Transporte de Oxígeno durante el ejercicio Submáximo en Estado Estable, en Hipoxia Crónica

LA ACLIMATACION a altitudes moderadas de 3.000 a 4.000 m involucra
adaptaciones en el transporte de O₂, particularmente durante el
ejercicio, que son poco comprendidas. Por ejemplo, los incrementos en la
concentración de hemoglobina y la saturación de O₂, arterial son
compensados por reducciones en el volumen minuto cardíaco y volumen sistólico (VS)
(2, 5, 7, 13, 15, 18, 24, 29, 30). El resultado neto es que el transporte de O₂
durante el ejercicio submáximo no se incrementa con la aclimatación. Similares
hallazgos fueron obtenidos con estudios en flujo sanguíneo coronario en el
ejercicio a 3.100 m (7), como también en estudios del flujo sanguíneo del
miembro en ejercicio a 4.300 m (3). Uno de los conceptos difundidos en todos
esos estudios de aclimatación es que la reducción en el flujo sanguíneo actúa
para mantener un nivel constante de transporte de O₂.

Se creía que las reducciones en el volumen minuto cardíaco y en el flujo
sanguíneo a las piernas (FSP) eran el resultado de una reducción en el volumen
plasmático, observada en la altitud (1,2). Esa explicación no es consistente con
los hallazgos de diversos estudios que fallaron en demostrar un incremento en el
volumen minuto cardíaco, a pesar de la manipulación del volumen plasmático (2,
13). Adicionalmente, los residentes en altitud moderada, en el largo plazo,
demostraron tener un incremento en el volumen minuto cardíaco luego de 10 días a
nivel del mar (NM), a pesar de los cambios insignificantes en el volumen
sanguíneo total (12). Por lo tanto, los mecanismos adicionales, o ajenos al
volumen sanguíneo, pueden ser importantes en la modulación del flujo sanguíneo
con la aclimatación (3, 29).

Las mediciones de la presión arterial sistémica media y la resistencia
vascular sistémica durante el ejercicio demostraron elevaciones significativas
con la residencia en altitud elevada (3, 7, 24, 29, 30). La causa de esas
elevaciones no ha sido determinada, pero la actividad elevada del sistema
nervioso simpático, lo que es sugerido por los niveles incrementados de
norepinefrina (NE) en plasma (21), puede tener un rol importante. La
vasoconstricción arterial, mediada simpáticamente, podría resultar en
reducciones tanto del flujo sanguíneo local como del sistémico, previniendo así
un incremento en el transporte de O₂ con la aclimatación, a pesar de
la mejoría en el contenido de O₂ arterial.

El propósito de este estudio fue investigar el efecto de la aclimatación a
4.300 m sobre el transporte de oxígeno, a todo el cuerpo, y a las piernas,
durante el ejercicio en estado estable más prolongado. Adicionalmente, se
determinaron la importancia relativa del volumen sanguíneo y la resistencia
vascular arterial en las adaptaciones del flujo sanguíneo a la hipoxia crónica.

Las mediciones de volumen minuto cardíaco, FSP, la oxigenación sanguínea
arterial y venosa, y la presión sanguínea arterial, fueron hechas en reposo y
durante un esfuerzo de ejercicio en estado estable de 45 min., al mismo nivel
absoluto de consumo de O₂ (VO₂) corporal total a NM,
inmediatamente sobre la llegada a una altitud de 4.300 m, y luego de una
residencia de 21 días en esa altitud. Fue estimado el volumen sanguíneo bajo
condiciones de reposo a NM, y luego de una exposición aguda y crónica a la
altitud. Finalmente, se obtuvieron los niveles de NE en plasma para evaluar la
relación potencial entre la actividad nerviosa simpática elevada y las
respuestas circulatorias durante el ejercicio con aclimatación.

METODOS

Las mediciones fueron hechas en reposo y durante el ejercicio en estado
estable, en tanto los sujetos respiraban aire ambiente a NM [presión barométrica
751 Torr, PO₂ inspirado (PI02)148 Torr], dentro de las cuatro horas
de llegada a los 4.300 m (PB 463 Torr, PI 02 87 Torr), y luego de 21 días de
residencia en la altitud (PB 461 Torr, PI 02 87 Torr). Los estudios a altitud
elevada comenzaron 4 semanas luego de aquellos ejecutados a NM. Los sujetos
fueron transportados por aire del NM a Denver Colorado y durmieron a una altura
de 1.954 m (Manitou Springs) la noche anterior al ascenso a 4.300 m. La llegada
de los sujetos a la altitud fue periodizada de manera que los sujetos fueran
estudiados inmediatamente a su llegada, y luego de un periodo equivalente de
residencia en la altitud. Los niveles a NM fueron realizados en el Centro
Clínico de Investigación Geriátrica y Educación del Centro Médico de
Administración de Veteranos de Palo Alto, en tanto los estudios de altitud
fueron realizados en el Laboratorio de Investigación Maher Memorial de la Armada
de los Estados Unidos en la cima del pico Pikes, Colorado (4.300 m PB 463 Torr).
El diseño fue hecho para realizar mediciones durante hipoxia a altitud elevada,
antes y después de la aclimatación, y para ser comparados con estudios durante
normoxia a NM.

