CAPÍTULO 67 Adaptación a la altitud y las profundidades marinas

Figura 67-1 Presión barométrica en función de la altitud Figura 67-1 Presión barométrica en función de la altitud. Se reportan dos curvas, de las cuales una se calculó con base en los parámetros de la atmósfera estándar, definida convencionalmente por la Organización Internacional para la Aviación Civil (ICAO) (curva roja); la otra se basa en la ecuación empírica de Nathan Zuntz (curva azul). Las dos curvas coinciden hasta la altitud de 5 000 pies (alrededor de 1 700 m) y divergen a alturas superiores, en que la primera proporciona valores de presión barométrica inferiores respecto a la segunda. Los puntos experimentales, publicados por Griffith Pugh en 1957, demuestran que, en efecto, la curva del ICAO subestima la presión barométrica. (Rediseñada de MP Ward, JS Milledge, JB West, 1995.)

Figura 67-2 a, diagrama O2-CO2 de Fenn y Rahn, donde la presión parcial alveolar del dióxido de carbono (PACO2) se anota en función de la presión parcial alveolar de oxígeno (PAO2). Las rectas de pendiente negativa son isolíneas para un cociente respiratorio pulmonar de 0.8. La intersección de estas líneas sobre el eje de las abscisas indica la presión parcial del oxígeno correspondiente en el aire inspirado (PIO2). La isolínea correspondiente al nivel del mar se resalta con mayor grosor. El desplazamiento a la izquierda de estas rectas es indicativo de una disminución de la PIO2 y, por tanto, de un progresivo ascenso de altitud. Los puntos experimentales indican la combinación de PAO2 y PACO2 de un individuo en reposo a la altitud correspondiente. La curva que conecta estos puntos se define como curva de aire alveolar (trazo azul). Se debe destacar que la PACO2 permanece constante en 40 mmHg en un amplio rango de valores para la PIO2, también en hipoxia, observación que indica regulación precisa de la ventilación alrededor de este valor. Sólo por debajo de una PIO2 de 90 mmHg se observa disminución de la PACO2. Esta disminución indica hiperventilación alveolar inducida por estimulación de los quimioceptores periféricos que intervienen y alcanzando la parte inclinada de la curva de disociación de oxihemoglobina se presenta desaturación de oxígeno en sangre arterial.

Figura 67-2 b, efecto de la aclimatación a la altitud sobre la composición del aire alveolar. A la curva del aire alveolar revisada en a (trazo azul), que se refiere a individuos no aclimatados, se le añadieron los correspondientes valores de PAO2 y PACO2 de sujetos aclimatados para las mismas PIO2 . De este modo se puede constatar que, después de la aclimatación a la altitud, la disminución de la PACO2 se refleja en valores de PIO2 más elevados y con igual PIO2 es más intensa de lo que hubiese sido antes de la aclimatación. Ello indica que la aclimatación conduce a mayor estimulación por parte de los quimioceptores periféricos. (Rediseñada de H Rahn, WO Fenn. A graphical analysis of the respiratory gas exchange; the O2-CO2 diagram. American Physiological Society, 1955.)

Figura 67-3 a, en esta gráfica, en que la ventilación pulmonar total (V) se anota en función de la presión alveolar del dióxido de carbono (PACO2), se reportan las llamadas curvas de respuestas ventilatoria a la hipercarbia, las cuales se obtuvieron durante varios días de permanencia en altitud, como lo indica arriba cada curva. El desplazamiento a La izquierda de las curvas demuestra el descenso progresivo del umbral de respuesta ventilatoria al dióxido de carbono durante el proceso de aclimatación, fácilmente cuantificable por análisis de los valores de PACO2 en isoventilaciones (línea más gruesa, paralela al eje de las abscisas, representativa de una ventilación pulmonar de 26 L/min). El aumento progresivo de la pendiente de las curvas indica sensibilidad aumentada del sistema.

