1) La fisiología respiratoria de la altura ha sido estudiada desde la antigüedad, cuando los conquistadores describieron sus efectos en soldados. 2) A mayor altitud, la presión barométrica y la presión parcial de oxígeno inspiratorio disminuyen, lo que causa hipoxia hipobárica. 3) El cuerpo se adapta a la altura a través de la aclimatación, la adaptación y la adaptación evolutiva a largo plazo, lo que incluye cambios en la eritropoyes

1. Fisiologia Respiratoria de la
Altura
Dr. Antonio López

2. Historia….
• La primera evidencia escrita fue en 37 AC, cuando un
oficial chino describe en sus tropas “Big Headache
and Little Headache Mountains”.
• Durante la conquista de américa el padre José de
Acosta (1536), describe de lo sutil del aire que
enferma a hombre y animales
• Durante la guerra de China e India en 1962 a unos
5.000 m, India perdió más soldados por mal de
altura que en los combates (15% por EAPA)

3. Importancia
• 35 millones de personas en America Latina
viven en altitudes > 2.500 msnm.
• 80 millones en Asia.
• Prevalencia de enfermedades crónicas de la
altura e HAP es 5 – 10%.
• Mayor cantidad de viajes por trabajo, negocio,
turismo o deporte

4. La atmósfera
• Masa de gas que cubre toda la superficie de la
tierra; 10.000 km de espesor
• 80% de su masa en los primeros 15 km
• Composición:
– Nitrógeno (N2) 78,1%
– Oxígeno (O2) 20,9%
– Otros gases (Ar, Ne, He, CO2, H2O)
– Partículas suspendidas
– Contaminantes

5. Fisiologia Respiratoria
de la Altura

6. Cadena respiratoria
CENTRO
RESPIRATORIO
VIAS NERVIOSAS
FUELLE
TORACOPULMONAR
CIRCULACION
SANGUINEA
DIFUSION
TISULAR

7. Presiones O2
PO2
150
mmHg
PBO2
Aire atmosférico seco
PIO2
Aire traqueal
PEO2
Aire espirado
PAO2 Aire alveolar
100
mmHg
PaO2 Arterial
GRADIENTE ALVEOLO ARTERIAL
50
mmHg
PcO2 Capilar medio
PmO2
mitocondrias

8. UNIDAD ALVEOLO CAPILAR
DIFERENCIA ALVEOLOARTERIAL
DE OXIGENO
10 a 15 mmHg

9. FORMULA DE ECUACIÓN
ALVEOLAR
PA O2= {(PB - P H2O) X FIO2 } - ( PaCO2/R)

10. Fisiologia Respiratoria de la altura
• Desde la antigüedad se conocen los efectos de la
altura
• Marco Polo en viaje al Tibet (hace 25.000 años)
• Conquistadores de América en Los Andes (Hace
10.000 años)
• Siglo XIX Paul Bert, empezó a estudiar los efectos
de la altura y advirtió que los efectos perjudiciales
se debía a disminución de la presión atmosférica

11. 0,6
0,4
La disminución en la
presion barométrica y
la densidad del aire en
función de la altura
0,8
densidad
1,2 (g/l)
1,0
Mont Everest (8848 m)
9000
8000
7000
PB
6000
Mont Blanc (4807 m)
5000
4000
La Paz (3600 m)
3000
Mexico (2235 m)
2000
1000
760
100
0
0
200
25
300
50
400
75
500
100
PiO2 (mmHg)
600
PB (mmHg)
700
125
150

12. DEFINICION BIOLOGICA DE ALTURA
100
vida imposible ?
80
V02 max (% nm)
8848 m
60
Altura extrema
20
5500 m
Altura alta
vida permanente
imposible
40
0
Cima del
Everest
760700 600 500 400 300 200
PB (mmHg)
1 2 3 4 5 6 7 8 910
0
Altitude (km)
efectos en reposo
2000 m
Altura media
efectos en la performance
maxima
1000 m
Altura baja
ningún efecto

13. RANGO DE ALTITUDES
•
•
•
•
•
0 a 1.000
1.000 a 2.000
2.000 a 3.000
3.000 a 5.000
5.000 a 8.848
msn
msn
msn
msn
msn
Nivel del mar
Baja Altitud
Altitud moderada
Gran altitud
Altitud extrema

14. Areas con elevada altitud
Altiplano
3500 m 28%
4250 m 60%

15. Importante
• A partir de los 1.500 msnm ya hay cambios
fisiologicos y ocasionalmente enfermedades.

16. La presión barométrica es menor a
mayor altitud

17. Altura (m)
Presión
Barométrica
(mmHg)
PiO2
(mmHg)
Nivel de mar 760
149
1000 m
679
133
2000 m
603
117
3000 m
523
100
4000 m
475
90