Sujetos

Siete individuos masculinos dieron su consentimiento informado para la
participación en el estudio de investigación aprobado por los Comites de Sujetos
Humanos de Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Colorado,
Universidad de Stanford, Universidad de California, Berkeley y Armada de los
Estados Unidos. Los sujetos promediaron 23 ±2 (SE) años de edad, 72.0 ± 1.6 kg
de peso corporal y 11,7 de grasa corporal (determinado por pesaje hidrostático);
todos fueron residentes cercanos al NM sin exposición reciente a la altitud.
Solo uno de los sujetos estuvo involucrado en entrenamiento regular de
resistencia, pero 61 no entrenó vigorosamente por ≥ 1 mes previo al comienzo de
la fase de NM.

Dieta

Se controló la ingesta de alimentos a NM y en la altitud, con una fórmula
alimenticia y de dieta provista en cantidades suficientes para cubrir los
requerimientos de energía medidos. Se exigió el compromiso con el régimen de
dieta y la ingesta de fluidos en la altitud, promediando 4.854 ± 447 ml/ día. El
peso corporal fue 72.0 ± 1.6 kg a NM, 73,4 ± 1.8 kg a la llegada a los 4.300 m,
y 71 ± 1.8 kg luego de 21 días a altitud elevada.

Máximo consumo de oxígeno (VO₂ máx)

El VO₂ máx fue determinado por el uso de un protocolo de ejercicio
progresivo sobre una bicicleta ergométrica para determinar la intensidad de
ejercicio a ser usada durante el estudio de ejercicio submáximo en estado
estable. La carga de trabajo fue incrementada en 25 W cada 2 min., hasta la
imposibilidad del sujeto para continuar, a pesar del fuerte aliento verbal. El
VO₂máx fue el valor obtenido cuando un aumento de intensidad de 25 W
en el ejercicio no resultó en ningún incremento adicional en el VO₂
(por ej., un descenso, o sin cambios, o un incremento < 150 ml/min.). Esto resultó en un «plateau» (meseta) en el VO₂ en la mayoría de los
sujetos. Las mediciones fueron hechas luego de un test de familiarización
inicial en dos días separados a NM, y en los días 5, 7 y 18 a 4.300 m respirando
aire ambiente.

Los sujetos ejercitaron en una bicicleta ergométrica Warren Collins a pedal
con freno electrónico, calibrada precisamente para la carga de trabajo. El
intercambio respiratorio de gases fue medido «on-line» utilizando técnicas
standard de circuito abierto (analizadores AMETEK S-3A O₂, Beckman LB-2
CO₂, transductor de presión Validyne MP 45 y Neumotacógrafo Fleisch
N° 3). Esas mediciones fueron utilizadas para calcular VO₂ producción
de CO₂ (VCO₂) y ventilación por minuto (VE). El mismo
equipamiento fue utilizado para todos los estudios de ejercicio a NM y a altitud
elevada.

Ejercicio en estado estable

Se eligió una carga de trabajo submáxima para producir un VO₂ que
fuese el 50% del VO₂máx a NM. Ese mismo VO₂ absoluto fue
utilizado para todos los estudios en estado estable a NM, en ascenso agudo a
4.300 m, y luego de 21 días de residencia en la altitud. Debido a que el VO₂máx
no cambió entre unos pocos días de la llegada y 18 días de residencia en la
altitud, esa carga de trabajo representó el mismo % VO₂máx para ambos
estudios en la altitud, pero fue una carga de trabajo relativamente mayor,
comparado con NM.
Las mediciones en reposo fueron hechas estando los sujetos sentados quietos en
una silla por 1 hora, luego de que toda la instrumentación fue completada. Los
sujetos entonces fueron sentados en una bicicleta ergométrica, y ejercitaron por
45 min. Varias mediciones, como fue descripto anteriormente, fueron hechas luego
de 5,15, 30 y 45 min., de ejercicio. Todos los sujetos estuvieron capacitados
para completar 45 min., de ejercicio a NM, y luego de 21 días en la altitud. Dos
sujetos estuvieron capacitados para ejercitar solo por 30 min., a la llegada a
la altura.

Cateterizaci6n femoral arterial y venosa

Luego del uso de anestesia local Xylocaína, la arteria femoral y su vena en
la misma pierna fueron canalizadas por el uso de técnicas percutáneas standard,
tal fue descripto anteriormente (3). Un catéter de 23 cm., 5-Fr (North American
Medical Instrument, modelo 91100900) fue ubicado en la aorta abdominal distal.
Un catéter 6-Fr de termodilución venosa (American Edwards Laboratories, modelo
93-135-6F) fue pasado a través de la vaina de la vena femoral para posicionar su
punta en la vena iliaca – 13 cm., de la piel. Ambos catéteres fueron asegurados
por una sutura en la piel y una venda elástica envuelta en el muslo superior y
la cintura, sobre el punto de inserción. Las porciones externas de ambos
catéteres fueron dirigidas lateralmente a lo largo del muslo para permitir el
acceso al muestreo durante el ejercicio. No hubo complicaciones significativas
en el procedimiento. Se utilizaron piernas alternadas para cada período de
evaluación.

