Revista Peruana de Cardiología : Setiembre - Diciembre 1997



EXPOSICIÓN AGUDA A LA HIPOXIA HIPOBÁRICA: ASPECTOS FISIOLÓGICOS Y FISIOPATOLÓGICOS

DR. RAÚL GAMBOA*


 


Rev. Perú Cardiol. 1997; XXIII (3): 145-56

 

Para entender los efectos de la altura sobre el rendimiento físico, debemos tener en cuenta que la altura no es una entidad única. Ella representa un espectro de altitudes, y consecuentemente un espectro de efectos sobre el rendimiento físico.

De los factores ambientales relacionados con el rendimiento físico en la altura, el más importante y el mejor estudiado es el factor hipóxico. Es importante tener en cuenta que, el grado de hipoxia no tiene una relación constante con el nivel de altitud. La posición del cuerpo, el sueño, y fundamentalmente la actividad física causan variaciones intensas en la saturación de oxígeno de la sangre arterial (Hurtado, 1964; Peñaloza y col, 1962; Banchero y col, 1966; West y col, 1962).

 

FISIOLOGÍA CARDIOVASCULAR DURANTE LA EXPOSICIÓN AGUDA A LAS GRANDES ALTURAS

El sistema cardiovascular desempeña un rol esencial como integrante del complejo sistema de transporte de oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos. Para comprender su accionar, tanto en salud como en enfermedad, es conveniente tener en cuenta las diversas etapas en la línea de conducción del oxígeno (Fig. 1) y en su consumo, etapas que son afectadas en relación directa con los diferentes niveles de altitud y de actividad física (Heath y Williams,1977).

Presión parcial del Oxígeno ambiental. En 1978 P.Bert publicó en París su obra "La Pression Barométrique", en ella señala que los efectos indeseables de las grandes alturas son debidos a la reducción en la presión parcial del oxígeno secundaria a la disminución en la presión barométrica. Esta presión, en cada altitud, depende del peso de una columna de aire sobre el punto de referencia. La atmósfera se encuentra comprimida bajo ese peso y, su presión y densidad son máximas sobre la superficie terrestre y disminuyen exponencialmente con la altitud. Debido a diferencias de temperatura y a turbulencias, las moléculas de gases de diferente peso molecular no sedimentan, consecuentemente la composición química de la atmósfera es prácticamente uniforme hasta más de los 20.000 metros de altitud (Fig.2).

Ventilación Pulmonar. El ascenso a grandes alturas, (mayores de 2,500 m.) y la consecuente disminución en la presión parcial del oxígeno atmosférico (PO2), reducen la presión parcial del oxígeno alveolar (PAO2),y por lo tanto la presión parcial del oxígeno arterial (PaO2). Cuando la PaO2 disminuye, estimula a sus sensores los quimoreceptores carotídeos y aórtico, los cuales envían más impulsos nerviosos al centro respiratorio, causando la hiperventilación característica de la exposición a la altura (Astrand y col, 1964; Heath y Williams 1977). Sin embargo, la PAO2, no logra alcanzar los niveles del nivel del mar, existiendo una persistente reducción de Pa02. Normalmente, la hiperventilación secundaria a la hipoxia hipobárica persiste mientras el individuo permanece en las grandes alturas. Esta hiperventilación es percibida como una sensación de "falta de aire". siendo más notable durante el ejercicio.

Sin embargo, si bien por cada incremento en el consumo de oxígeno (VO2) la ventilación BTPS (volumen saturado con vapor de agua, corregido por temperatura corporal y presión barornétrica), se incrementa con la altura, la ventilación STPD (volumen seco. temperatura O°C y presión standard de 760 mm. Hg.) una expresión cuantitativa del número de moléculas de gases presentes, es menor que al nivel del mar, indicando que el incremento ventilatorio no es capaz de compensar por la disminución en la densidad del aire inspirado (Astrand y Rodahl 1964; Gamboa y Marticorena 1986) (Fig.3).

Difusión Alveolo-Capilar. La disminución de la PaO2, la asociada desaturación arterial y el progresivo incremento del gradiente alveolo-capilar (A-aDO2) son factores contribuyentes a la menor capacidad aeróbica al ascender a la altura. En alturas superiores a los 3.000 metros, el consumo de oxígeno está limitado por la difusión (Johnson 1967). Con cada incremento del VO2, el gradiente A-aDO2 aumenta, la PaO2, disminuye y, consecuentemente, la saturación arterial de oxígeno se reduce.

Contenido Arterial de Oxígeno. Parece evidente que la reducción en la capacidad de consumir oxígeno (VO2) durante la hipoxia aguda, está relacionada con la disminución en el contenido arterial de oxígeno. Como es de esperar, esta influencia se incrementa con la altura y se magnífica con el ejercicio.

Si bien durante la exposición aguda a la altura. la disminución en la saturación arterial del oxígeno es causa fundamental en la caída de su contenido en oxígeno, el proceso continuo de adaptación modifica los mecanismos iniciales e intenta corregir ese déficit incrementando la capacidad de transportar oxígeno al aumentar la concentración de hemoglobina, en un primer momento por hemoconcentración y después, por estímulo hipóxico a la médula ósea. Así mismo, facilita la entrega de oxígeno a los tejidos al desplazar la curva de disociación de oxi-hemoglobina hacia la derecha (Rorth y col,1972). Después de la hemoconcentración adaptativa, (más de 24 horas) el contenido arterial de oxígeno deja de ser un factor limitante del VO2 máximo (Grover,1972).


