturalmente pueden lograr un rendimiento de trabajo, incluso en estas grandes alturas, casi igual que el de la persona residente a nivel del mar.

Capacidad de

trabajo (%)

Personas no aclimatadas 50%

Personas aclimatadas

durante dos meses.68%

Nativos que viven a 4.000

metros y trabajan aún

más arriba.

87%

28

ENFERMEDAD CRÓNICA DE LA ALTURA.

PRINCIPALES EFECTOS.PRINCIPALES EFECTOS.

• Insomnio.

• Dolor de cabeza y pérdida de apetito.

• Náuseas.

• Disnea y edemas.

• Oliguria.

• Aumento del hematocrito y de la masa de

eritrocitos.

• La presión arterial pulmonar se eleva en un

grado superior al que lo haría en una persona

aclimatada.

• Hipertrofia de la mitad derecha del corazón.

• Insuficiencia cardiaca congestiva.

• Muerte, a menos que se descienda a una

altura menor.

Las personas que permanecen demasiado tiempo a gran altitud presentan esta enfermedad, también conocida como Mal de la Montaña.

29

CAUSAS DEL MAL DE MONTAÑA.

• PRIMERO: la masa eritrocitaria se hace tan grande que la viscosidad sanguínea aumenta varias veces, lo que provoca una disminución del riego sanguíneo de los tejidos con la consiguiente reducción del aporte de O2.

• SEGUNDO: las arteriolas pulmonares desarrollan una tendencia excepcional al vasoespasmo, a causa de la hipoxia pulmonar. Esto es consecuencia del efecto vasoconstrictor hipóxico que actúa para desviar el flujo sanguíneo de los alvéolos con bajo contenido en oxígeno hacia los mejor oxigenados.

• TERCERO: el espasmo arteriolar pulmonar desvía mucha sangre a través de los vasos pulmonares no alveolares, provocando un exceso de flujo sanguíneo de cortocircuito pulmonar en el que la sangre no se oxigena.

30

ENFERMEDAD AGUDA DE LA ALTURA.• Un pequeño porcentaje de las personas que ascienden con excesiva rapidez a

grandes alturas enferman de forma aguda y pueden morir si no reciben oxígeno o se trasladan a alturas menores.

• La enfermedad comienza entre unas horas y dos días después del ascenso y se caracteriza por desarrollar uno de esto dos síntomas:

• Edema pulmonar agudo.

• Edema cerebral agudo.

31

EDEMA PULMONAR DE LAS GRANDES ALTURAS.

• Causa por ahora desconocida.

• Consideramos que se produce por el efecto que la hipoxia genera sobre las arteriolas pulmonares, provocando su constricción.

• Es mucho mayor en unas partes que en otras.

• El resultado es que la presión capilar de estas zonas del pulmón experimenta un gran aumento y produce un edema local.

• El trastorno cederá en horas siempre y cuando la persona descienda a alturas más bajas.

32

EDEMA CEREBRAL DE LAS GRANDES ALTURAS.

• Se considera una consecuencia de la vasodilatación local de los vasos cerebrales a causa de la hipoxia.

• La dilatación de las arteriolas aumenta la presión capilar. Escape de líquido a los diferentes tejidos.

• A posteriori, puede producir una grave desorientación y otros efectos relacionados con la disfunción cerebral.

33

BIBLIOGRAFÍA.

34

K2. (China - 8.611 metros de altitud)