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FISIOLOGÍA DEL HABITANTE DE ALTURA




Partes: 1, 2

Indice
1. Introducción
2. Fisiología Respiratoria
3. Fisiología Cardiovascular
4. Fisiología Endocrinologica Y Metabolica
5. Fisiologia Digestiva
6. Fisiología Reproductiva
7. Bibliografía

1. Introducción

Más de 40 millones de personas de todo el mundo viven en lugares por encima de los 3000 m.s.n.m. Encima de esos niveles la salud humana, productividad y supervivencia están en sus límites por la escasa presión parcial de oxígeno. La reducida presión parcial de oxígeno, característica de las alturas, produce un estado de hipoxia con mucha influencia en todo el organismo humano. La adaptación humana a semejante ambiente depende no solo de factores fisiológicos y socioculturales.

El ambiente de altura es un complejo ecológico multifactorial cuyo fenómeno natural determinante: la disminución de la presión barométrica (PB), a medida que se asciende produce una disminución de la presión del oxígeno (PO2) en el aire a respirar. Pero a éste efecto físico directo se suma otros factores como la sequedad del aire, el frío, los cambios en la alimentación, en el habitat y las costumbres los cuales, de una u otra manera, intervienen en el contexto de aclimatación y las molestias o síntomas de un estado de malestar debido a la altura.

Han pasado más de 70 años desde la primera expedición científica peruana a los Andes, guiados por el profesor Carlos Monge Medrano. Desde entonces mucho se ha avanzado y se ha incursionado en campos como la endocrinología y fisiología de la reproducción en las grandes alturas.

Algunas Ciudades Y Campamentos Del Peru Por Encima De Los 3000 Metros

Huaraz: 3207 m.s.n.m

Casapalca: 4190 m.s.n.m

Huancayo: 3270 m.s.n.m

Cerro de Pasco : 4340 m.s.n.m

Cuzco: 3430 m.s.n.m

Morococha: 4500 m.s.n.m

Huancavelica: 3700 m.s.n.m

Yauricocha : 4650 m.s.n.m

La Oroya : 3780 m.s.n.m

San Cristobal : 4700 m.s.n.m

Puno : 3850 m.s.n.m

Ticlio : 4810 m.s.n.m

Breve Historia De La Medicina De Altura

-1590: El jesuita José de Acosta describió la desadaptación aguda a la altura en su libro " Historia Natural y Moral de las Indias".
-1804: Gay Lussac a raiz de un ascenso en globo a 7016 metros describe haber sentido 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 establece que la sensación de asfixia al subir a las grandes alturas es por la disminución de la Presión parcial de oxígeno.
-1925: Primera expedición científica peruana a los Andes por Carlos Monge y colaboradores.
-1940: Creación del Instituto de Biología Andina (U.N.M.S.M)
-1960: Houston describe con más detalles el edema agudo pulmonar de altura.
-1961: Creación del Instituto de Investigaciones de Altura (Universidad Peruana Cayetano Heredia)
-1981: Primer Congreso Nacional de Medicina de altura (La Oroya Perú)
-1994: Primer Congreso Mundial de Medicina de Altura (La Paz- Bolivia)

Medio Ambiente
El globo terrestre está rodeado por una envoltura gaseosa constituida por el aire y denominada atmósfera. La atmósfera tiene un espesor mínimo de 1000 kilómetros, aunque sus límites son difíciles de definir dado que se va enrareciendo en el vacío del espacio.
La Presión atmosférica que a nivel del mar es de 760 mmHg conforme se va ascendiendo a un nivel altitudinal superior va disminuyendo al igual que la presión parcial de sus componentes ( O 2, N2,CO2,etc) de la atmósfera. Así a los 3000 m.s.n.m la presión atmosférica es de 526 mmmhg y la del oxígeno 110,4 mmHg . El oxígeno es el 21% de los componentes de la atmósfera.
La presión atmosférica varía con la altura y con la latitud, por lo que las manifestaciones a que da lugar aparecerán a una altura inferior en las regiones frías y a una altura superior a nivel del ecuador
A nivel del mar la cantidad de vapor de agua es aproximadamente el 1% del volumen del aire. La cantidad de vapor de agua va disminuyendo a niveles altitudinales superiores, así entre los 1500 y 2000 metros ha quedado reducido a la mitad, mientras que a los 5000 metros es solamente la décima parte del valor medido a nivel del mar.
En la altura disminuye la temperatura de 5 a 10 °C por cada 1000 metros de elevación. Sin embargo este enfriamiento del aire es bastante irregular como consecuencia de las violentas remociones de las masas de aire y de las variaciones del calentamiento de la superficie terrestre. Por encima de los 3000 metros la radiación ultravioleta es mayor del 30% con relación a la del nivel del mar, lo que predispone a la mayor prevalencia de los canceres de la piel. (1)
El agua en la altura hierve a menos temperatura. Así a nivel del mar es de 100°C la temperatura de ebullición, mientras que a una altura de 4100 metros es de 86°C.

