Hipoxia - Fisiología humana en la altura

Es la deficiencia de oxígeno en los tejidos que impide su fisiología normal. Sus causas son variadas. En la montaña, en un individuo sano, suele deberse a la altura, la llamamos hipoxia hipobárica (por ser debida a una baja presión atmosférica).

Por qué se produce hipoxia por baja presión atmosférica?

Para saberlo debemos conocer un poco de fisiología. Veamos esta vez el proceso desde el “cliente final”, la célula, hacia atrás. 

La célula, la unidad anatómica y funcional de los seres vivos, depende para sobrevivir de un flujo constante de oxígeno. También necesita que se elimine un producto de su metabolismo, el anhídrido carbónico. Ello se logra intercambiando los gases a nivel de los capilares, pequeños vasos con paredes delgadísimas que permiten el paso de los gases. Por los capilares circulan los glóbulos rojos que tienen un pigmento, la hemoglobina responsable de transportar el oxígeno en la sangre. La hemoglobina se une al oxígeno y lo entrega a la célula. El anhídrido carbónico, un gas muy difusible es transportado disuelto en la sangre sin necesidad de un transporte especializado. 

Los pulmones ponen en contacto (en sus pequeños sacos llamados alvéolos) al aire con la hemoglobina de los glóbulos rojos. Imaginemos a los glóbulos rojos como una flota  de camiones que pasa por la fábrica y se llena a nivel de los alvéolos de su carga. Si todo va bien los camiones salen prácticamente todos cargados. La eficiencia del plumón es de un 98%, por lo cual el 98% de los glóbulos rojos están cargados de oxígeno. Llamamos a eso la saturación de oxígeno. La medimos con un pequeño aparato de bajo peso y de precio accesible, el oximetro de pulso. 

Una saturación del 98% es normal a nivel del mar. Sin embargo a medida que subimos la presión que ejerce el oxígeno en el alvéolo cae. Al haber menos carga disponible los camiones salen parcialmente cargados. Cae la saturación de oxígeno. Llega menos oxígeno a la célula que comienza a tener dificultades.

El organismo apela a numerosos recursos para normalizar el aporte de oxígeno. Entre ellos aumenta la velocidad de circulación de los glóbulos rojos aumentando la frecuencia cardiaca (si bien hay camiones vacíos, al circular más en la unidad de tiempo se logra compensar la ineficiencia), aumenta la frecuencia de la respiración, aumenta la extracción de oxígeno por la célula etc. Si le dan tiempo (unas 2 semanas) aumenta el número de glóbulos rojos.

Es por ello que conocer la saturación de oxígeno en la sangre es de suma utilidad en los escaladores.

Si volvemos a  las capas fisiológicas de la atmósfera y la correlacionamos con la saturación veremos los siguientes valores.

• Zona indiferente: desde el nivel del mar hasta los 10,000 pies (3048 m): …... 98% a 90%
• Zona compensatoria: de 10,000 pies (3048 m) a 15,000 pies (4572 m):………..90% a 80%
• Zona de disturbios: 15,000 (4572 m) a 20,000 pies (6096 m):……………………..…80 a 70%
• Zona crítica: 20,000 (6096 m) a 30,000 pies (9144 m):…………………………………...70% a 60%

Esto es muy útil para saber donde nos encontramos situados fisiológicamente; en principio basta con mirar el oxímetro y correlacionarlo con la tabla. La lectura con el oxímetro debe hacerse con precisión, sin que existan factores que dificulten la circulación en los dedos (usualmente el lugar de lectura) tales como anillos, sogas enrolladas y frío. También hay que repetir las lecturas varias veces a distintas alturas y tratar de determinar el rango de saturación individual a las distintas alturas, tanto en reposo como en ejercicio. Una caída manifiesta en la saturación a una altura estacionaria debe considerarse un signo de alarma.

Hay que tener presente que individuos bien aclimatados, (en especial nacidos en altura que han desarrollado cambios evolutivos y los escaladores profesionales de los 8000 que han desarrollado cambios adaptativos) pueden tolerar saturaciones mucho más bajas, en algunos casos extremos cercanas al 50%. El mecanismo de compensación adaptativo está basado en la capacidad de aumentar a frecuencia respiratoria y lavar el anhídrido carbónico. Esto genera una alcalosis que puede aumentar la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.

Tanto aquellos que han desarrollado cambios adaptativos como los que han hecho cambios evolutivos tienen limitaciones por arriba de los 6000 m. A partir de allí los mecanismos de compensación solo prolongan la sobrevida, pero no permiten una permanencia prolongada. El organismo empieza inexorablemente a deteriorarse, cuanto más alto, más rápidamente.

Hay algunas situaciones de las cuales la saturación no nos informa. Si estamos anémicos, p. ej. Es decir tenemos pocos glóbulos rojos, estos pueden estar saturados a nivel normal y así expresarlo el oximetro. Sin embargo al haber pocos glóbulos rojos es poco el oxígeno que se transporta y la célula puede sufrir hipoxia con una saturación normal. 

