CLIMA

EFECTOS RESPIRATORIOS EN EL HUMANO POR LA ALTITUD

Efectos de la altitud en los humanos

La altura afecta fuertemente a los humanos El porcentaje en que se satura la hemoglobina con oxígeno determina el contenido de oxígeno en nuestra sangre. Cuando el cuerpo alcanza cerca de 2.100 metros sobre el nivel de mar, la saturación de la oxihemoglobina comienza a disminuir drásticamente. Sin embargo, el cuerpo humano posee adaptaciones a corto y largo plazo que le permiten compensar, en forma parcial, la falta de oxígeno. Los atletas utilizan estas adaptaciones para mejorar su rendimiento. Existe un límite para la adaptación: los montañistas se refieren a las altitudes superiores a los 8.000 metros como la “zona de la muerte”, donde ningún cuerpo humano puede aclimatarse.

Efectos en función de la altitud

El cuerpo humano funciona mejor a nivel nuclear (nivel del mar) donde la presión atmosférica es 101.325 Pa o 1013,25 milibares (o 1 atm, por definición). La concentración de oxígeno (O2) en el aire a nivel del mar es de 20,9% por lo que la presión parcial del O2(PO2) es de 21,2 kPa. En individuos sanos, esto satura la hemoglobina, el pigmento rojo que captura el oxígeno en los eritrocitos de la sangre.

La presión atmosférica decrece exponencialmente con la altitud mientras que la fracción de O2 se mantiene constante por cerca de 100 Km, entonces la PO2 también decrece exponencialmente con la altitud. Es cerca de la mitad de los valores de nivel del mar a 5000 metros, la altitud del campamento base del Monte Everest, y solo un tercio a 8848 m, en la cumbre del Monte Everest. Cuando la PO2 cae, el cuerpo responde con aclimatación a la altitud.

La medicina de montaña reconoce tres regiones que reflejan el decrecimiento en la cantidad de oxígeno en la atmósfera:

Gran altitud = 1500-3500 metros

Muy alta altitud = 3500-5500 metros

Extrema altitud = por encima de 5500 metros

Viajar a estas regiones de grandes altitudes puede significar problemas médicos, desde pequeños síntomas de mal de montaña al potencialmente fatal edema pulmonar de altitud (HAPE) y edema cerebral de altitud (HACE). A más alta altitud, más alto es el riesgo.

Humanos han sobrevivido por 2 años a 5.950 m (475 milibar de presión atmosférica), que parece estar cerca de los límites de permanencia tolerable a esta altísima altitud. A extremas altitudes, por encima de 7500 m (383 milibar de presión atmosférica), dormir se vuelve dificultoso, y digerir la comida casi imposible, y el riesgo de HAPE o HACE se incrementan enormemente.

Aclimatación a la altitud

El cuerpo humano puede adaptarse a la altitud mediante una aclimatación inmediata o a largo plazo. A gran altitud y por un corto periodo la falta de oxígeno es detectada por los cuerpos carotideos, y causa el incremento del ritmo respiratorio (llamado hiperventilación). De este modo se produce una alcalosis respiratoria, que inhibe el centro respiratorio mejorando su ritmo, tal y como lo requiere el cuerpo. La incapacidad de incrementar el ritmo respiratorio causa una respuesta inadecuada del cuerpo carotideo, afecciones pulmonares o problemas renales.

A gran altitud el corazón late más rápido; el volumen sistólico (volumen de sangre bombeado por un ventrículo) decrece ligeramente y las funciones no esenciales del cuerpo son suprimidas. La digestión se vuelve menos eficiente debido que el cuerpo suprime el sistema digestivo en favor de incrementar las reservas del sistema cardiorrespiratorio.

Sin embargo, una aclimatación completa requiere días o incluso semanas. Gradualmente el cuerpo compensa la alcalosis respiratoria por medio de la excreción renal de bicarbonato, permitiendo una adecuada respiración que provee oxígeno sin el riesgo de una alcalosis. Se tardan cerca de 4 días a cualquier altitud dada y es mucho mayor con la acetazolamida. A veces el cuerpo reduce la producción de lactato (porque bajar el consumo de glucosa reduce la producción de lactato), decrece el volumen de plasma, se incrementan los hematocritos (policitemia), se incrementa la masa de los eritrocitos, una mayor concentración de capilares sanguíneos en los tejidos del músculo esquelético, se incrementa la mioglobina, las mitocondrias, la concentración de enzimas aeróbicas, el ácido 2,3 bifosfatoglicerato, vasoconstricción pulmonar hipoxia, e hipertrofia ventricular derecha.