Nivel altitudinal

0

1000 m.

2000 m.

3000 m.

4000 m.

5000 m.

Presión atm. (mmHg)

760

674

596

526

462

354

P.O2 aire traqueal (mmHg)

149

131

115

100

87

75

2. Fisiología Respiratoria

Cuando un individuo que normalmente habita a nivel del mar asciende a la altura sufre una serie de mecanismos de aclimatización como aumento de la frecuencia respiratoria en forma transitoria, aumento en días sucesivos del nivel de hemoglobina y hematocrito, esto debido a la disminución de la presión parcial de oxígeno que estimula a los quimiorreceptores localizados en la bifurcación de la carótida y el cayado aórtico. La hipoxemia también produce un aumento transitorio de la eritropoyetina que a su vez produce eritrositosis fisiológica.
En la exposición aguda hay un aumento de la ventilación alveolar, la PaCO2 disminuida estimula la excreción de bicarbonato sanguíneo por los riñones y se restaura el pH normal o casi normal de modo que la alcalosis respiratoria se compensa (2).
En el habitante de altura hay una disminución del gradiente alveoloaterial que a nivel del mar es de 10 mmHg y Morococha (4500 m.s.n.m) es de casi cero. Está demostrado que la capacidad de difusión de la membrana alveoloarterial está aumentado en la altura. Este aumento depende de un incremento en el tamaño de las membranas, es decir aumento en el área de difusión, más capilares gruesos y alvéolos dilatados.
La cantidad de sangre que llevan los vasos pulmonares es mucho mayor en la altura. En Lima el 15% del volumen total de sangre (4,8 L) está en los pulmones, mientras que en Morococha el 20% del volumen total de sangre (5,7 L.) están en el pulmón. Es decir 720 mL contra 1100 mL. Esta mayor cantidad de líquido hace que la elasticidad disminuya con el consiguiente efecto mecánico: dilatación del tórax.
La capacidad vital y el volumen residual está aumentados en el habitante de altura. Lo anterior se debe a que existe un aumento en el diámetro antero posterior del tórax.
La respiración de los nativos de tierras muy altas responde menos a la hipoxia, de modo que siempre tienen una ventilación disminuida a alturas mayores, en comparación con las personas de la misma raza que viven a nivel del mar y ascienden transitoriamente a las mismas elevaciones. En estos nativos de grandes alturas los grados de hipoxia adicionales solo estimulan en forma mínima el impulso ventilatorio. Esta respuesta sería genética o se adquiriría a temprana edad como respuesta del ambiente (3)

Saturación Arterial
La saturación es la relación porcentual entre la oxihemoglobina y la hemoglobina total. La saturación de oxígeno (Sat.O2) está disminuida en la altura: 96,1 en Lima y 78,1 en Morococha, según lo encontrado por Hurtado y colaboradores.
La cantidad de hemoglobina que se une a la sangre es proporcional a la presión del 02, pero la relación entre la Hb02 y la Pao2 no es lineal sino exponencial y la curva que lo representa se denomina curva de disociación de la Hb. En la altura hay una desviación a la derecha de esta gráfica.
Una medida práctica de la afinidad del O2 por la hemoglobina es el P50 , definida como el valor de PaO2 que es necesario para el 50% de la saturación. En la altura la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno está disminuida para facilitar la adquisición de este gas por los tejidos. Por lo tanto el P50 está aumentado. Esto al parecer es debido al incremento del 2,3 DPG (2,3 di fosfoglicerato), sustancia presente el eritrocito como parte del proceso glucolítico.
La capacidad del 2,3 DPG de disminuir la afinidad del O2 por la hemoglobina reside en que se fija en las cadenas beta de la hemoglobina. Así un mol de Hb desoxigenada se combina con un mol de 2,3 DPG. En efecto:

HbO2 + 2,3DPG

Hb-2,3 DPG + O2

De lo anterior, cualquier incremento en la concentración de 2,3 DPG desplaza la reacción a la derecha haciendo que se libere más oxígeno (4). El significado fisiológico de esta menor afinidad es evidente, la hemoglobina puede librar el oxígeno con mayor facilidad y a PaO2, relativamente más altos.
Al parecer el frío jugaría un papel coadyuvante en la hipoxia de las grandes alturas al producir broncoconstricción, secreción disminuida y disminución de la depuración mucociliar e hipertrofia de los fascículos musculares de las vías aéreas (5)

Altura en metros

PA O2

Pa O2

%HbO2

Pv O2

Pa CO2

0

100

90

96

37

40

1000

87

72

95

37

40

2000

72

65

92

36

39,5

3000

57

53

87

34

38

4000

48

42

82

30

35

5000

40

38

75

25

33

6000

34

33

66

21

30

mmHg

mmHg

mmHg

mmHg

PA : Presión parcial alveolar
Pa: Presión parcial arterial
Pv : Presión parcial venosa
% Hb O2 : Porcentaje de saturación.