Otra causa de hipoxia que hay que tener en cuenta es la intoxicación por monóxido de carbono, (algo que puede ocurrir por ejemplo al cocinar en una carpa cerrada); la hemoglobina de los glóbulos rojos “prefiere” el monóxido de carbono y se liga a él, aun estando presente en pequeñas cantidades. No hace falta estar muy grave para perjudicarse con ella. Un pequeño porcentaje de hemoglobina inútil (ligada al monóxido de carbono) puede hacer una gran diferencia cuando se exige el organismo hasta su límite. Esto se da también en los fumadores (y conductores de vehículos con mala ventilación), quienes al aspirar monóxido de carbono en forma habitual se van intoxicando en forma crónica. Tienen así parte de su hemoglobina ligada a monóxido de carbono lo que genera que tienden a adaptarse peor a la altura. Su organismo, por así decirlo, esta fisiológicamente “mas alto” que otro de un no fumador, a pesar de estar ambos a la misma altura a nivel del mar. Fumar es una gran desventaja para el que piensa exponerse a grandes alturas. Un escalador puede sentirse más débil en relación a lo que estuvo con un esfuerzo similar realizado a igual altura en el pasado reciente. A veces la explicación puede estar en el mal escape del vehículo que lo llevo hasta allí.

Por qué la administración de oxígeno mejora los signos de hipoxia? La respuesta puede parecer obvia, si le falta oxígeno le damos oxígeno. Esto es correcto, pero vale la pena detenerse un poco más en este concepto.

El aparato respiratorio y el circulatorio están al servicio del cliente final, la célula. Deben llevarle oxígeno y nutrientes, siendo el oxígeno un suministro mas critico que los nutrientes. La célula no acumula oxígeno. Volvamos a ver este proceso ahora desde el oxígeno presente en el aire que respiramos hasta que llega la célula. El aire tiene un 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno, y 1% de gases raros (argón, CO2, hidrógeno, neón, helio) en pequeños porcentajes. El nitrógeno, a pesar de ser el mayor constituyente del aire es inerte para este proceso. Los gases difunden de acuerdo a la presión de cada gas. Quiero decir que cada uno trabaja por separado. Así el oxígeno tiene una presión que denominamos presión parcial acorde a la presión total atmosférica multiplicado por su porcentaje. Su porcentaje es constante en la tropósfera: 21 %; lo que cambia es la presión atmosférica cuando ascendemos. A nivel del mar la presión parcial de oxígeno es: 760 mm X 21% = 159,6 mm Hg., eso es lo que respiro ahora, sentado mientras escribo a nivel del mar. La  presión que “hace fuerza” para entrar a la sangre difundiendo a través de la membrana delgada del alvéolo. Al alvéolo no llegan los 159, 6 mm HG, sino un poco menos ya que hay vapor de agua y anhídrido carbónico. Llega una presión parcial de oxígeno aproximadamente de 103, lo que alcanza perfectamente para difundir y “cargar” a casi todos los glóbulos rojos con oxígeno. Pero al elevarnos y disminuir la presión atmosférica las cosas cambian para mal. A 3048 m (10000 pies) la presión atmosférica baja a 523 mm Hg y por lo tanto la presión parcial de oxígeno en el aire inspirado baja; haciendo el mismo calculo que antes esta vez con una presión atmosférica menor: 523 X 21% = 109,83.  Al alvéolo llegan aproximadamente 61,  lo cual ya es insuficiente para saturar la hemoglobina. El oxímetro nos lo hará saber. El cuerpo también.

Si administramos oxígeno lo que en realidad estamos haciendo es  aumentar el porcentaje del mismo en el aire inspirado; llamamos al porcentaje de oxígeno inspirado "fracción inspirada de oxígeno”. Si la subimos de 21%  (la concentración normal en el aire) a 30%  la situación mejora, la presión parcial de oxígeno en el aire inspirado sube a 157 mm Hg, casi la misma que a la del nivel del mar.

Los escaladores del Everest suelen llevar un equipo  de oxígeno que suministra flujos variables, entre 1 a 4 litros por minuto con incrementos de ¼ litro. Al aumentar el flujo aumenta el % del mismo en el aire inspirado. Esto tiene un límite pues aun respirando oxígeno al 100%, algo técnicamente muy difícil de conseguir y a la larga tóxico, la presión atmosférica puede ser tan baja que el 100% de muy poco es eso, demasiado poco (ver cuadro adjunto). 

No todas las células son igualmente susceptibles a la hipoxia. Cuanto más especializadas, más sensibles. Las neuronas, son extremadamente sensibles. La hipoxia prolongada puede matarlas. M. Regard  (1998) del Hospital Universitario de Zúrich estudió a 8 escaladores de clase mundial que habían escalado montañas de más de 8500 mts. sin oxígeno suplementario. Efectuó tests neurofisiológicos y concluyó que 5 tenían una moderada disminución en la concentración, la memoria a corto plazo y la capacidad de variar conceptos y controlar los errores. No encontraron otros defectos, lo cual los hizo pensar que el daño se situaba a nivel de estructuras cerebrales a nivel bifronto-temporo-limbico. La exposición repetida a gran altitud puede causar trastornos cognitivos persistentes. Esto fue en escaladores exitosos, distinto y peor es sin duda en aquellos que han tenido dificultades durante su escalada. Todo esto es necesario conocerlo para tomar una decisión ilustrada.