Una adaptación hematológica completa a una gran altitud se consigue cuando el incremento de eritrocitos llega a su clímax y se detiene. Después de esto, la persona situada en altitudes extremas (5500 m) es capaz de realizar actividades físicas como si estuviera a nivel del mar. El periodo de completa adaptación se calcula multiplicando la altitud en kilómetros por 11.4 días. Por ejemplo para adaptarse a 4000 m de altitud se requieren aproximadamente 46 días. De cualquier modo, ningún periodo de adaptación permite a humanos vivir permanentemente por encima de los 5950 m.

Altitud y rendimiento atlético

Para atletas, la gran altitud produce dos efectos contradictorios en el rendimiento. Para eventos explosivos (carreras de hasta 400 metros, salto en largo, salto triple) la reducción en la presión atmosférica significa que hay menos resistencia de la atmósfera y el desempeño del atleta generalmente será mejor a gran altitud. Para eventos de resistencia (carreras de 5000 metros o más) el efecto predominante es la reducción del oxígeno, lo que generalmente reduce el rendimiento del atleta a gran altitud. Organizaciones deportivas reconocen el efecto de la altitud en el desempeño: la Asociación Internacional de Federaciones de Atletismo (IAAF), por ejemplo, han descartado que los resultados logrados a una altitud mayor a 1000 metros sean aprobados para fines de registro.

Los atletas pueden tomar ventaja de la climatización a la altitud para incrementar el rendimiento. Los mismos cambios que ayudan al cuerpo hacer frente a la gran altitud incrementan el rendimiento al volver al nivel del mar. De cualquier modo, esto no siempre es el caso. Los efectos de climatización positiva serán negados por los efectos de desentrenamiento, ya que los atletas no pueden entrenar con la misma intensidad a grandes altitudes que al nivel del mar.

Esto da origen al desarrollo de la modalidad de entrenamiento llamada “Vive-alto, entrena-bajo” donde el atleta usa muchas horas del día descansando o durmiendo a una alta altitud, pero realiza una parte o todo su entrenamiento a baja altitud. Una serie de estudios realizados en Utah comenzados los años 1990 por los investigadores Ben Levine, Jim Stray-Gundersen, y otros, mostró significativas ganancias en los rendimientos de los atletas que seguían ese protocolo por varias semanas. Otros estudios han demostrado ganancias en el rendimiento por meramente hacer algunas sesiones de ejercicio en altitud y aun así vivir al nivel del mar.

Los efectos de la mejora en el rendimiento en entrenamientos de altitud podrían deberse al incremento de Eritrocitos en la sangre, entrenamientos más eficientes, o cambios en la fisiología del músculo, sin embargo debido a la exposición a menores concentraciones de oxigeno por periodos prolongados, la altitud modifica la forma en la que el individuo toma decisiones, la percepción visual y la interacción social general

 

Aumento de la ventilación pulmonar

Existen unos quimiorreceptores sensibles a la menor presión de oxígeno que están localizados en el arco aórtico y la bifurcación de las arterias carótidas en el cuello. Cualquier reducción significativa de la PO2 arterial estimula progresivamente estos quimiorreceptores hasta un máximo del 65%. Esto estimula el proceso de hiperventilación con el que el organismo trata de acercar la concentración de oxígeno alveolar a la necesaria para su distribución.

Esta hiperventilación produce una eliminación de grandes cantidades de dióxido de carbono, lo que reduce la presión de este gas y aumenta el pH de los líquidos corporales. Este aumento del pH se da ya que la mayor parte de este dióxido de carbono se lleva en forma de ácido carbónico que se ioniza fácilmente a H+ y HCO3-, que luego son transportados a los pulmones por la circulación venosa. En los capilares pulmonares el dióxido de carbono y el agua se forman de nuevo y se difunden a través de los alvéolos. Para paliar esta alcalosis y desequilibrio ácido-base los riñones excretan la base (HCO3-) por los túbulos renales Estos cambios inhiben el centro respiratorio en contraposición de la estimulación hipoxia. Sin embargo, ahí entra el proceso de aclimatación ya explicado, porque a partir de los cinco días, aproximadamente, esta inhibición del centro respiratorio desaparece, volviendo la estimulación de los quimiorreceptores a su normalidad.

Algunos alpinistas responden con un fuerte impulso ventilatorio hipóxico, por lo que pueden realizar mejores ejercicios a alturas extremas y pueden llegar a una mayor altura que otros individuos en los que no se produce una respuesta tan intensa cuando la PO2 es baja a nivel ambiental.

Conclusión: En final de todo lo anteriormente dicho el clima puede afectar al sistema respiratorio humano de una forma tan letal que puede llegar hasta ser mortal. Afecta tanto el rendimiento como la frecuencia de respiración, en grandes altitudes el ser humano se puede ver incapaz de respirar. Como efectos futuros el humano puede tener problemas respiratorios relacionados con el pulmón y la fuentes respiratorias externashumanas