Mediciones sanguíneas

Las muestras de sangre arterial y venosa de la pierna fueron extraídas
simultáneamente, en condiciones anaeróbicas, durante 5 seg cuando el VO₂
alcanzó el estado estable, en reposo, y a 5, 15, 30 y 45 min., durante el
ejercicio. Las muestras de sangre fueron inmediatamente preservadas en hielo y
fueron analizadas dentro de los 30 min., para obtener PO 21 PCO₂ y pH
(ABL 300, Radiometer Copenhagen). El contenido de oxígeno, la saturación de
oxígeno y la concentración de hemoglobina (Hb) fueron medidas independientemente
en cada muestra de sangre (Hemoxímetro OSM 3, Radiometer Copenhagen), y el
Hematocrito (Hct) arterial fue determinado por el método de microhematocrito.
Las temperaturas medidas en el termistor de la punta del catéter fueron
utilizadas para corregir la tensión del gas sanguíneo a temperatura «in vivo».

La sangre arterial también fue obtenida en reposo, y luego de 15, 30 y 45
min., de ejercicio por la determinación de niveles de Norepinefrina (NE) en
plasma. Esas muestras fueron analizadas con una técnica de cromatografía líquida
(10).

Mediciones hemodinámicas

La frecuencia cardíaca fue determinada por monitoreo electrocardiográfico
simple en una impresora Soltec (modelo 8K22, Sun Valley, CA). La presi6n de la
arteria aórtica abdominal distal fue monitoreada en reposo, y a lo largo del
ejercicio con un transductor lleno de fluido (Statham, modelo 23 DB) calibrado a
presión cero a 5 cm., debajo del ángulo esternal (9), con impresiones fásicas en
la impresora Soltec.

Luego de la extracción de muestras en reposo y durante el ejercicio, se
determinó el volumen minuto cardíaco por la técnica de dilución de tintura verde
lndocyanina, con la inyección de un bolo de tintura dentro de la vena iliaca y
muestreo continuo de sangre arterial femoral a través de una célula
espectrofotométrica (densitómetro y cuvette Waters D-402A, Rochester, MN) para
generar una curva indicadora de dilución en la impresora. Las mediciones fueron
hechas en reposo; y a 5, 15, 30 y 45 min., de ejercicio. La validez de cada
medición fue determinada tanto por la morfología de la curva como por la
consistencia del esfuerzo, a lo largo de la misma carga de ejercicio. Si la
morfología de la curva era considerada atípica, la determinación del volumen
minuto cardíaco era repetida volviendo a cero el espectrofotómetro para detectar
cualquier tintura residual de la primera inyección. Fue utilizado un volumen de
0.75 ml de tintura para los estudios a NM y en la llegada a la altitud, en tanto
la cantidad fue reducida en 0.5 ml para el estudio luego de la aclimatación
(porque las curvas fueron mayores debido a la declinación en el volumen minuto
cardíaco). El volumen minuto cardíaco fue determinado a partir de esas curvas
por la f6rmula standard:

Volumen Minuto Cardfaco = 1 x 60 s/min/A x factor cal, donde: 1 es indicador
de concentración, A es el área de la curva, y el factor cal esta determinado de
la curva standard de tintura verde en la sangre del sujeto individual (19). Fue
utilizado el método Hamilton para evaluar la porción descendente de la curva
antes de la recirculación (11).

Luego de tomar las muestras de sangre, se estimó el flujo sanguíneo de la
vena iliaca desde la inyección de un bolo de 10 ml de solución salina
esterilizada, enfriada a cerca de 0° C, a través de un Set 11(Modelo 93-520 de
American Edwards Laboratories) por la técnica de termodilución utilizando una
computadora de volumen minuto cardíaco (American Edwards Laboratories modelo
9520). Las mediciones fueron hechas por triplicado, en reposo y durante cada
periodo de muestreo, durante el ejercicio. La validez de las mediciones fue
determinada obteniendo en la impresora Soltec curvas morfológicas de
termodilución apropiadas con cada determinación. La validez y precauciones
utilizadas con esta técnica fueron descriptas previamente (3, 28).

Variables hemodinámicas derivadas

El VS fue calculado dividiendo el volumen minuto cardíaco por la frecuencia
cardíaca. La resistencia vascular sistémica file determinada dividiendo la
tensión arterial media (TAM) por el volumen minuto cardíaco, en tanto la
resistencia vascular de la pierna fue obtenida dividiendo TAM por FSP. Los
valores de resistencia son expresados como unidades de resistencia periférica (Torr/l.
min). La conductividad vascular de la pierna fue determinada dividiendo FSP por
TAM. El transporte o distribución de O₂ corporal total fue el
producto del volumen minuto cardíaco x contenido de O, arterial, en tanto el
transporte de O₂ de la pierna fue el producto del flujo sanguíneo de
la pierna x contenido de O₂ arterial.