18. Presion barometrica medida
Cochabamba
2500 m.
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda
JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota

19. Concentracion de O2 segun la altitud y
PB en diferentes ciudades de
Latinoamerica
Caracas
Mexico
Bogota
La Paz
Oroya (Peru)
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda
JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota

20. Composicion del gas alveolar
Nivel del mar
Bogota o Cochabamba
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda
JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota

21. Determinacion de gases arteriales
en Bogota - Cochabamba
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda
JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota

22. Presion arterial de O2 segun la altura
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda
JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota

23. Valores normales de gases PO2 y PCO2
Gases Sanguineos Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda
JF Patino 7ma edicion .Santa fe -Bogota

24. Curva de disociación de la
oxihemoglobina
Saturación de la hemoglobina (%)
100
ZONA SEGURA
80
Aumento del 2-3 DPG
Aumento del pH
Disminución del Tº
60
40
Desviación a la derecha
ZONA SEGURA
20
Presión de O2 (mm Hg )
20
40
60
80
100

25. 160
100
140
SaO2
90
120
Sa O2(%)
Presión parcial de oxígeno (mmHg)
PAO2 vs PaO2
PAO2
100
80
PaO2
60
40
80
70
60
20
|
|
|
|
|
50
2.000 4.000 6.000 8.000 10.000
Altitud (metros sobre nivel del mar)
Hackett,Roach,Sutton.High altitude medicine,1989

26. Reservas de oxígeno
Contenido de oxígeno
Reserva eritropoyética
Reserva respiratoria
Reserva
de flujo
Reserva
química
Reserva
capilar
Gasto cardíaco
Reserva
de sangre
v
Metcalfe & Dhindsa (1970)
Diferencia arteriovenosa
de oxígeno
a
Presión parcial de oxígeno

27. Reserva eritropoyética
• Incremento de hemoglobina y RBC circulantes
– A corto plazo por medio de una hemoconcentración
• Contracción esplácnica
• Incremento de diuresis
• Evapotranspiración asociada a hiperventilación
– A largo plazo por incremento de eritropoyesis (HIF EPO)
NORMOXIA
O2
Prolilhidroxilasa
VHL
Complejo Von Hippel-Lindau
OH
Ub
Ubiquitina
Degradación
HIF-1
Núcleo
HIPOXIA
Expresión de
genes
HREs
Genes diana
HREs
Hypoxia Responsive Elements

28. Señalización iniciada por HIF 1 A
• No sólo se trata de EPO, es la homeostasis del oxígeno:
Metabolismo
Proliferación/Supervivencia
HIF-1
Biología vascular
Hierro/Eritropoyesis
HIF1A es un factor de transcripción con dominios HLH-PAS encontrado en células
de mamíferos creciendo a concentraciones bajas de oxígeno. Juega un papel esencial en la
respuesta celular y sistémica a la hipoxia.
HIF1A es una de las clases de factores inducibles por hipoxia, una familia que incluye
HIF1A, HIF2A y HIF3A.

29. Reserva capilar
• Aumento de densidad capilar en los tejidos periféricos,
especialmente miocardio y músculo esquelético
– Autorregulación local:
• Reducción de resistencia periférica vasodilatación
arteriolar (NO, adenosina)
• Mayor tiempo de apertura de capilares
– Angiogénesis: capilares “de novo” (HIF
VEGF)
• A igual gasto cardíaco, el mayor flujo capilar aumenta la
extracción de oxígeno

30. Reserva química
• Cambio en la curva de afinidad Hb-O2
– Aumento de afinidad a nivel alveolar
• ↑2-3 DPG
• Efecto Haldane
– Disminución de afinidad a nivel periférico
• Efecto Bohr facilitado por acidificación tisular

31. Cambio en la curva de afinidad Hb-O2

32. Reserva circulatoria
• Reserva de flujo: Aumento del gasto cardíaco
• Incremento en frecuencia cardiaca
• A largo plazo: hipertrofia ventricular y elevación del volumen
sistólico
– Riesgo de edema pulmonar
• Reserva de sangre: Aumento de la irrigación
– Redistribución de flujo regional
– Modificación de las cualidades reológicas sanguíneas
• Menor agregabilidad eritrocitaria a nivel venoso
• Mayor deformabilidad eritrocitaria en la microcirculación
• Todo ello contribuye a aumentar el aporte periférico de oxígeno

33. Reserva respiratoria
• Incremento en la saturación arterial de oxígeno
– Ajuste óptimo de la razón ventilación/perfusión
• Este mecanismo es el más limitado de todos:
– La hipertensión pulmonar puede empeorar el intercambio por
exudación hacia el espacio alveolar lo que aumenta la barrera alveolocapilar
– El margen de aumento de SatO2 es muy pequeño a nivel del mar pero
puede resultar importante en altitud.
• También contribuye a aumentar la diferencia arteriovenosa de oxígeno

34. Respuesta a la altura
• 3 fases o etapas:
1. Aclimatación
2. Adaptación o ajuste
3. Adaptación evolutiva (genética).

35. Tiempo de adaptación a la altura
• Depende de la Altura, por ej:
• 2 semanas para 2300 mts.
• + 1 semana por cada 600 mts.

