FISIOLOGIA DE LAS GRANDES ALTURAS

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1 FISIOLOGIA DE LAS GRANDES ALTURAS Dr. Guillermo Cardenas mp 2663 Coordinador Medico SAME 107 jujuy Coordinador Operativo Punta Corral Medico Servicio Medico Mina Pirquitas inc INTRODUCCION Cada vez es mayor el número de personas que se desplazan a trabajar a grandes altitudes. La minería es una de las más destacadas en este rubro dado el auge de estos emprendimiento que se da en los últimos tiempos, las actividades recreativas como el turismo es otra causa de estos desplazamiento, como así también tener en cuenta las poblaciones que habitan estos lugares desde tiempos antiguos y que también pueden llegar a sufrir alteraciones de las grandes alturas. Todas estas actividades demandan una mayor cantidad de oxígeno y, a medida que se gana altura sobre el nivel del mar, la presión barométrica (Pb) y con ella la presión parcial de oxigeno (Po2) van disminuyendo y como consecuencia también el rendimiento tanto intelectual y físico. Se comprobó que realizar una actividad a nivel de mar se tarda un 25 % más de tiempo a una altura superior a los 3000 msnm y que los efectos de la altitud contribuyeron al retraso. En las grandes alturas se alteran también la memoria, la capacidad de cálculo, la capacidad de decisión y la capacidad de juicio. Al ser cada vez mayor la actividad laboral a grandes alturas los efectos de la misma ocupan un aspecto importante de la salud en el trabajo. Un factor decisivo en el rendimiento laboral a gran altitud es el mantenimiento del aporte de oxígeno a los tejidos. El ser humano (y otros animales) tiene defensas contra los estados de baja concentración de oxígeno (hipoxia). Entre estos mecanismos de defensa se destaca el aumento de la frecuencia respiratoria, que comienza cuando la presión de oxígeno en la sangre arterial (PaO2) disminuye (hipoxemia) este aumento de la frecuencia respiratoria se incrementa progresivamente al aumentar en altitud y es nuestro principal mecanismo de defensa contra los bajos niveles de oxígeno en el medio ambiente. El proceso por el que aumenta la respiración a grandes altitudes se llama aclimatación ventilatoria. La importancia de la aclimatación radica en el mantenimiento de la presión arterial de oxígeno que disminuye gradualmente a medida que se asciende. FISIOLOGIA DE ALTURA Para poder entender la relación de las variaciones que ocurren en el organismo de un ser vivo cuando este se desplaza del llano hacia grandes alturas, es necesario conocer al menos dos leyes de gases que hacen que a la hipoxia de las alturas se la denomine HIPOXIA HIPOBARICA. LEY DE DALTON

2 También llamada ley de las presiones parciales Establece que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si solo uno ocupase todo el volumen de la mezcla, sin cambiar la temperatura. Entonces la presión que ejerce un componente determinado de una mezcla de gases se llama presión parcial el componente. Debido a que las partículas de cada gas componente se conducen de una forma diferente, la presión total que ejerza la mezcla será el resultado de todas las partículas. En resumen la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales. (fig n 1) LEYDELASPRESIONESPARCIALDEDALTON NITROGENOOXIGENODIOXIDOCARBONOPRESIONTOTAL Cadagasenunrecipienteporseparado,ejerceunapresiónquedependedela cantidadqueseencuentrapresente;cuandosejuntantodosestosgasesen unsolorecipientecadaunodeelloscontribuyealapresióntotal. LEYDEBOYLE MARIOTTE La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión: Donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

3 Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley LEYDEBOYLE MARIOTTE video PRESION ATMOSFERICA La Atmósfera de la Tierra, es la capa gaseosa que rodea al planeta Tierra es una mezcla gaseosa. La atmosfera está compuesta por tres tipos de gases Oxigeno 21% Dioxido de carbono 0.03% Nitrogeno 78% El 0.07% restante lo forman el Argón (Ar,(0,9%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón. Esta composición es la misma a cualquier altura sobre el nivel del mar La presión atmosférica es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera. La presión atmosférica en un punto representa el peso de una columna de aire de área de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera.