Mediciones de volumen sanguíneo

El volumen sanguíneo fue determinado por el uso de una técnica modificada de
reinspiración de monóxido de carbono (CO). Este método se impuso teniendo que
reinspirar el sujeto una mezcla de 6 a 8 litros de gas que contenga > 40 % de O₂
en N2, con un absorbente de CO₂ ubicado en la línea de inspiración.
Las muestras de sangre venosa fueron obtenidas 5 min antes y 10 min después de
la introducción de un volumen conocido de CO en el circuito de reinspiración. El
Hematocrito fue medido inmediatamente después, y las muestras fueron almacenadas
a 4° C para la medición subsecuente de Hemoglobina y Carboxihemoglobina total (HbCO).
Todas las mediciones fueron hechas por un investigador (TED). La HbCO fue medida
por el uso de una técnica cromatográfica descripta previamente (4). EI volumen
sanguíneo total fue calculado por la fórmula:

VS = (VCO stpd /  CO / HbS) / [Hb]c

donde: VS es el volumen sanguíneo total; VCO stpd es el volumen de monóxido
de carbono (stpd) introducido dentro del circuito de reinspiración; 0 CO / Hb,
es el cambio en HbCO expresado en mililitros stpd por gramo de hemoglobina; y [Hb],
es la concentración total de hemoglobina por mililitro de sangre entera. El
volumen de eritrocitos (GR) fue obtenido multiplicando el volumen conocido por
el Hematocrito post-CO. El volumen plasmático fue obtenido sustrayendo el
volumen GR del volumen sanguíneo total. Los volumenes sanguíneos obtenidos por
esta técnica en nuestro laboratorio estuvieron dentro del 3-6 % de los valores
obtenidos por el método de GR marcados con Tecnecio 99 (99Tc). Mediciones
repetidas con el uso de la técnica de reinspiración de CO en cinco sujetos
revelaron que las mediciones fueron reproducibles dentro de 4.8 ± 0.9 % para el
volumen sanguíneo total, 5.6 ± 0.9 % para el volumen de GR, y 2.4 ± 7 % para el
volumen plasmático. Todas las mediciones de volumen sanguíneo fueron obtenidas
un día antes de la ejecución del estudio de ejercicio en estado estable para
minimizar todo efecto del muestreo de sangre durante esos estudios sobre la
determinación del volumen sanguíneo. Las mediciones de volumen sanguíneo fueron
obtenidas a NM y en el día 18 de residencia a 4.300 m. El volumen sanguíneo no
fue directamente medido a la llegada a la altitud debido a la urgencia por
realizar el estudio de ejercicio hemodinámico, y la preocupación por la
influencia del CO sobre la performance del ejercicio. A la llegada, el volumen
sanguíneo fue estimado por el cambio en el Hematocrito comparado con NM,
asumiendo que todos los cambios en el volumen sanguíneo estuvieron relacionados
con los efectos del volumen plasmático.

Estadística

Los valores están expresados como medias ± ES (Error Standard) en el texto,
en tablas y figuras. Se utilizo un análisis de variancia (ANOVA) a dos vías,
tanto con el test de Student-Newman-Keuls (SNK) como con el de comparación
múltiple Scheffe, para determinar diferencias entre períodos de evaluación, así
como también diferencias entre varios momentos durante el ejercicio. P <0.05 fue considerado un valor estadísticamente significativo.

RESULTADOS

El VO₂, máx fue 3.549 ± 89 ml/min a NM, 2.694 ± 86 ml/min (76 ±2 %
del, VO₂máx a NM) en el día 5 (PP5), 2.679 ± 93 ml/min (75 ± l % del
VO, I X a NM) en el día 7, y 2.719 ± 79 ml/min (77 ± 1 % del VO₂máx a
NM) en el día 18 a 4.300 m. Por lo tanto, no hubo diferencias en el VO₂máx
a 4.300 m. Por diseño, el VO₂ fue mantenido a nivel constante durante
el ejercicio submáximo a NM, y a4.300 m de altura, siendo 1.804 ± 27 ml/min (51
± 1 % del VO₂máx) a una intensidad de trabajo de 101 ± 3 W, 1.817 ±
61 ml/min (67 ± 2 % del VO₂1 , X PP-5) a una intensidad de trabajo de
97 ± 2 W, y 1.820 ± 15 ml/min (68 ± 1 % del VO₂máx X PP5) a una
intensidad de trabajo de 97 ± 3 W, para NM, altitud aguda y altitud crónica,
respectivamente. Además, el VO2 permaneció sin cambios durante los últimos 40
min de ejercicio submáximo, lo que confirma un estado estable del gasto de
energía corporal total (Tabla 1). La temperatura sanguínea se elev6 1.0° C entre
los 5 y 45 min de ejercicio, sin diferencias significativas entre NM y 4.300 m.