Pagina_146_Figura_1.jpg (25624 bytes)


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, contribuyendo así a mantener el transporte en la condición de reposo. Sin embargo, es sabido que la reducción aguda de la presión parcial del oxígeno inspirado (PIO2), disminuye la frecuencia cardíaca máxima durante el ejercicio de manera proporcional a la severidad de la hipoxia (Cerretelli y col, 1967), 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.) (Grover 1979). 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 (Fig.4), compensando parcialmente la reducción en el contenido de oxígeno arterial. Sin embargo, la máxima frecuencia alcanzable, no puede ser elevada existiendo así un límite en este mecanismo compensador durante el ejercicio máximo. 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 (Fig.5).




figura 2


figura 3

* % Volumen de oxígeno inspirado.** Presión parcial de oxígeno inspirado.

 

Valores ventilatorios BTPS y STPD máximos en deportistas ejercitados en Lima (150m) y Oroya (3,700m), se aprecia que aún a los diez días la ventilación STPD no alcanza los niveles del nivel del mar (Gamboa y Marticorena, 1986).



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 (Hannon y Chin, 1967; Roy,1972) (Fig.6). A partir del segundo 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 (Grover,1979) (Fig.7).

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 (Levine y col, 1997). La exposición aguda a la altura produce hipertensión pulmonar debida a vasoconstricción al nivel precapilar, inducida directamente por el estímulo hipóxico (Hurtado,1964; Peñaloza,1962), o indirectamente a través del incremento de los niveles de endotelina plasmática, dando lugar al aumento de las resistencias pulmonares (Cody y col, 1992; Goerre y col, 1995) (Fig. 8).



figura 4

Obsérvese el incremento del gasto cardíaco durante la primera hora de exposición aguda a 4 000 m, a expensas del incremento de la frecuencia cardíaca y con el mismo volumen de expulsión. A partir del segundo día de exposición a la altura, se aprecia la reducción del gasto cardíaco a expensas de la caída en el VE. (Adoptado de Grover, 1979).



Difusión capilar-tisular del oxígeno
. No obstante los procesos regulatorios que amortiguan la serie de reducciones de la presión parcial del oxígeno en el camino entre el aire inspirado y los capilares tisulares (Rahn, 1966), las reducciones significativas del PO2 en la sangre venosa mixta durante el ejercicio, son claros indicadores de la disminución del gradiente con el PO2 tisular.

Por debajo de algún gradiente de tensión de oxígeno, la resistencia se torna muy alta para tal diferencia de presión y la conductancia para el oxígeno cae. La consecuencia inmediata es un aporte inadecuado de oxígeno a las enzimas mitocondriales y, el ritmo del VO2 debe disminuir (Tenney y Ou,1967). Desde que se requiere oxígeno para que el sistema transportador de electrones funcione adecuadamente, la captación del oxígeno iguala el ritmo del transporte de electrones. Tal como señalan Stainsby y Otis (1964), la mitocondria usará una molécula de oxígeno tan pronto pueda conseguirla, pero en las grandes alturas tendrá que esperar hasta que se aproxime una y, como consecuencia, el ritmo de transformación de energía se reducirá.


figura 5

Durante la exposición aguda inmediata a las grandes alturas (< 24hs), el transporte de oxígeno se reduce como consecuencia de la gran reducción del contenido de O2 arterial, no obstante el incremento en el gasto cardíaco.




Consumo tisular de Oxígeno
. La capacidad de un individuo para el trabajo aeróbico se mide en términos de la máxima cantidad de oxígeno que su cuerpo puede consumir en un minuto, es el llamado "máximo consumo de oxígeno" o "VO2 max". Diferentes investigadores han reportado que Cuando el VO2 max es medido en el mismo individuo, a nivel del mar y en las grandes alturas, el valor obtenido es menor en la altitud. La reducción promedio se estima, aproximadamente, en 2% por cada 300 metros de ascenso (Balke,1960; Pugh y col, 1964; Cerretelli, 1976; Saltin y col, 1968).


figura 6
figura 7

La exposición aguda a las grandes alturas determina marcados cambios en los líquidos corporales. Obsérvense los incrementos del volumen sanguíneo pulmonar, flujo sanguíneo cerebral y, volumen de agua intracelular. Mientras los dos primeros tienden a valores normales a los siete días, el volumen de agua intracelular  permanece elvado. De otro lado, nótese la reducción del volumen plasmático, flujo sanguíneo periférico y volumen extracelular. (Adaptado de Hannon y Chin, 1967; y Roy, 1972).

Durante la exposición aguda mediata a las grandes alturas (>24 hs), el transporte de oxígeno se reduce a expensas de la disminución en el gasto cardíaco, a pesar de la recuperación en el contenido de O2 arterial.



De otro lado, el consumo de oxígeno para una determinada carga submáxima, es el mismo a diferentes altitudes (Pugh y col, 1964), resultando difícil comprender el por qué del agotamiento precoz en grandes alturas. Para realizar un trabajo muscular sostenido, es indispensable recibir un continuo aporte de oxígeno. La disminución en la máxima capacidad aeróbica refleja una reducción en la capacidad de transporte de oxígeno. Así, si un individuo a nivel del mar es capaz de realizar un ejercicio en el cicloergómetro equivalente a 300 vatios con un VO2max de 5 litros/minuto, al ascender a 3,700 metros de altura su VO2max alcanza sólo 3.7 litros/minuto, reduciendo su trabajo ergométrico a 260 vatios, disminuyendo su capacidad aeróbica en 25% y demostrando que un trabajo submáximo a nivel del mar, se convierte en máximo en la altura (Gamboa y Marticorena,1986) (Fig. 9). La disminución de la capacidad aeróbica en grandes alturas se refleja en el llamado "umbral anaeróbico" o momento de elevación del ácido láctico plasmático. Conforme se incrementa la altitud y el individuo reduce su máxima capacidad aeróbica, la aparición del umbral anaeróbico se hace más precoz, y como consecuencia, utiliza más oxidación anaeróbica para un trabajo dado (Hermansen y Saltin,1967)(Fig.10). Como previamente demostrado (Astrand y Saltin,1961), para el mismo trabajo absoluto, el déficit de oxígeno es mayor en hipoxia que en normoxia. Knuttgen y Saltin (1972) demostraron que en normoxia existe una relación directa entre la intensidad del ejercicio y la aceleración del VO2 para alcanzar un estado estable durante la transición de reposo a ejercicios submáximos. Astrand y Saltin (1971) habían demostrado la misma relación tratándose de ejercicios máximos. En esfuerzos sub-máximos efectuados a 3,700 m se observa la desaceleración del VO2 (Gamboa R, 1994) (Fig. 11).