4 La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, disminuye con la altitud, a causa de que el peso total de la atmósfera por encima de un punto disminuye cuando nos elevamos. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmhg o Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos al del mar PRESION DE OXIGENO Todos los seres vivos necesitamos de oxigeno para poder vivir este se encuentra en la atmosfera como se menciona arriba, por lo que la presión de oxigeno depende de la presión atmosférica y esta presión está íntimamente relacionada con la altura a nivel del mar La presión de oxigeno en el aire ambiente es el producto de la concentración de oxigeno ambiental 21% por la presión atmosférica. Ej. Cap Fed. 0 msnm Presión O2 = PO2 (0.021) X PA 1012 hp = 21,252 hp Mina Pirquitas 4200 msnm Presión O2 = PO2 (0.021) X PA 612 hp = 12,852 hp Esto significa que una persona en Capital Federal respira un aire que ingresa al organismo a mayor presión que una que está en Mina Pirquitas. La cantidad de oxigeno que es transportado por la sangre a todas las células del organismo depende fundamentalmente de la presión de oxigeno. La Diferencia de presión parcial es la fuerza o motor que promueve el movimiento de gas a través de la membrana (alveolo-capilar) y por lo tanto es uno de los factores más importante de la difusión junto a la superficie de intercambio. El movimiento de moléculas cesa cuando se igualan a las presiones a ambos lados de la membrana Exposición del organismo a las grandes alturas Cuando los seres humanos se exponen a grandes alturas, juegan un rol muy importante los sistemas reguladores que se a oponer al desequilibrio del medio interno, utilizando el margen de funcionamiento de diferentes órganos. La eficacia de estos sistemas reguladores es estrictamente individual. Cuando una persona del nivel del mar llega a la altura, se presentan dos posibilidades: Se aclimata normalmente o tiene dificultades para aclimatarse.

5 La aclimatación es un proceso fisiológico que se inicia inmediatamente ante la exposición a la altura y se caracteriza fundamentalmente por un aumento de la frecuencia respiratoria (número de veces por minuto, que la persona inhala y exala aire) para mantener la adecuada oxigenación de la sangre, un incremento de la frecuencia cardiaca para asegurar el transporte de oxígeno hacia las células y, posteriormente un incremento de glóbulos rojos en la sangre. Estas manifestaciones mayores están acompañadas por una serie de ajustes que el organismo efectúa en sus funciones para responder adecuadamente a la menor presión de oxígeno en el aire ambiente. Los ajustes funcionales, en la mayoría de los casos pasan desapercibidos, pero en algunas personas pueden manifestarse, en éstas los síntomas se inician entre las 4 a 8 horas de su llegada a la altura, tienen un punto máximo entre las 24 y 36 horas, desapareciendo, en algunos casos, con medidas muy simples, entre las 72 a 96 horas de la llegada a la altura. La falta de aclimatación se presenta en un número reducido de personas, especialmente sensibles a la hipoxia hipobárica o con antecedentes de patología cuyos síntomas o signos se magnifican en la altura. De una manera general existen conocidos factores favorecedores o predisponentes para la falta de aclimatación Mecanismo de aclimatación ventilación El estímulo del aumento de la ventilación a grandes altitudes nace, de forma casi exclusiva, en el tejido que controla la presión de oxígeno en la sangre arterial y que se halla en un órgano llamado cuerpo carotídeo, situado en dos ramas minúsculas de las arterias carótidas, a la altura del ángulo de la mandíbula. Cuando la presión de oxígeno en la sangre arterial disminuye, estas células, similares a las neuronas (las células quimiorreceptoras), del cuerpo carotídeo registran el descenso y aumentan el ritmo de transmisión de sus impulsos a lo largo del IX par craneal, que los lleva directamente al centro de control respiratorio, situado en el tronco del encéfalo. Cuando dicho centro recibe un número mayor de impulsos, se activa y estimula el aumento de la frecuencia y profundidad de la respiración, que actúan sobre el diafragma y los músculos de la pared del tórax. El resultado es un aumento del aire ventilado por los pulmones, lo que trae consigo un ascenso de la presión de oxígeno. Cuando una persona respira oxígeno o aire enriquecido con oxígeno, se produce el fenómeno contrario. Estos diminutos órganos son muy sensibles a los pequeños cambios de la presión de oxígeno en la sangre y son prácticamente los responsables del mantenimiento del nivel de oxígeno del organismo. Intercambio de gases Existen alrededor de 300 millones de alvéolos en ambos pulmones, de diámetro medio 0.2 mm. Las paredes alveolares son muy delgadas y en su interior existe una red de capilares.