3. Fisiología Cardiovascular

Quizás una de las características más importantes del poblador andino es la hipertensión pulmonar y la consiguiente hipertrofia ventricular derecha. Las presiones arteriales pulmonares promedio son:

LIMA

MOROCOCHA

Presión sistólica

21 mmHg

38 mmHg.

Presión diastólica

7 mmHg.

15 mmHg.

Presión media

12 mmHg.

24 mmHg.

El débito cardiaco y la presión capilar pulmonar son normales y, por tanto, no intervienen en el mecanismo de la hipertensión pulmonar. El aumento de la resistencia vascular pulmonar tiene lugar a un nivel precapilar y está relacionado con incremento de la masa muscular de la capa media de las pequeñas arterias pulmonares y muscularización de las arteriolas las cuales normalmente no tienen capa muscular.

Características del aparato cardiovascular de altura(6)
-La arteria pulmonar es más gruesa, su tronco mantiene en su capa media gran cantidad de fibras elásticas, largas y paralelas que le dan apariencia aórtica.
-Las ramas arteriales pulmonares periféricas (terminales) o arteriolas pulmonares a nivel del mar solo tiene una fina capa de fibras elásticas, en las grandes alturas mantienen su capa gruesa muscular. La "muscularización" periférica de las arteriolas aumenta su capacidad contráctil durante el ejercicio.
-las venas pulmonares tienen abundantes células musculares lisas en su íntima, limitados por las capas elásticas (interna y externa), es decir hay tendencia a la " arteriolización".
-Las arterias preterminales de la circulación pulmonar, surgen de las arteriolas pulmonares de mediano y pequeño calibre y se abren en el lado venoso del lecho capilar pulmonar. Actúan como verdaderas conexiones ("bypass") entre la circulación venosa y arterial de los pulmones. Su rol funcional, actuaría como un mecanismo compensatorio de la hipertensión pulmonar.
Es pues las características anatómicas la que determinan la hipertensión pulmonar, aunque también participan factores funcionales tales como vasoconstricción pulmonar determinado por la hipoxia y el incremento de la viscosidad sanguínea debido a la eritrocitosis. el mecanismo intimo de la vasoconstricción hipóxica se atribuye al efecto perivascular de la hipoxia alveolar actuando como mediadores locales sustancias vasoactivas (histamina, serotonina) liberadas por los mastocitos perivasculares (7). La correlación lineal entre la presión pulmonar y el nivel de altitud no es una función lineal simple, sino que más bien adquiere una curva paraboloide siendo significativa la hipertensión pulmonar a niveles por encima de los 3000 m.s.n.m.

En la altura hay un incremento de la masa ventricular derecha. Así en niños y adolescentes de grandes alturas el vector medio espacial del QRS está desviado a la derecha y la onda T es positiva en las derivaciones precordiales (8,9)
El ejercicio muscular en la altura determina un incremento de la presión pulmonar de mayor magnitud que a nivel del mar para la misma intensidad de actividad física. Ello ocurre a pesar de que el consumo de oxígeno y el débito cardiaco aumentan en la misma proporción que a nivel del mar (10)

Circulación Coronaria
Se ha demostrado que la vascularización miocárdica y de las anastomosis intercoronarias está incrementada en las grandes alturas mas no así el flujo que incluso se encuentra ligeramente disminuida. Por otro lado se ha descrito cambios enzimáticos y metabólicos que ocurren en la intimidad de la célula miocárdica. Como consecuencia de estas modificaciones se ha demostrado que la extracción de oxígeno por el miocardio está aumentado y que el metabolismo del miocardio se realiza utilizando vías aeróbicas, tal como a nivel del mar. Por esto en la altura casi no hay infarto del miocardio.