figura 8
figura 9

Los niveles de endotelina plasmática se elevan notablemente durante las primeras 24 horas de exposición a las grandes alturas, observándose su reducción en días consecutivos. (Modificado de Goerre y col, 1995).

Obsérvese la reducción del máximo consumo de oxígeno (VO2max), así como la más temprana aparición del umbral anaeróbico (UA) cuando el mismo individuo es sometido a máximo ejercicio a nivel del mar, 3 000 y 3 700 m de altura. (Gamboa y Marticorena, 1986).



El mayor agotamiento físico observado en el individuo que se ejercita en grandes alturas, se explicaría en virtud al hecho cuando el mismo individuo es sometido a máximo ejercicio a nivel observado de que el mismo trabajo absoluto a aquel realizado, a nivel del mar, se convierte en un esfuerzo mayor cuando es realizado en hipoxia, resultando en una menor aceleración para alcanzar un determinado VO2 y un mayor déficit de O2 (Knuffgen y Saltin, 1973). La relacción entre el déficit de O2 y la reducción de los niveles de ATP y creatinafosfato, y acumulación de ácido láctico en la musculatura durante normoxia reportados por Karlson (1971) y, Knuttgen y Saltin (1972), se aplican a condiciones hipóxicas. Los grandes déficits de oxígeno en condiciones hipóxicas se acompañan de grandes reducciones de fosfágenos musculares y mayores acumulaciones de lactatos en músculos (Knuttgen y Saltin 1972).


FISIOPATOLOGÍA CARDIOVASCULAR DURANTE LA EXPOSICIÓN AGUDA A LAS GRANDES ALTURAS

Todo individuo no aclimatado que asciende rápidamente por encima de 2,500 metros de altura, recibe en algún grado el impacto de la hipoxia hipobárica bajo un definido síndrome clínico llamado "soroche agudo" o "enfermedad aguda de montaña" (Hurtado, 1937), constituído por: cefalea, náusea, vómito, anorexia, insomnio, somnolencia, disnea, palpitaciones, depresión, perturbaciones en el juicio, e irritabilidad. Los síntomas generalmente alcanzan el pico de su severidad dentro de las primeras 24 a 48 horas, disminuyendo gradualmente durante los siguientes dos a cuatro días. El síndrome puede presentarse de manera muy discreta, o con tal severidad que el individuo afectado se siente temporalmente incapacitado. El estudio de diversos parámetros circulatorios en individuos padeciendo soroche agudo, revela que con excepción de mayor reducción en el volumen sanguíneo total y discreta reducción en la presión arterial sistólica, otros parámetros tales como el índice cardíaco, presión arterial sistémica, presión arterial pulmonar, presión capilar, y flujos sanguíneos periférico y cerebral fueron similares a los observados en sujetos no afectados (Roy,1972; Bardales,1955).

En el aspecto propiamente fisiopatológico cardiovascular, dos son las entidades clínicas cuya aparición preocupa durante la exposición aguda a grandes alturas; "el edema pulmonar agudo" y "el edema cerebral agudo".



figura 10

Observénse la más temprana elevación del lactato plasmático conforme se eleva la altitud en la que es ejercitado un mismo individuo. (Adaptado de Hermansen y Saltin, 1967).




EDEMA PULMONAR AGUDO DE GRANDES ALTURAS (EPAA)

En contraste con la frecuente observación del "soroche agudo", el EPAA es poco común, su incidencia varía en la literatura, oscilando entre 25 a 155 por mil (Hurtado,1937; Bardales,1955; Lundberg, 1952; Lizárraga, 1955; Houston, 1960; Hultgren y col. 1961; Marticorena y col.1964; Hultgren,1997).

Causas Predisponentes. La exposición aguda a grandes alturas es el evidente factor precipitante. Probablemente no existe edad de excepción. Frecuentemente aflige a individuos jóvenes, no aclimatados que ascienden rápidamente a lugares de altura y realizan ejercicios intensos o aún en reposo. También ha sido observado en deportistas entrenados, tales como esquiadores y montañistas (Houston,1960). La condición no es rara en niños o en foráneos previamente aclimatados (Hultgren y col, 1961), así como en nativos que retornan a lugares de altura después de cortas estadías a nivel del mar y realizan esfuerzos físicos (Peñaloza y Sime, 1969), o durante el sueño (Marticorena y co1,1964). Infecciones respiratorias recientes, bajas temperaturas y, el uso de anorexígenos han sido reportados como agentes precipitantes (Nae¡je y col, 1996). La altura vulnerable varía de país a país, dependiendo aparentemente de la "línea de nieve", la cual se presenta a los 2,400 metros en Estados Unidos, 3,300 metros en los Himalayas, y 3,600 metros en los Andes peruanos. El EPAA se observa generalmente entre las 6 y 90 horas del arribo a grandes alturas, justamente cuando se produce la gran recompartamentalización de fluídos. Las posibilidades disminuyen notablemente después del cuarto día, siendo remotas después del séptimo día (Hannon y Chin, 1967; Roy, 1972).