6 Las paredes que separan los alveolos de los capilares mb.alvéolo-capilar es lo que se denomina membrana. Respiratoria. El intercambio gaseoso entre aire alveolar y sangre pulmonar se produce a este nivel. Esta constituida por: 1-una capa de líquido que reviste al alvéolo y que contiene un agente tensoactivo que disminuye la tensión superficial del líquido alveolar. El Surfactante. 2-el epitelio alveolar compuesto de células epiteliales finas (tipos 1 y 2 con macrófagos alveolares libres que forman la pared) 3-una membrana basal epitelial 4-un espacio intersticial fino entre el epitelio alveolar y la membrana del capilar 5-una membrana basal del capilar que en muchos lugares se fusiona con la mb. basal epitelial 6-la membrana endotelial capilar El grosor de la mb. respiratoria es de 0.6 micras (hasta 0.2), lo que da una superficie de 70m2. Diámetro de los capilares pulmonares 5 micras, por lo que las hematíe se tienen que aplastar para atravesarlos, lo que aumenta la velocidad de difusión, mayor contacto. Factores que determinan la rapidez del paso de 1 gas a través de la mb. : espesor de la mb. (aumenta en caso de fibrosis), área de superficie de la mb., el coeficiente de difusión del gas (depende directamente de su solubilidad e inversamente de su peso molecular, el CO2 difunde 20 veves más que el O2, y este, 2 veces más que N2) y la diferencia de presión entre los dos lados de la mb. Transporte de O2 en la sangre La curva de disociación de la oxihemoglobina y sus variaciones fisiológicas. Normalmente, cerca del 97% del O2 es transportado en combinación química con la Hb de los eritrocitos, el 3% restante circula disuelto en el agua del plasma y de las células. Cada molécula de Hb puede transportar 4 moléculas de O2. La unión del O2 al grupo Hem es reversible y no constituye una oxidoreducción. En el adulto hay entre gr de Hb en total.

7 1 gr de Hb puede transportar 1,34ml de O2. Los requerimientos de O2 en un individuo de 70Kg con una FR de 12 ciclos/min y un VC de 500ml tiene un volumen/min de 6 litros, 4% de esto corresponde a 240 ml/min que es el O2 consumido por el organismo. El plasma permite transportar 9ml/min, lo cual es insuficiente, sin embargo la Hb puede transportar hasta 1000ml/min. Es 70 veces más eficaz el transporte. La molécula de O2 se combina laxa y reversiblemente con la porción hem de la Hb. Cuando la PO2 es elevada, como en los capilares pulmonares, el O2 se liga a la Hb, pero cuando es baja, como en los capilares tisulares, éste se libera de Hb. La curva de disociación del O2 de la Hb demuestra un aumento progresivo del porcentaje de la Hb con O2 ligado a medida que aumenta la PO2 sanguínea, lo que se denomina porcentaje de saturación de la Hb. La curva tiene forma sigmoídea debido a que la Hb es un tetrámero, a medida que aumenta la presencia de O2 va aumentando la afinidad de Hb por O2. La Hb va dejando expuestos sus grupos funcionales. La Hb se satura +o- con 100mmHg. Al ir bajando la PO2, la Hb va soltando poco O2, a toda costa trata de retenerlo(entre 100 y 50, pero si sigue bajando la PO2 la Hb tiene menos afinidad por el O2 y lo va soltando). A una PO2 de 40mmhg, un 75% de Hb está saturada. En el cuadro siguiente se muestra las diferentes valores de presión y saturación de oxigeno de acuerdo a la altura a nivel del mar Altura en metros PA O2 Pa O2 %HbO2 Pv O2 Pa CO , mmhg mmhg mmhg mmhg

8 PA : Presión parcial alveolar Pa: Presión parcial arterial Pv : Presión parcial venosa % Hb O2 : Porcentaje de saturación. VALORES DE LOCALIDADES DE LA PROVINCIA DE JUJUY Localidad Msnm Presión atmos Po2 % Sat hb Jujuy mm hg 75 mm hg 96 % Tilcara mm hg 60 mm hg 90 % Humahuaca mm mg 53 mm hg 87 % Abra pampa mm hg 47 mm hg 85 % Susques mm hg 43 mm hg 83 % Mina pirquitas mm hg 41 mm hg 81 % TRANSPORTE CARDIOVASCULAR El mayor componente en el transporte de oxígeno hacia los tejidos está representado por la circulación. La hipoxemia causa un aumento en la actividad simpática la cual incrementa inicialmente la frecuencia cardíaca y aumenta el gasto cardíaco. Sin embargo, es sabido que la reducción aguda de la presión parcial del oxígeno inspirado (PIO 2 ), disminuye la frecuencia cardíaca máxima durante el ejercicio de manera proporcional a la severidad de la hipoxia, lo cual limita en esta condición la capacidad compensadora de la frecuencia cardíaca. El volumen de expulsión del corazón, tanto en condiciones de trabajo submáximo, como máximo, no es modificado por la hipoxia aguda inmediata ( 24 hs.) De otro lado, el gasto cardíaco, en reposo y durante el esfuerzo submáximo, se eleva durante la exposición aguda inmediata debido al incremento de la frecuencia cardíaca, compensando parcialmente la reducción en el contenido de oxígeno arterial. Por lo tanto durante la exposición aguda inmediata, con un máximo gasto cardíaco, pero con un contenido de oxígeno arterial reducido, el máximo transporte de oxígeno debe ser menor, lo cual reduce el máximo consumo de oxígeno Después del primer día de ascenso a grandes alturas (respuesta mediata), se produce una recompartamentalización de fluídos; mientras que el volumen plasmático, el flujo sanguíneo periférico y el agua extracelular disminuyen significativamente, el agua intracelular, así como el volumen sanguíneo pulmonar y el flujo cerebral se incrementan notablemente, aunque los dos últimos tienden a valores iniciales alrededor del cuarto día. A partir del segundo