Tabla 1. Respuestas
circulatorias centrales a nivel del mar, al ascenso agudo, y a 21 días de
aclimatación 4.300 metros.
Tiempo de ej. (min) Total VO₂ (ml/min) Volumen Minuto Cad (l/min)
Frecuencia Cardíaca (lat/min) Volumen sistólico (ml)
Nivel del mar (NM) (751 Torr)
Los valores son medias ± ES. VO₂= Consumo de O₂; 0=
Estado de reposo. El volumen sistólico es calculado como volumen minuto
cardíaco/frecuencia cardiaca. (*) P <0.05 por ANOVA para el mismo periodo de tiempo, comparado con el nivel del mar; (+) P <0.05 por ANOVA para el mismo periodo de tiempo comparado con el test de ascenso agudo.

A la llegada a 4.300 m hubo un incremento significativo en la frecuencia
cardiaca durante el ejercicio. Esto no fue acompañado de un incremento en el
volumen minuto cardíaco, debido a una tendencia a menor VS comparado con NM.

Con la aclimatación hubo un 25 % de reducción en el volumen minuto cardíaco
en el ejercicio, explicado íntegramente por una caída similar en VS (Tabla 1).

El FSP no cambió entre NM y la hipoxia aguda, pero decreció 18 % como
resultado de la aclimatación (Tabla 2). El porcentaje de volumen minuto cardíaco
hacia ambas piernas durante el ejercicio fue similar para NM, en hipoxia (tanto
aguda como crónica), sin evidencia de redistribución como resultado de la
aclimatación (Fig. 1 A). El VO₂ de la pierna fue mas bajo durante el
ejercicio submáximo a altitud elevada, comparado con NM, sin un cambio adicional
como resultado de la aclimatación. El porcentaje de VO = corporal total para las
piernas fue más bajo en la altitud, sin diferencias luego de la aclimatación
(Fig. 1 B). La TAM tendió a declinar en cierta forma con la hipoxia aguda, pero
se incrementó significativamente con la aclimatación.

Tabla 2. Respuestas
fisiológicas de la pierna en ejercicio a nivel del mar, en ascenso agudo, y con
21 días de aclimatación a 4.300 metros.

Los valores son medias ± ES. TAM = Tensión Arterial Media; 0= Estado de
reposo. () P <0.05 por ANOVA comparado con nivel del mar, (+) P <0.05 por ANOVA comparado con ascenso agudo.

La PCO₂ arterial en reposo decreció de 40± 1 Torr a NM hasta 30 ±
1 Torr en hipoxia aguda (P <0.05) y 23 ± 1 Torr en hipoxia crónica (P <0.05 comparado con hipoxia aguda). No hubo una caída acentuada en PO₂
arterial y saturación de O₂ durante el ejercicio con hipoxia aguda y
restauración parcial hacia los valores de NM con la aclimatación (Tabla 3). La
saturación de O₂ arterial y la concentración de Hb (ambas) se
incrementaron con la aclimatación, resultante en elevaciones acentuadas en el
contenido de O₂ arterial. Debido al contenido de O₂
arterial reducido a la llegada, y los flujos sanguíneos sin cambios, la
distribución de O₂ tanto a las piernas como a todo el cuerpo se
redujeron (Figura 2, A y B). Luego de la aclimatación, el volumen minuto
cardíaco y el FSP disminuyeron, tanto como el contenido de O₂
arterial se incrementó, resultante en distribuciones de O₂ que
permanecieron sin cambios, comparadas con el arribo a la altura, y más bajas que
en NM. La distribución de O₂ a las piernas y a todo el cuerpo se
comportaron de manera similar.

Figura 1. A:
Porcentaje de volumen minuto cardíaco para ambas piernas en reposo y durante
ejercicio a nivel del mar (NM), en hipoxia aguda. (Agudo), e hipoxia crónica
(Crónico). B: Pocentaje del consumo de O₂ total para ambas piernas en
reposo, durante ejercicio a NM, y durante hipoxia aguda y crónica. Los valores
son medias ± ES. (*) P <0.05 comparado con NM; (+) P <0.05 comparado con Agudo

El Hct arterial resultó, de alguna manera, incrementado con la hipoxia aguda,
pero hubo una elevación prominente luego de la aclimatación. La hipoxia aguda
resultó en un detrimento del volumen plasmático y del volumen sanguíneo total.
En contraste, la aclimatación estuvo asociada a un incremento en el volumen GR
que acompañó a una caída en el volumen plasmático, no generando en un cambio
general en el volumen total (Tabla 4).

La hipoxia aguda no resultó en cambios en la resistencia vascular sistémica
en reposo y durante el ejercicio, en tanto hubo un detrimento significativo en
la resistencia vascular de la pierna y un incremento en la conducción vascular
de la pierna, sugiriendo alguna vasodilatación local (Fig. 3). En contraste, la
aclimatación resulto en marcados incrementos en las resistencias vasculares
sistémica y de la pierna, especialmente durante el ejercicio. Estos cambios
estuvieron acompañados por un detrimento en la conducción vascular de la pierna.