Aspectos Clínicos. De manera característica la oliguria invariablemente precede la aparición del edema pulmonar. Hultgren y colaborados (1996), en reciente revisión de 150 pacientes estudiados a 2,928 metros de altura señalan que los síntomas comunes fueron: tos seca inicial que luego se hace productiva, disnea, cefalea, congestión pulmonar, náusea, fiebre, debilidad y cianosis de cara y extremidades. La taquicardia es comparativamente menos acentuada que la disnea. En casos fulminantes el paciente puede presentar un estado de colapso circulatorio. Temperatura mayor a 37.5ºC ocurrió en 20% de casos. Presión arterial sistólica mayor de 150 mmHg se observó en 17% de pacientes. Estertores e infiltrados pulmonares estuvieron presentes en 85% y 88% de los casos respectivamente, ambos fueron generalmente bilaterales o en el lado derecho. La saturación arterial del oxígeno varió entre 88% y 93%. Los hombres parecen más susceptibles que las mujeres para padecer este síndrome.



Pagina_151_Figura_11.JPG (23248 bytes)

Ejercicio en cicloergómetro equivalente a 200 vatios con un VO2 de 2.8 L/min., por el mismo individuo a nivel del mar y a 3 700 metros de altura. Este ejercicio signifcó el 56% del VO2max., a nivel del mar y el 765 del VO2max., en la altura, bajo estas circunstancias el VO2 del estado de reposo tardó más en la altura para alcanzar el estado estable, significando mayor déficit de oxígeno.




Radiografía de tórax
. Los Rayos X muestran inicialmente moteados difusos en ambos campos pulmonares, siendo más acentuados en las regiones superiores y perihiliares, estando las regiones basales muy poco comprometidas (Fig.12). En ocasiones se visualizan líneas septales initerlobares, indicativas de edema intersticial. En casos severos se observa derrame pleural en una o en ambas bases pulmonares. La arteria pulmonar puede observarse dilatada. La silueta cardíaca es por lo general normal, excepto cuando se asocia la insuficiencia ventricular derecha, en cuyo caso la imagen se hace globular. Con la evacuación del paciente a nivel del mar o después de un adecuado tratamiento, las alteraciones radiológicas desaparecen en 6 a 48 horas.

Electrocardiograma. El electrocardiograma muestra generalmente taquicardia sinusal, marcada desviación del AQRS hacia la derecha, complejos rS en todas las derivaciones precordiales y, ondas T positivas altas en las precordiales derechas que luego se hacen negativas. En casos severos la onda P puede observarse acuminada.

Estos cambios probablemente representan efectos de la hipertensión pulmonar acompañante del edema pulmonar (Fig. 13) (Peñaloza y Sime, 1969).



figura 12
Pagina_153_Figura_13.JPG (27121 bytes)

Series de radiografías de tórax registradas cada 24 horas. A, primer día; B, segundo día; C, tercer día; D, cuarto día. Se puede observar una progresiva regresión del edema pulmonar. (Cortesía de Peñaloza y Sime, 1969).

Electrocardiogramas seriados: A a F intervalos de 24 horas: G, al mes. Obsérvese las modificaciones en la onda T, sugestivas de sobrecarga ventricular derecha. (Cortesía de Peñaloza y Sime, 1969).




Hemodinámica.
Diversos estudios hemodinámicos (Houston, 1960; Hultgren y col, 1961; Marticorena y col, 1964; Peñaloza y Sime, 1969; Roy, 1972; Hultgren, 1997) son concordantes en demostrar incremento en la frecuencia cardíaca, hemoglobina y hematocrito, gran desaturación arterial, incremento en las resistencias vasculares pulmonares y, consecuente hipertensión pulmonar, con presión capilar pulmonar normal. Incrementos en el volumen sanguíneo pulmonar han sido reportados por Singh y Roy (1967). Peñaloza y Sime en 1969 publican los estudios hemodinámicos de dos jóvenes nativos de grandes alturas (17 y 21 años), que al retornar a su lugar de residencia (4 300 metros de altura), después de breve estadía a nivel del mar, desarrollaron el síndrome. Se debe mencionar que la gran mayoría de publicaciones al respecto, son referidas a individuos foráneos agudamente expuestos a grandes alturas. Peñaloza y Sime (1969) demostraron que durante el EPAA, el gasto cardíaco así como el índice cardíaco están reducidos, la diferencia de oxígeno arteriovenosa se incrementa, así como el trabajo ventricular derecho. La inhalación de oxígeno al 100% redujo la presión arterial pulmonar y normalizó la saturación arterial. La contínua monitorización de la presión pulmonar durante oxigenoterapia permitió observar su rápida reducción (durante los tres primeros minutos), mostrando como con la interrupción del oxígeno, la presión pulmonar retornó a sus valores hipertensivos (ver Tabla 1 y Fig. 14).

Hallazgos necrópsicos. Los hallazgos macroscópicos son característicos del edema pulmonar con signos de insuficiencia cardíaca derecha y congestión visceral generalizada. Los pulmones no colapsan. Microscópicamente se describe: gran distención de los vasos pulmonares, focos hemorrágicos alveolares, extenso taponamiento de capilares con glóbulos rojos y leucocitos, exudado fibrinoso alveolar, áreas focales de atelectasias, trombosis fibrinoide en capilares alveolares y en ramas de la arteria pulmonar, riñón y sinusoides hepáticos. Membranas hialinas se encuentran en contacto con las paredes alveolares. Gran dilatación de los vasos linfáticos pulmonares y edema pulmonar intersticial. También se reporta hemorragias y edema cerebral (Arias-Stella y Kruger, 1963).