36. RESPUESTAS FISIOLOGICAS
1. ACLIMATACION:
Cambios fenotípicos que se desarrollan inmediatamente
al momento de llegar a la altura para disminuir los efectos
de la hipoxemia.
Reversibles.

37. ACLIMATACION
•
•
•
•
•
•
REPOSO
Hiperventilación
Aumento del gasto cardiaco
Perdida de volumen plasmático
Aumenta el 2,3 Difosfoglicerato en los eritrocitos
Poliglobulia (3 a 5 días).Más en las 2 primeras
semanas

38. Cambios en el equilibrio ácido – base
VM
pH
PCO2
0
1
2
HCO3
3
4
5
6
7
Días de estadía en la altura

39. RESPUESTAS FISIOLOGICAS
2. ADAPTACION o AJUSTE:
Desarrollo de ciertos mecanismos fisiológicos
que capacitan a las personas expuestas por
largo tiempo a la hipoxia para llevar una vida
cercana a la normal.
Reversibles

40. ADAPTACION o AJUSTE
• Poliglobulia (3 a 5 días).
• Más en las 2 primeras semanas y luego
disminuye.
• Aumenta la capacidad de difusión
• Aumenta densidad capilar de los órganos
sobretodo de los músculos.

41. Aclimatación y adaptación
Respuesta fisiológica a la altura

42. RESPUESTAS FISIOLOGICAS CRONICAS
3. ADAPTACION EVOLUTIVA (GENETICA) :
Desarrollo a lo largo de los siglos en las poblaciones
expuestas a la altura por muchas generaciones .
Irreversibles.

43. ADAPTACION EVOLUTIVA (GENETICA)
• El proceso de seleccion natural se desarrollo a
lo largo de 11.000 a 11.500 años en el
altiplano andino y 20.000 a 25.000 años en el
Tibet.
• La adaptacion genetica etiope 3.530 msnm en
el parque Nacional de las Montanas Semien
Gondar Norte es desconocida, sin hipoxemia
ni eritrocitosis.

44. Diferentes patrones de adaptacion a la hipoxia de las
grandes alturas comparando la presencia o ausencia de
eritrocitosis e hipoxemia arterial
Presion parcial de oxigeno Inspirado
Nivel del mar
Etiopia
Tibet
Los Andes
100%
64%
60%
60%
Hipoxemia
Arterial
+
+
Eritrocitosis
+
“Los habitantes de los Andes tomaron la ruta hematologica
y los del Tibet la ruta respiratoria”
….10 genes especiales que les permiten procesar el oxígeno
de modo diferente al común de los mortales y
tienen un nivel más alto de óxido nítrico…..

45. Habitante de Los Andes (Lago Titicaca)

46. …en función de la altitud
Fases de adaptation
a la alta altitud

47. CONSECUENCIAS
1.- Hipoxia Hipobárica
2.- Disminución de la Temperatura corporal
(6,5º C/ 1.000 metros)
3.- Aire seco que predispone a enfermedades irritativas
oculares y respiratorias .Deshidratación.
(2.000 msnm ↓50% y 4.000 msnm ↓ 75%)
4.- Aumenta la radiación ultravioleta incrementando el
riesgo de quemadura solares.
( ↑2 a 4%/100 metros hasta los 2.000 msnm y ↑ 1%
cada 100 metros)

48. Alteraciones en el SNC

49. Barometric Pressure (Pb) and Partial Pressure of Inspired Oxygen
(PiO2) in Blood Samples Obtained from Subjects Breathing Ambient Air
at Various Altitudes between London and the Summit of Mount Everest.

51. GSA a diferentes altitudes

52. Contenido arterial de oxígeno
• CaO2 = (1.34 x ctHb x SaO2) + (0.003 x PaO2)
donde:
•
•
•
•
CaO2 – Contenido arterial de oxígeno
ctHb – Contenido de Hemoglobina Total
SaO2 – Saturación de Oxígeno en sangre arterial
PaO2 – Presión parcial de oxígeno en sangre arterial
• Rango normal: 16-20 ml de O2 por cada 100
ml de sangre

53. RESPUESTAS METABOLICAS A LA ALTURA
•
•
•
•
•
•
Aumento de Catecolaminas
Aumento de Glucorticoides
Aumento de Hormona Antidiurética
Aumento de Hormona Tiroidea
Aumento del Glucagón
Aumento de la Insulina
• Disminución de la Aldosterona
• Disminución de la Renina