Tabla 3. Respuestas del O₂ sanguíneo arterial a nivel del
mar, ascenso agudo y 21 días de aclimatación a 4.300 m.
Los valores son medias ± SE. Hb = Hemoglobina; 0 = reposo. (*) P <0.05 por AN[OVA, comparado por tiempo similar a nivel del mar; (+) P < 0.05 por ANOVA, comparado con ascenso agudo.

Figura 2. A: Media de distribución de O₂ corporal total en
reposo durante el ejercicio a NM, y en hipoxia aguda y crónica. Distribución de
O₂ corporal total = volumen minuto cardiaco x contenido arterial de O₂,
B: media de distribución de oxigeno a las piernas en reposo y durante ejercicio
a NM, y en hipoxia aguda y crónica. Distribución de O₂a las piernas =
flujo sanguíneo a las piernas x contenido de O₂ arterial. Los valores
son medias ± ES. (*) P <0.05 comparado con NM.

La NE arterial de reposo fue 0.56 ± 0.07 ng/ml a NM; esta decreció a 0.35 ±
0.04 ng/ml con la hipoxia aguda (P <0.05), pero luego de la aclimatación se elevó a0.80±0.05 ng/ml, lo que fue significativamente mayor que los otros dos valores (P <0.05). Durante el ejercicio, el nivel medio de NE promediado durante 45 min fue 2.08 ± 0.25 y 2.23 ± 0.12 ng/ml a NM y a la llegada a la altitud, respectivamente (P = NS), pero se elevó (P <0.05) a 2.85 ± 0.23 ng/ml con la aclimatación. Esto representó un incremento del 28 % en NE con el ejercicio en el periodo de aclimatación.

En total, durante el ejercicio, la aclimatación resultó en detrimentos
significativos del volumen minuto cardíaco, VS y FSP; sin cambios en el volumen
total; y marcados incrementos en TAM, resistencias vasculares de la pierna y
sistémica, y niveles de NE en plasma (Fig. 4)

Tabla 4. Respuestas
del volumen sanguíneo a nivel del mar, ascenso agudo y con 18 días de
aclimatación a 4.300 metros.
Los valores son medias ± ES. El volumen sanguíneo en hipoxia aguda fue
estimado a partir de cambios en el Hematocrito asumiendo que stodos los efectos
fueron secundarios a detrimentos en el volumen plasmático (*) P <0.05 por ANOVA comparado con el nivel del mar; (+) P <0.05 por ANOVA comparado con ascenso agudo.

Figura 3. A:
Resistencia vascular sistémica media en reposo y durante el ejercicio a NM, y en
hipoxia aguda y crónica. Los valores de ejercicio fueron promediados durante un
periodo de 45 min. B: Resistencia vascular media de la pierna en reposo y
durante el ejercicio a NM, y en hipoxia aguda y crónica. C: Conductancia
vascular media de la pierna en reposo y durante el ejercicio a NM, y en hipoxia
aguda y crónica. Los valores son medias ± ES. () P <0.05 comparados con NM, (+) P <0.05 comparado con Ascenso Agudo.

Figura 4. Efectos
cardiovasculares de la aclimatación durante el ejercicio submáximo. Los
porcentajes fueron obtenidos de valores en hipoxia aguda vs., crónica. Los
valores son medias ± ES. () P <0.05.

DISCUSION

Los resultados de esta investigación dan soporte a la evidencia previa de que
tanto el volumen minuto cardíaco (2, 7, 13, 15, 18, 29) como FSP (3) durante el
ejercicio submáximo son reducidos con la aclimatación a altitud elevada. El
único aspecto de este estudio es que tanto volumen minuto cardíaco como FSP
fueron medidos concurrentemente en varios momentos a lo largo del mismo nivel
absoluto de ejercicio submáximo prolongado. En esta forma, podría ser
determinada la distribución del volumen minuto cardíaco a los tejidos
ejercitados y no ejercitados. Adicionalmente, esas mediciones hemodinámicas
fueron hechas en conjunción con la determinación de los niveles de NE arterial
tanto como del volumen sanguíneo en reposo. Esta fue la primera investigación
que incluyó la determinación de todos los mayores factores potencialmente
involucrados en el transporte de O₂ en altitud elevada. Los hallazgos
no sugieren redistribución del volumen minuto cardíaco entre el miembro en
ejercicio y otras regiones del cuerpo durante el ejercicio ejecutado durante
exposición aguda o crónica a la hipoxia; por lo tanto, las respuestas del flujo
sanguíneo periférico y central ocurrieron en paralelo a la carga de trabajo
utilizada. Tanto el transporte de O₂ corporal total como de la
pierna, permanecieron constantes a través del tiempo en la altitud, aunque más
bajos que en NM. Los detrimentos en el flujo sanguíneo se contraponen a los
incrementos observados en el contenido de O₂ arterial, no resultando,
por lo tanto, en un incremento en el transporte de O₂ como resultado
de la aclimatación.