Tratamiento. El uso preventivo de la acetazolamida, un inhibidor de la anhidrasa carbónica, logra reducir la alcalosis respiratoria y acelerar el proceso de adaptación a la altura46. El descenso inmediato al nivel del mar constituye la regla de oro. Las medidas generales consisten en: reposo en cama, abrigo, inmediata administración de oxígeno al 100%, morfina, furosemida con cautela, nifedipina, y aminofilina para aliviar el broncoespasmo. Se emplea dexametasona para reducir el edema cerebral. La inhalación de óxido nítrico produjo significativas reducciones en la hipertensión pulmonar, mejoría en la oxigenación arterial (Frostell y col, 1993; Scherrer y col, 1996). Los estudios de perfusión pulmonar demostraron notable mejoría en la relación ventilación/perfusión (Scherrer y col, 1996).

Mecanismos en el Edema Pulmonar Agudo de las Grandes Alturas. La ausencia de hipertensión a nivel de los capilares pulmonares excluye la hipótesis de falla ventricular izquierda como causa del EPAA (Peñaloza y Sime, 1969). El rol de la hipertensión pulmonar en el mecanismo del EPAA aún no es claro. Es evidente que la vasoconstricción hipóxica de las arterias y arteriolas pulmonares terminales muscularizadas, resulta en una excesiva hipertensión pulmonar en los individuos que desarrollan EPAA (Peñaloza y Sime,1969). Hultgren (1997) considera la hipótesis que la vasoconstricción pulmonar hipóxica es extensa pero no uniforme, resultando en una hiperperfusión de los vasos menos vasocontraídos con transmisión de la hipertensión arterial pulmonar a los capilares. La dilatación capilar y el flujo incrementado, principalmente durante ejercicio, resulta en injuria capilar con filtración proteica y de células rojas dentro del alveolo. Mientras que la vasoconstricción hipóxica parecería ser la causa mayor de las obstrucciones vasculares parcelares, la ocurrencia de trombosis en los vasos pulmonares puede complicar los casos de mayor severidad. Junto con los mencionados factores hemodinámicos, el incremento de la permeabilidad capilar debido a la injuria de su pared, es un importante contribuyente a la formación del edema (Hultgren, 1997). Además, es sabido que la hipoxia experimental produce constricción de las vénulas pulmonares, lo cual contribuye al mayor incremento de la presión transmural en los capilares alveolares, sin afectar la presión "capilar pulmonar" o presión en cuña (Goetz y col, 1996). Debe tenerse en consideración que los capilares pulmonares no solamente se originan en pequeñas arteriolas precapilares sino que también lo hacen de arteriolas más grandes y por lo tanto, estos capilares, están menos protejidos por la vasoconstricción hipóxica y son particularmente expuestos a la excesiva hipertensión pulmonar y presión transmural. El incremento del volumen sanguíneo pulmonar durante los cuatro primeros días de exposición, especialmente con el ejercicio, el concomitante incremento de la presión arterial pulmonar, y el probable daño al endotelio capilar debido a la hipoxia, iniciarían el edema pulmonar (Goetz y col, 1996).

Jerome y Severinghaus (1996) consideran que el edema pulmonar es consecuencia de la sobredistención de las arterias pulmonares de paredes delgadas y no de la ruptura capilar. La sobredistención arterial pulmonar produciría una filtración transarterial y edema perivascular con flujo retrógrado hacia el alveolo.

La posibilidad de que el incremento de la capilaridad pulmonar sea un mecanismo causal ha sido recientemente cuestionada por Kleger y colaboradores (1996), estos investigadores midieron el escape sistémico de albúmina inyectando por vía endovenosa albúmina marcada, las concentraciones de citoquinas, F-2-isoprostanoides (productos de peroxidación lipídica), y proteínas fase aguda en 24 individuos expuestos a 4,559 metros de altura. Diez sujetos presentaron soroche agudo, y cuatro desarrollaron EPAA.

Los individuos con EPAA tuvieron un insignificante incremento en el escape transcapilar de albúmina. Las concentraciones plasmáticas de fibrinógeno, alfa-1-glicoproteína ácida, proteína C reactiva e interleuquina-6 no tuvieron variaciones en las fases iniciales, para luego elevarse significativamente. En cambio el factor de necrosis tumoral alfa y los isoprostanoides no presentaron variaciones. Estos hallazgos sugieren que la reacción inflamatoria fue más bien una consecuencia y no un factor causal del EPAA (Kleger y co1,1996).



Pagina_154_Figura_14.JPG (23410 bytes)
Características radiológicas observadas durante el episodio de Edema Agudo (A), y después de recuperación (B). Obsérvese la posisión del cáteter en capilar pulmonar que permitió demostrar la ausencia de alteraciones en la presión capilar. (Cortesía de Peñaloza y Sime, 1969).




Diversos estudios sugieren la hipótesis de que el mecanismo del EPAA puede estar relacionado con precoces cambios hormonales que regulan la homeostasis del soclio. Cosby y col.(1988) postulan la teoría que el edema no cardiogénico de grandes alturas es inducido en parte por la acción del factor natriurético auricular y por la vasopresina inducida por la hipoxia. La hipertensión pulmonar al incrementar la presión auricular derecha, induce la liberación del péptido natriurético auricular, hormona que actúa sobre receptores vasculares renales y pulmonares. El péptido natriurético auricular causa vasodilatación de las arteriolas pulmonares pre- terminales y un incremento en la permeabilidad capilar pulmonar y cerebral. Esta sería la causa directa del edema pulmonar vasogénico de un lado, y de otro lado del "shunting" intrapulmonar, que explica el alto contenido proteico y celular del fluído edematoso, las alteraciones en la relación ventilación/perfusión, la cianosis, y el componente cerebral de este síndrome. Al mismo tiempo el péptido natriurético auricular es un inductor de natriuresis e inhibe la activación del sistema renina-angiotensina-aldosterona. Cosby, y col. (1988) reportan una significativa hiponatremia y actividad de renina plasmática normal o reducida así como de aldosterona. De otro lado De Angelis y col. (1996) reportan un temprano incremento en la actividad de la renina plasmática paradójicamente asociada con reducción en los niveles de aldosterona, en tanto que el péptido natriurético auricular y la vasopresina también mostraron un significativo incremento.