Figura 67-3 b, compensación renal de la alcalosis respiratoria durante exposición a la altitud representada sobre el diagrama de Davenport. La condición normal a nivel del mar se presenta en el punto 1. En la primera fase del periodo de aclimatación, se induce alcalosis respiratoria por hiperventilación subsiguiente a la exposición a hipoxia. Ésta comprende una respuesta ventilatoria inmediata, cuya intensidad crece en el tiempo, tal vez en virtud del progresivo aumento de sensibilidad de los quimioceptores periféricos. A tal respuesta se contrapone una excreción renal de bicarbonato (HCO3) que tiende a corregir el pH. Ya que ambos son fenómenos simultáneos, se consigue que en los primeros 15 días de exposición a la altitud se pase del punto 1 al punto 2 a lo largo de la flecha azul. En la fase final de aclimatación, completadas las adaptaciones ventilatorias, la adaptación prosigue por la simple excreción de bicarbonato: entonces se pasa del punto 1 al punto 3 a lo largo de la correspondiente isolínea de PACO2. Diagrama construido con datos obtenidos a una altitud de 5 000 m. (a, rediseñada de MP Ward, JS Milledge, JB West, 1995; b, modificada de P Cerretelli, 2001.)

Figura 67-4 Gasto cardiaco (Q) y flujo de oxígeno en sangre arterial (QO2) medidos durante ejercicio en el cicloergómetro a una potencia mecánica de 140 W, anotados en función de la correspondiente concentración arterial de oxígeno (CaO2), en hipoxia aguda (círculos), normoxia (cuadrados) y normoxia aguda (sujetos aclimatados a la altitud, inmediatamente después del regreso a nivel del mar, triángulos). La disminución del Q en función de la CaO2 (trazo azul) ocurre para compensar el aumento de CaO2 de modo que el QO2 permanece inalterable (trazo rojo) y adecuado al requerimiento de oxígeno de los músculos que trabajan.

Figura 67-5 a, disminución del consumo máximo de oxígeno (VO2máx) en altitud. El VO2máx está expresado en relación con el valor observado a nivel del mar, que es igual a 100%. Sobre la abscisa se reportan la presión barométrica (Pb) y la correspondiente altitud. Los círculos vacíos se refieren a la situación de hipoxia aguda y los llenos a la de hipoxia crónica (individuos aclimatados).

Figura 67-5 b, misma curva que a, para un VO2máx a nivel del mar de 2 Figura 67-5 b, misma curva que a, para un VO2máx a nivel del mar de 2.8 L/min, en el que se anota sobre el eje de las abscisas la presión de oxígeno inspirada (PIO2), correspondiente al gradiente de presión total para el oxígeno, en lugar de la presión barométrica. Además también se añaden algunas rectas convergentes en el origen de los ejes, cuya pendiente (ΔV/ΔP) es igual a la conductancia (G) para el oxígeno del aparato respiratorio en su totalidad. Debe notarse que el recíproco de G (1/G=R) es igual a la resistencia opuesta por el aparato respiratorio al flujo de oxígeno. La modesta caída de VO2máx en altitudes menos elevadas, inferiores a la correspondiente caída del gradiente de presión, es posible por la simultánea disminución de resistencia (aumento de conductancia). Ésta es una consecuencia favorable de la forma de la curva de equilibrio de la oxihemoglobina.

Figura R67-2-1 Francesco Moser mientras establece el récord de la hora en la ciudad de México (1984).

Figura R67-2-2 Velocidad máxima en bicicleta expresada en términos relativos al valor observado a nivel del mar, definido como igual a 100% en función de la altitud. La curva azul representa la predicción hecha con base en la caída del consumo máximo de oxígeno en altitud reportada en la figura 67-5a. La curva verde se refiere a la predicción efectuada teniendo en cuenta el hecho de que los atletas con el máximo consumo de oxígeno elevado sufren una mayor disminución del mismo en altitud. Los puntos experimentales rojos se refieren al desempeño alcanzado por Francesco Moser y Jeannie Longo durante el periodo de sus respectivos récords, establecidos a nivel mundial y en altitud con medios mecánicos equivalentes.