9 día de exposición aguda, y debido a la disminución en el volumen plasmático, se observan reducciones de 20 a 25% en el volumen de expulsión, consecuentemente menor gasto cardíaco y disminución del máximo consumo de oxígeno. La presión arterial sistémica disminuye (sistólica y diastólica), para luego con aclimatación, retornar a sus valores basales. Esta caída inicial en la presión arterial es debida a reducción en las resistencias periféricas totales. La exposición aguda a la altura produce hipertensión pulmonar debida a vasoconstricción al nivel precapilar, inducida directamente por el estímulo hipóxico, o indirectamente a través del incremento de los niveles de endotelina plasmática, dando lugar al aumento de las resistencias pulmonares. ASPECTOS SANITARIOS ASOCIADOS AL TRABAJO A GRANDES ALTITUDES Al producirce un gran aumento de las actividades laborales que se realizan en altitudes de a m, tales como la minería en Argentina, Chile y Perú. Algunas de estas minas son muy grandes y emplean a más de trabajadores, por lo que desde hace poco tiempo se está acudiendo a trabajadores habituados al nivel del mar., debido a la escasez de habitantes en estas áreas remotas para trabajar en la minería. Otra, igualmente importante, es que la progresiva automatización de las minas exige el uso de máquinas grandes, cargadores y camiones, cuyo manejo requiere una cualificación de la que carecen. La tercera razón son las condiciones económicas, ahora se considera preferible que las familias vivan a nivel del mar y que los trabajadores suban y bajen a las minas. El motivo de este cambio no es puramente económico: la calidad de vida a m de altitud es inferior que a altitudes menores (p. ej., los niños crecen más despacio). Por tanto, la decisión de hacer que las familias permanezcan al nivel del mar mientras los trabajadores se desplazan hacia la montaña se basa en razones socieconómicas sólidas. Sin embargo, el desplazamiento de los trabajadores desde el nivel del mar hasta altitudes próximas a m plantea numerosos problemas médicos, muchos de los cuales todavía no se comprenden en la actualidad. Sin embargo, la hipoxia grave de estas altitudes ejerce diversos efectos nocivos para el organismo humano. La capacidad máxima de trabajo disminuye y la fatiga aparece con mayor rapidez. También desciende la eficacia mental, y muchas personas tienen problemas para concentrarse. La calidad del sueño empeora, se interrumpe frecuentemente y la respiración es periódica (la respiración aumenta y disminuye tres o cuatro veces por minuto), con el consiguiente descenso de la PO2 tras los períodos de apnea y reducción de la ventilación. La tolerancia a las grandes alturas depende en gran medida de cada persona y suele ser difícil predecir la intolerancia. Aspectos tales como la selección de trabajadores con probabilidades de resistir las grandes altitudes y la distribución de su trabajo entre la montaña y el descanso con sus familias al nivel del mar son temas relativamente nuevos y todavía no bien comprendidos.

10 37.10 BIBLIOGRAFIA 1-Fisiopatología de las enfermedades de Altura: MAM, Edema Pulmonar y Edema Cerebral Dr. Carlos Pesce 2 -Edison Suarez Buitron Médico anatomo-patologo, Magister en Salud Publica, egresado de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, catedratico de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional del Centro Del Perú (Huancayo- Peru) y de la Universidad Alas Peruanas-filial Huancayo. Autor de varios trabajos de investigacion. 3-Elsio S. Turchetto y Gerardo Tusman Fisiologia Respiratoria terapia Intensiva 3 Edicion Editorial Meidca Panamericana 4- Moncada, 11 de Mayo de 2005 Luis Lahuerta Zamora lahuerta@uch.ceu.es Universidad Cardenal Herrera-CEU Moncada (Valencia) 5- Dra. Mercedes Villena Cabrera Docente Investigador Instituto Boliviano de Biología de Altura - IBBA 6- Exposicion Aguda a lahipoxia Hipobarica: Aspectos fisiológicos y fisiopatológicos Dr. Raul Gamboa Revista Peruana de Cardiologia 1997 XXIII 7-John T. Reeves y John V. Weil..Enciclopedia de salud y seguridad en el trabajo Aspectos sanitarios asociados al trabajo a grandes altitudes John B. West. 9- wikipedia