El incremento de vasopresina inducida por la hipoxia durante el EPAA produce retención de agua y contribuye a la hiponatremia inducida por el factor natriurético auricular (Goetz y col, 1996).

Finalmente la posible existencia de disfunción endotelial a nivel de la vasculatura pulmonar parece demostrarse por Scherrer y col.(1996) cuando reportan que la inhalación de óxido nítrico en individuos con EPAA mejoró su oxigenación arterial, mientras que empeoró la de sujetos resistentes al EPAA. La mejor oxigenación arterial de los casos con EPAA se acompañó de cambios en el flujo pulmonar hacia segmentos no edematosos. Los autores concluyen señalando que un defecto en la síntesis del óxido nítrico puede contribuir a la génesis del edema pulmonar agudo de las grandes alturas al no frenar la vasoconstricción pulmonar.

Como resulta de la revisión de la literatura, los mecanismos causantes de la producción del exudado alveolar en el edema pulmonar agudo de las grandes alturas son aún controversiales, siendo necesario un mayor conocimiento de la biología molecular de los mecanismos homeostáticos en la exposición aguda a las grandes alturas para desentrañar los misterios de este síndrome.


EDEMA CEREBRAL AGUDO DE LAS GRANDES ALTURAS

La más rara pero la más letal forma de reacción fisiopatológica a las grandes alturas es el edema cerebral agudo. El cuadro clínico, de predominio neurológico, se caracteriza por cefalea occipital asociada con intensa depresión física, sensaciones anestésicas y parestésicas en las extremidades, caminar atáxico, alteración de conciencia, rigidez nucal, hiperreflexia y luego coma, La punción lumbar puede mostrar líquido hemorrágico.

La mayoría de casos han ocurrido por encima de los 4,000 metros de altura especialmente entre montañistas (Chiodi,1960; Fitch, 1964).

Aunque el soroche agudo, el edema pulmonar agudo y, el edema cerebral agudo de las grandes alturas son descritos separadamente, ellos en efecto están relacionados por un denominador común, la hipoxia aguda. Por ejemplo, la frecuente cefalea del soroche agudo puede ser una temprana manifestación de grado menor de edema cerebral. Del mismo modo, la confusión mental y la pérdida de conciencia ocurren en casos severos de edema pulmonar agudo así como en casos de edema cerebral. Por consiguiente, las diversas reacciones a las grandes alturas constituyen diferentes manifestaciones fisiopatológicas de grados de insuficiente adaptación orgánica a la exposición aguda a las grandes alturas.

Dentro de los mecanismos expuestos para explicar el edema cerebral de altura, Balke (1964) ha postulado que estos pacientes pueden tener una respuesta negativa a la hipoxia, es decir que el individuo no hiperventila en respuesta a la hipoxia. Sin hiperventilación y alcalosis respiratoria, el efecto Bohr del cambio del pH en la curva de disociación de la curva de oxi-hemoglobina no es operativo, y la hemoglobina no capta más oxígeno con una determinada tensión de oxígeno alveolar. Douglas (1954) señala que la "normal" hiperventilación de la hipoxia, con la resultante disminución en la presión parcial del dióxido de carbono alveolar, permite una ganancia relativa de presión alveolar de oxígeno. De otro lado, Malette (1959) ha demostrado que la hiperventilación, con su resultante hipocapnea y alcalosis, produce hipoxia cerebral por dos mecanismos. La alcalosis altera la curva de disociación de la oxihemoglobina, limitando la liberación de oxígeno a nivel tisular. Lambertsen y col,(1957) observaron que la combinación de hipoxia e hipocapnea reduce el flujo cerebral, el PO2 del capilar cerebral, y el consumo de oxígeno. La deshidratación causada por náuseas y vómitos pueden contribuir reduciendo el volumen circulatorio total y el flujo cerebral.

El tratamiento del edema cerebral agudo sigue los mismos lineamientos que el manejo del edema pulmonar agudo. El traslado inmediato a nivel del mar es de fundamental importancia.


Tabla 1. DATOS HEMODINÁMICOS OBTENIDOS  DURANTE EL EDEMA PULMONAR AGUDO                 Y EN RECUPERACIÓN
Condición Clínica Frec. Cardíaca Hb. Sat Arterial O2 Presión Sist.
A.P. (mmHg)
Presión Capilar Pulm. Resist.
Pulmonares
Gasto Cardíaco
Caso 1 Edema Pulmonar
Recuperación
(1 semana)
  138

    60
21,5

18,2
55,3

84,8
80

30
1

4

1301

  144

2,3

4,9

Caso 2 Edema
Pulmonar
Recuperación
(1 semana)
Nivel del mar
(1 año)
  135

    65

    56
19,3

16,6

14,5
59,9

82,5

94,6
75

39

30
2

3

8

1118

194

  72

2,7

3,9

4,0

Peñaloza y Sime (1969).




REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Arias-Stella, J. and Kruger, H. 1963.:Pathology of high altitude pulmonary oedema. Archives of Pathology, 76:147-156.

2. Astrand, P.O. and Saltin, B. 1961. Oxygen uptake during the first minutes of heavy muscular work. J.Appl.Physiol.,16:971-976.

3. Astrand, P.O. and Rodahl, K. Factors Affecting Performance. In: Textbook of Work Physiology, Ed. McGraw-Hill Book Co. New York, St. Louis, San Francisco, London, Sydney, Toronto, Panamá. 1964. p567-582.