Figura R67-2-3 Saturación arterial con oxígeno (SaO2, círculos azules) y consumo máximo de oxígeno (círculos rojos) en función de la presión inspirada de O2 (PIO2). Como en el caso de la eupnea y en ausencia de alteraciones en la distribución de la relación ventilación-perfusión, la presión parcial de O2 en la sangre arterial es directamente proporcional a la PIO2 ; los círculos azules corresponden a la curva de disociación de la oxihemoglobina. La disminución del consumo máximo de oxígeno en hipoxia coincide con la desaturación simultánea de la sangre arterial. En consecuencia, a causa del efecto Dempsey, los atletas, que ya en normoxia se muestran en la parte inclinada de la curva de disociación de la oxihemoglobina, por cada PIO2 (FIO2) tienen un consumo máximo de O2 relativo inferior con respecto a los no atletas

Figura R67-2-3 (b, círculos rojos respecto a los círculos azules) Figura R67-2-3 (b, círculos rojos respecto a los círculos azules). (Por G Ferretti, et al. The decrease of maximal oxygen consumption in hypoxia: a mirror image of the oxygen equilibrium curve, J Physiol 1997;498:231-7.)

Figura 67-6 Capacidad pulmonar total (CPT) y capacidad vital (CV) en individuos sanos no apneístas (control), buzos, Ama y apneístas de élite. Estos últimos presentan valores de CPT y CV significativamente más elevados respecto a cada uno de los otros grupos estudiados, similares a los de pacientes con enfisema. Sin embargo, las radiografías del tórax son normales y no presentan signos de neumonías obstructivas.

Figura 67-7 Diagrama O2-CO2 de Fenn y Rahn, donde se muestran composiciones del área alveolar observadas al final de apneas en seco de duración progresiva hasta la máxima. Se muestran también la curva del área alveolar (azul) y la curva de la rotura de la apnea (roja). A su vez, se presentan las isolíneas de saturación de la sangre arterial por el oxígeno (%SaO2), estimadas con base en la curva de disociación de la oxihemoglobina corregida por el efecto Bohr, así como las curvas que delimitan las zonas de discriminación visual o reducida. Los símbolos llenos se refieren a apneístas de élite, los símbolos vacíos a individuos no apneístas. Los valores de abajo a la derecha se sitúan por debajo de la curva del aire alveolar a causa de la hiperventilación que precede a las apneas. Los puntos arriba a la izquierda se refieren a apneas de máxima duración. Ellos se encuentran sobre la curva de rotura de la apnea para los no apneístas, por encima y más allá de la misma para los apneístas de élite, hasta los límites de la zona de colapso anóxico. (Redibujada de G Ferretti, 2001.)

Figura R67-3-1 Pescadoras coreanas Ama que utilizan la técnica de inmersión Cachido, la cual se vale del uso de flotadores.

Figura R67-3-2 Temperatura crítica del agua (CWT) en función del espesor promedio del tejido adiposo subcutáneo (MFT). La curva azul se refiere a sujetos caucásicos sanos. La línea punteada se refiere a buzos de las islas hawaianas. El área blanca muestra la distribución de mujeres coreanas sanas no apneístas. Las áreas en gris oscuro se refieren a las Ama, estudiadas respectivamente en 1961 y 1980. La disposición de estas áreas por debajo de la curva para los caucásicos atestigua una adaptación al frío. Las Ama, investigadas en 1980, fueron nuevamente estudiadas en 1982, después de utilizar durante dos años trajes aislantes de neopreno, cuyos resultados se evidencian en el área gris claro. La pérdida progresiva de aclimatación al frío en estas mujeres está indicada por la flecha roja. (Redibujada de G Ferretti, M Costa, 2003.)

Figura R67-4 Georgios Haggi Statti.

Figura 67-8 Relación entre máxima ventilación voluntaria (MMV) y presión absoluta o profundidad.

Figura R67-5 Representación esquemática de un regulador de presión para autorrespirador. La mezcla respirada se suministra a una presión igual a la de la columna de agua ejercida sobre el diafragma. Un gradiente de presión entre la cámara externa (agua) y la cámara interna (gas), ya sea generado por una inspiración o por el descenso, mueve el diafragma hacia el interior. El movimiento del diafragma actúa sobre la palanca, lo que permite la entrada de gas comprimido en la cantidad necesaria para restablecer el equilibrio de presión entre los dos lados del diafragma. (Modificada de CEG Lundgren, et al. 1996.)