A lo largo de esta investigación, el VO₂ permaneció constante
durante el ejercicio submáximo. Por lo tanto el transporte de O₂
corporal total fue más bajo en hipoxia aguda y crónica que a NM a pesar del
constante VO₂ corporal total. Las cargas de trabajo utilizadas en la
altitud tendieron a ser de alguna manera más bajas que a NM (Tabla 2) para
mantener el VO₂ corporal total constante. Este menor VO₂
de la pierna puede reflejar VO₂ elevado tanto en lechos de músculo no
ejercitado o, probablemente también, por los músculos respiratorios, dado que el
trabajo respiratorio es mayor que a NM (8). Este detrimento en el VO₂
de la pierna probablemente contribuyó al menor transporte de O₂ de la
misma, visto durante hipoxia aguda y crónica; sin embargo, como se revela por
las respuestas circulatorias centrales, el proceso de aclimatación por si solo
tuvo un efecto más profundo.

En este estudio no hubo incrementos significativos en volumen minuto cardíaco
o FSP durante el ejercicio con hipoxia aguda comparado con NM. Estos hallazgos
difieren de otros estudios de hipoxia aguda donde son administradas (en forma
aguda o brusca) bajas concentraciones de oxigeno inspirado, lo que resulta en un
incremento del flujo sanguíneo durante el ejercicio (23). Los sujetos en este
estudio pasaron una noche a una altitud intermedia de 1.954 m, lo que pudo
generar algunas adaptaciones ventilatorias prematuras. La PCO, arterial de
reposo de 30 ± 1 Torr en hipoxia aguda sustenta esta explicación. A pesar de
esta potencial adaptación prematura, se reflejan marcadas diferencias entre los
periodos de evaluación en hipoxia aguda y crónica, indicando marcados efectos de
la aclimatación sobre el transporte de O₂.

Uno de los potenciales mecanismos para los detrimentos en el flujo sanguíneo
observados con la aclimatación, podría ser un detrimento en el volumen sanguíneo
total, resultante, por lo tanto, en menos llenado cardíaco y un menor VS. Es muy
dudoso que ocurra disfunción cardíaca, ya que nunca ha sido observado, incluso a
altitud extrema (20, 27). Estudios previos han sugerido que los detrimentos en
el volumen minuto cardíaco observados con la aclimatación estuvieron
relacionados a reducciones en el volumen plasmático resultantes de presiones
atriales derechas mas bajas y volumenes intraventriculares mas pequeños (1, 2).
A pesar de estos hallazgos, hubo mejorías mínimas observadas en el VS de
ejercicio con expansión de volumen (2), y flebotomía más reemplazo de volumenes
(13) en sujetos, luego de aclimatación a altitudes moderadas.

Adicionalmente, los residentes crónicos de altitud moderada logran mejorías
en el volumen minuto cardiaco y VS luego del descenso a NM, sin cambios
significativos en el volumen sanguíneo total (12). Los hallazgos en el presente
estudio también cuestionan la importancia del volumen sanguíneo como el mayor
determinante de la reducción en el flujo sanguíneo observada con la
aclimatación. La caída del volumen plasmático que se observa con la aclimatación
fue contrarrestada por un incremento en la masa de GR. Por lo tanto el volumen
sanguíneo total de reposo no cambió significativamente con el tiempo a 4.300 m,
a pesar del 25 % de detrimento en el VS de ejercicio. Si bien el volumen
sanguíneo no fue medido directamente en el ascenso agudo a la altitud, el use
del Hct como un indicador de cambios en el volumen plasmático fue suficiente
para determinar la adaptación ocurrida entre la hipoxia aguda y crónica. Otros
estudios han reportado un detrimento (16) o ningún cambio (26) en el volumen
sanguíneo total con la aclimatación a altitudes moderadas, aunque no se hicieron
mediciones hemodinámicas. Los hallazgos difieren debido al tiempo variable en la
altitud, los métodos utilizados para determinar el volumen sanguíneo y la falta
de detalles en lo concerniente a la ingesta nutricional y de fluidos de los
sujetos. La presente investigación difirió de todos estos otros estudios debido
a la atención puesta en el estado metabólico y nutricional de los sujetos
(observaciones no publicadas de G.E. Butterfield, J. Gates, G.A. Brooks, J.R.
Sutton y J.T. Reeves). El peso corporal total se redujo solo un 3 % durante los
21 días a 4.300 m.

Hubo un marcado incremento en la tensión arterial sistémica media, tanto como
incrementos en la resistencia vascular sistémica y de la pierna, que acompañó a
los detrimentos en volumen minuto cardíaco y FSP observados con la aclimatación
(Fig. 4). Estudios previos también mostraron un incremento en la TAM con
aclimatación a altitud moderada (3, 7, 24, 29, 30). Los incrementos en la
resistencia vascular sistémica y de la pierna ocurrieron en contraposición a una
elevación en la TAM y un detrimento en el flujo sanguíneo. El análisis de la
conductancia vascular de la pierna reve1ó una marcada diferencia entre hipoxia
aguda y crónica (Fig. 3C). Si bien la conductancia vascular de la pierna se
incrementó significativamente en el ascenso agudo a la altitud, hubo un marcado
detrimento debajo de los niveles de NM e hipoxia aguda, como resultado de la
aclimatación.