4. Balke, B.:Work Capacity al Altitude. In: "Science and Medicine of Exercise and Sports", edited by W.R. Johnson. Harper & Row, Publishers, Incorporated, New York,1960,p339-342.

5. Balke, B., citado por Fiftch (54).

6. Bardales, A. 1955. Algunos casos de edema pulmonar agudo por soroche grave. Anales de la Facultad de medicina, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 38:232-235.

7. Banchero, N., Sime, F., Peñaloza, D., Cruz, J., Gamboa, R. and Marticorena,  E. 1966. Pulmonary pressure, cardiac output, and arterial oxygen saturation during exercise at high altitude and at sea level. Circulation; 33:249-258.

8. Bert, B. "La Pression Barométrique", Masson et Cie,Paris, 1978.

9. Cain, S. M. and Kronenberg, R. S.:The effects of carbonic anhydrase inhibition on the responses of men to 14,000 feet simulated altitude. ln: Biomedicine Problems of High Terrestrial Elevations. Natick, Mass. Heqnahuer (ed.). U.S.Army Research Institute of Environmental Medicine. 1967,p320-330.

10. Cerretelli,P.U. Bordoni,R. Debijadij,R. and Saracino, F. 1967:Respiratory and circulatory factors affecting the maximal aerobic power in hypoxia. Arch. Fisiol. 65:344-357.

11. Cerretelli, P. 1976. Limiting factors to oxygen transport on Mount Everest. J. Appl. Physiol. 40:658-663.

12. Chiodi,H.: 1960. Mal de montaña, la forma cerebral: posible mecanismo etiopatogénico. An. Fac. Med.Lima 43:437-440.

13. Cody, R.J., Haas, G.J., Binkley, P. Fand Kelley,R. 1992. Plasma endothelin correlates with the extent of pulmonary hypertension in patients with chronic congestive heart failure. Circulation.85:505-509.

14. Cosby, R.L., Sophocles, A.M., Durr, J.A., Perrinjaquet, C.L., Yee, B. and Schrier, R.W. 1988. Elevated plasma atrial natriuretic factor and vasopressin in high-altitude pulmonary edema. Ann Intern Med. 109:796-799.

15. De Angelis, C., Ferri, C., Urbani, L. and Farrace, S. 1996. Effect of Acute Exposure to Hypoxia on Electrolytes and Water Metabolism. Aviat Space Environ Med. 67/8:746-750.

16. Douglas, C.G.: Pulmonary function. ln: Hand book of Respiratory Physiology. Edited by Boothby, W. M. USAF School of Aviation Medicine (Randolph Air Force,Texas) 1954,p45-50.

17. Fitch. R.F. 1964. Mountain Sickness. A Cerebral Form.Ann Intern Med. 60:5/871-876.

18. Frostell, C.G. Blomqvist, H. Hedenstierna, G. Lundberg, J. and Zapol, W.M. 1993. Inhaled nitric oxide selectively reverses human hypoxic pulmonary vasoconstriction without causing systemic vasodilation. Anesthesiology 78:427-435.

19. Gamboa, R. y Marticorena, E. 1986. Observaciones no publicadas.

20. Gamboa, R. El Esfuerzo Físico en la Altura. En: Fisiología del Esfuerzo Físico, editado por U.P.C.H. 1994, p. 98-101.

21. Goerre, S., Wenk, M., Bartsch, P., Luscher, T.F, Niroomand, S., Hohernhaus, H., Hoelz, O., Reinhart, W. H. 1995. Endothelin-1 in pulmonary hypertension associated with high altude. Circulation.90:359- 364.

22. Goetz, A.E., Kuebler, W.M. and Peter, K. 1996. High-Altitude Pulmonary Edema. N Engl J Med.335:206-207.

23. Grover, R.P.: Performance at Altitude. In: Sports Medicine and Physiology, edited by Strauss, R.H. W.B. Saunders Co. Philadelphia PA. 1979, p350-385.

24. Hannon, J. P. and Chin, K.S.K.1967. Effects of High Altitude on Body Fluid Volumes. Fed.Proc. 26(2):719-732.

25. Heath, D., and Williams, D.R. The Carotid Bodies. In: Man at High Altitude. Ed. Churchill Livingstone, Edimburgh London and New York 1977, pp. 60-82.

26. Heath, D. and Williams, D.R. The Environment. In: Man at High Altitude. Ed. Churchill Livingstone, Edinburgh London and New York 1977, pp. 4-9.

27. Hermansen, L., and Saltin, B.: Blood Lactate Concentration during Exercise at Acute Exposure to Altitude. In: "Exercise at Altitude, edited by R. Margaria. Excerpta Medica Foundation, Amsterdam, 1967,p48-55.

28. Houston, C.S. 1960, Acute pulmonary oedema of high altitude. N Engl J ed.263:478-486.

29. Hultgren, H.N., Spickard, W., Hellriegel J. and Houston, C.S. 1961. High altitude pulmonary oedema. Medicine, 40:289-294.

30. Hultgren, H.N., Honigman, B., Theis, K. and Nicholas, D. 1996. High altitude pulmonary edema at a ski resort. Western J Med. 164/3:222-227.

31. Hultgren, H.N.: High altitude pulmonary edema. 1997. Hemodynamic aspects. Int J Sports Med. 18/1:20-25.

32. Hurtado, A.: Aspectos Físicos y Patológicos de la Vida en las Alturas. Lima, Imprenta Rimac,1937.

33. Hurtado, A. Adaptation to the Environment. ln: Handbook of Physiol., Sect. 4. Am. Physiol. Soc. Wash. D.C., 1964.p847-848.

34. Hurtado, A.: Acclimatization to High Altitudes. ln: The Physiological Effects of High Altitude. edited by W. H.Weihe. London, Pergamon Press,1964, pp. 1-20.