Cuerpo Carotideo
Se ha demostrado que el cuerpo carotídeo de animales que viven en la altura tiene un mayor tamaño que el correspondiente a animales que viven a nivel del mar. Arias-Stella también ha encontrado este fenómeno. Aparentemente este incremento es una respuesta del tejido quimiorreceptor del cuerpo carotídeo a la hipoxia crónica (12)

Presion Arterial Sistemica
Es conocido desde antes que la prevalencia de Hipertensión arterial (HTA) y arterioesclerosis es menor en la altura. Esto es cierto para la presión sistolica mas no así para la diastólica que como se sabe depende de la viscosidad sanguínea. León-Velarde del Instituto de Investigación de Altura de la Cayetano Heredia ha observado que las personas con eritrocitosis excesiva (nivel de hemoglobina más de dos desviaciones estándar de la media) están más predispuetas a tener hipertensión diastólica que los que tienen eritrocitosis fisiológica (13). La reducción de la presión sistólica ha sido atribuido a una menor resistencia periférica, ocasionado por un incremento de la vascularización vasodilatación, mecanismos adaptativos orientados a mejorar el aporte sanguíneo de oxígeno a los tejidos. Al parecer la menor prevalencia de HTA observada es al menor grado de arterioesclerosis.

Hematologia
El ciclo de la regulación de la eritropoyesis, implica la producción de eritropoyetina. Esta se realiza principalmente en las células del parénquima renal, se estimula por un inadecuado suministro de oxígeno, por inducción local de un factor inducido por la hipoxia (HIF)
El incremento del número de eritrocitos puede producirse dentro de las 48 horas siguientes a la exposición a la altura.
En el hombre que habita las grandes alturas posee un grado de eritrocitosis definido en respuesta a la hipoxia como un mecanismo de compensación. La saturación arterial de oxígeno está disminuido y la hemoglobina aumentada. En nativos de Cerro de Pasco la concentración de eritropoyetina ( dosado por Radio Inmuno análisis) es aproximadamente el doble de los valores que se observa a nivel del mar (14)
La hemoglobina en recién nacidos es igual a los pequeños de nivel del mar, lo que indica que el efecto estimulante de la hipoxia recién comienza después. Efectivamente este aumento recién sucede a los dos años. La hemoglobina aumenta con la edad, pero esto es cierto para poblaciones ubicadas por encima de los 3800 metros. En mujeres también se da este incremento de la hemoglobina, pero a partir de los 45 años, época en que ocurre el comienzo de la menopausia (15)
El conteo de reticulocitos aumenta en la altura al cabo de la primera semana de exposición, de un promedio inicial de 2% a nivel del mar a más de 3% después de ascender a la altura.
Los estudios en médula ósea de nativos de altura, demuestra que esta es hiperplásica a expensas de la serie eritroide. A nivel del mar, solo un 20% de los elementos nucleados de la medula ósea pertenecen a la serie roja, mientras que en Morococha esta proporción sube.
Se ha observado que las personas que tienen Hb S no deben ascender a la altura por que luego presentan malestar general, dolor en hipocondrio derecho, leucocitosis e incluso puede haber infarto del bazo. (16)
Ya no debe hablarse de poliglobulia ni de policitemia por que éstas implican un aumento de las tres series sanguíneas y como se ha observado, en la altura sola se incrementa la serie roja, por lo que el término mas apropiado es eritrocitosis. Es necesario diferenciar la eritrocitosis excesiva (EE) de la eritrositosis fisiológica (EF). La EE es aquella cuyo valor corresponde a más de dos desviaciones estándar del valor medio de la hemoglobina medido en adultos jóvenes sin patología respiratoria de un determinado nivel de altitud. Asi en Cerro de Pasco (4330 m.s.n.m) se considerara EE cuando la hemoglobina sea mayor de 21,3g% y EF aquella por debajo del nivel crítico. A su vez existe dos tipos de eritrocitosis excesiva, la primaria que es debida a la disminución de la presión parcial de oxígeno ambiental y la secundaria, debido a neumopatias o tumores renales (hipernefroma).

La eritrocitosis no solo es debido a la hipoxia sino que en ella intervienen factores como son : altitud, edad, peso corporal, estado del sistema respiratorio y tal vez temperaturas extremas. La EPOC también puede aumentar el nivel de hemoglobina y por ende aumentar el riesgo de mal de montaña crónico. El Dr. Zubieta del Instituto de Patología de Altura de Bolivia describe un grado de eritrocitosis en el que concurren tres entidades: la hipoxia crónica de altura, hipoxia por mal de montaña crónico e hipoxia por causa inflamatoria a la que le denomina Síndrome de Triple Hipoxia (SD TH). Así a una altura de 3600 metros como es la Paz el SD TH sería aquel cuyo hematocrito sea de 80% o más asociado a un pH normal y PaCO2 normal para esta altura (30 mmHg), pero un PaO2 de 20-30 mmHg (17)

Algunas anormalidades somáticas o genéticas producirían cantidades elevadas de eritrocitos y hemoglobina, generalmente llamada eritrocitosis excesiva. Por ejemplo la mutación de receptores de la eritropoyetina llevaría a una sensibilidad más alta, produciendo eritrocitosis excesiva a pesar del nivel bajo de eritropoyetina en sangre

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