Esos cambios en resistencia vascular y conductancia están directamente
relacionados con el proceso de aclimatación, en el cual el contenido de O₂
arterial se incrementa en tanto el flujo sanguíneo decrece. Si bien el Hct
arterial se incrementa solo modestamente desde 43.5 ±0.9 a 50.2±0.9 %, puede
haber ocurrido algún incremento en la viscosidad de la sangre. Este incremento
en la viscosidad de la sangre debe ser considerado como un posible mecanismo
para el incremento en la resistencia vascular observado con la aclimatación. Un
estudio previo en animales, utilizando transfusiones de intercambio isovolémico,
bajo condiciones de normoxia, mostró incrementos paralelos en la viscosidad de
la sangre entera, y tanto la resistencia vascular sistémica como el Hct se
incrementaron de 40 a 55 % (6). Esos cambios fueron registrados solo en reposo,
no durante ejercicio, y no estuvieron acompañados de un incremento en la TAM.

Estudios realizados en perros a 1.500 m, con el use de transfusiones de
sangre entera para producir incrementos similares en Hb y Hct, no resultaron en
un incremento en la resistencia vascular sistémica (l7). Solo cuando el
hematocrito se incrementó a 65 %, cayó el volumen minuto cardíaco y la
resistencia vascular sistémica se incrementó, en tanto la distribución de O₂
sistémica permaneció sin cambios. Finalmente, estudios usando transfusiones
iosovolémicas de GR conteniendo 100 % Hb-met sugieren que el contenido de O₂
arterial puede ser más importante que la viscosidad de la sangre en la
regulación del flujo sanguíneo y la resistencia vascular, especialmente durante
el ejercicio (comunicación personal de J. Lindelfeld, J.V. Weil, V.L. Travis y
L.D. Horowitz). A pesar de esta información, debe considerarse que existe una
contribución de la viscosidad de la sangre entera aumentada en la elevación de
la resistencia vascular observada con la aclimatación. Si bien la viscosidad de
la sangre entera no fue medida en este estudio, no es probable que el modesto
incremento esperado en la viscosidad de la sangre pudiera explicar completamente
el 65 % de incremento en la resistencia vascular sistémica y el 33 % de
incremento en la resistencia vascular de la pierna, observados durante el
ejercicio luego de la aclimatación.

La vasoconstricción activa resultante del incremento en la resistencia
vascular puede ser el mecanismo responsable de la regulación del flujo sanguíneo
en relación al contenido de O₂ arterial con la hipoxia crónica, para
mantener el transporte de O₂ El mecanismo preciso para esta
vasoconstricción activa no puede ser determinado por los datos disponibles en
esta investigación. Una causa potencial para que la vasoconstricción conduzca a
incrementos en la resistencia vascular con la aclimatación podría ser la
actividad nerviosa simpática elevada. Los niveles de NE en plasma fueron
elevados en hipoxia crónica, pero no en hipoxia aguda en este estudio. Este
patr6n de elevación de NE con la exposición a la hipoxia en altitud elevada
difirió de aquel de la epinefrina, y apareció ligado a los incrementos
observados en la resistencia vascular (observaciones no publicadas de R.S.
Mazzeo, P.R. Bender, G.A. Brooks, G.E. Butterfield, B.M. Groves, J.R. Sutton,
E.E. Wolfel y J.T. Reeves). Si bien los niveles de NE en plasma son solo un
indicador de actividad nerviosa simpática, durante el ejercicio están
directamente relacionados a la actividad nerviosa simpática muscular (25).
Aunque ha sido mostrado que los niveles de NE en plasma subestiman la presencia
de la actividad nerviosa simpática muscular incrementada durante el reposo en
hipoxia aguda (23), esto ocurrió en forma primaria a niveles más severos de
hipoxemia que en el presente estudio. Además, hubo una pobre correlación entre
actividad nerviosa simpática muscular individual y las respuestas fisiológicas.
Con la hipoxia crónica, especialmente durante el ejercicio, las elevaciones de
NE en plasma podrían reflejar una liberación acrecentada, derrame o una
reducción en la depuración (<2 es mantenido al
mismo nivel que durante hipoxia aguda.

Por lo tanto, nuestros hallazgos sugieren que la regulación del transporte de
O₂ del cuerpo total y de la pierna en ejercicio durante la hipoxia
crónica, ocurre en paralelo, está relacionada con la reducción del flujo
sanguíneo central y periférico, y puede estar mediada par una vasoconstricción
conducida simpáticamente, resultante en una resistencia vascular elevada y
conductancia reducida. Los cambios en el volumen sanguíneo con la aclimatación
no parecen tener una influencia mayor en esta regulación. Se necesitan trabajos
adicionales para definir más precisamente el rol de la estimulación simpática en
la adaptación del transporte de O₂ en, hipoxia crónica.

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