35. Jerome, E.H., and Severinghaus, J.W. 1996. High-Altitude Pulmonary Edema. N Engl J Med.334:662-663.

36. Johnson, R.L. 1967.Pulmonary diffusion as a limiting factor in exercise stress. Circ.Res.20(Supp.I) 154-160.

37. Karlsson, J.: Lactate and phosphagen concentrations in working muscle of man. 1971. Acta physiol. scand. Suppl.358;246-250.

38. Kleger, G.R., Bartsch, P., Vock, P., Heilig, B., Roberts, L.J., Ballmer P.E. 1996. J Appl Physiol. 81/5:1917-1923.

39. Knuttgen, H.G., and Saltin, B. 1972. Muscle metabolites and oxygen uptake in short-term submaximal exercise in man. J. Appl. Physiol. 32:690-694.

40. Knuttgen, H.G. and Saltin, B. 1973.Oxygen Uptake,Muscle High Energy Phosphates, and Lactate in Exercise under Acute Hypoxic Conditions in Man. Acta physiol.scand. 87:368-376.

41. Lambertsen, C.J., Owens, S.G., Chiodi, H.P. and Gelfand, R. 1957 Effects on cerebral circulation and cerebral oxygen consumption of hypocapnia and combined hypoxia and hypocapnia. Meeting of Aerospace Medical. Association, Denver, Colorado. (abstract) J. Aviat. Med. 28:206-210.

42. Levine, B.D., Zuckerman, J.H., and de Filippi, Ch.R. 1997. Effect of High Altitude Exposure in the Elderly. The Tenth Mountain Division Study. Circulation. 96:1224-1232.

43. Lizarraga, L. 1955. Soroche Agudo: Edema agudo del Pulmón. Anales de la Facultad de Medicina, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 38:244-250.

44. Lundberg, E. 1952 Edema agudo del pulmón en el soroche. Conferencia, Asociación Médica de Yauli, Oroya.

45. Malette, W.: Cerebral anoxia resulting from hyperventilation. ln: Surgical Forum, Vol. IX, edited by the Forum Committee, Chicago, American College of Surgeons, 1959, p.208-212.

46. Marticorena, E., Tapia, F.A., Dyer, J., Severino, J., Banchero, N., Gamboa, R., Kruger, H., and Peñaloza, D. 1964. Pulmonary edema by ascending to high altitudes. Dis. of the Chest, 45:273-280.

47. Naeije, R., De Backer, D., Vachiery, J.L. and De Vuyst, P. 1996. High altitude pulmonary edema with primary pulmonary hypertension. Chest. 110(1):286-289.

48. Peñaloza, D., Sime, F., Banchero, N.and Gamboa, R. 1962. Pulmonary hypertension in healthy man born and living at high altitudes Med.thorac.; 19:449-454.

49. Peñaloza, D. and Sime, F. 1969 Circulatory Dynamics During High Altitude Pulmonary Edema.Am J of Cardiol.23:369-378.

50. Pugh, L.G., Gill, M.B., Lahiri, S., Milledge, M., Ward, P. and West, J.B. 1964. Muscular Exercise at Great Altitudes. J.Appl.Physiol. 19:431-437.

51. Rahn, H.: Introduction to the study of man at High Altitude: Conductance of 02 from the environment to the tissues. In: Life at High Altitudes. Proceedings of the Special Session, Fifth Meeting of the PAHO Advisory Committee on Medical Research. Washington, D.C., June 1966.

52. Rorth, M., Nygaard, S.F. and Parving, H.H.: Red cell metabolism and oxygen affinity of healthy individuals during exposure to high altitude. In: Hemoglobin and Red Cell Structure and Function, edited by Brewer, G.J. New York, Plenum, 1972, p.631-655.

53. Roy, S.B. and Singh, I.: Acute Mountain Sickness in Himalayan Terrain: Clinical and Physiological Studies. ln: Biomedicine Problems of High Terrestrial Elevations. etited by Heqnahuer A.H. Natick, Mass. U.S.Army Research Institute of Environmental Medicine, 1967,p. 32-41.

54. Roy, S.B. 1972. Circulatory and Ventilatory effects of High Altitude Acclimatization and Deacclimatization of Indian Soldiers. Indian Council of Medical Research. New Delhi-India 55. Saltin, B., Grover, R.F., Blomqvist, L., Hartley, H. and Johnson, R.L. 1968. Maximal oxygen uptake and cardiac output after 2 weeks at 4,300 mm J. Appl, Physiol. 25:400-410.

55. Scherrer, U., Vollenweider, L. Delabays, A. et al. 1996. Inhaled nitric oxide for high-altitude pulmonary edema.N Engl J Med.; 334:624-629.

56. Shields, J.L., Hannon, J.P., Carlson, R.P., Chinn, K.S. K. and Evans, W. O. Pathophysiology of Acute Mountain Sicknes. In: Biomedicine Problems of High Terrestrial Elevations. Edited by Hegnauer A.H. Natick,Mass. US Army Research Institute of Environmental Medicine. 1967,p251-298.

57. Stainsby, W.N. and Otis, A.B. 1964. Blood flow, blood oxygen tension, oxygen uptake and oxygen transport in skeletal muscle. Am.J.Physiol.206:858-866.

58. Tenney, S.M., and Ou, L.C.: Some tissue factors in acclimatization to High Altitude. In: Biomedicine Problems of High Terrestrial Elevations. Proceedings of Symposium. U.S.Army Research of Environmental Medicine, Natick, Mass. 1967, p. 160-165.

59. West, J.B., Gill, M.B., Lahiri, S., Milledge, J.S., Pugh, L.G.C.E. and Ward, M.P. 1962. Arterial oxygen saturation during exercise at high altitude. J. Appl. Physiol.; 17:617-622.