circulacion pulmonar anivel del mar y cambios en nativos de~1
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Circulacion Pulmonar a nivel del marTRANSCRIPT
Circulación Pulmonar a Nivel del Circulación Pulmonar a Nivel del MarMary y
cambios que ocurren en Nativos cambios que ocurren en Nativos de Alturade Altura
13 de Mayo, 200413 de Mayo, 2004
Dr. Raúl GamboaDr. Raúl GamboaProfesor Investigador y EméritoProfesor Investigador y Emérito
UPCHUPCH
Biología y Fisiología de Altura
5,0005,000
4,0004,000
3,0003,000
2,0002,000
1,0001,000
405405
462462
529529
596596
674674
760760
7575
8787
101101
115115
137137
150150
Altitud Altitud metrosmetros
Presión Presión Barométrica Barométrica
TorrTorr
PPIIOO22****
TorrTorr
O2 O2 %V.I%V.I.*.*
Densidad Densidad de airede aire
* Lima* Lima
* Cali* Cali
* Arequipa* Arequipa
* Huancayo* Huancayo
* Puno* Puno* La Paz* La Paz
* Quito* Quito
* Bogotá* Bogotá* México* México
OCEANOOCEANO
** Presión parcial de oxígeno inspirado. * % Volumen de oxígeno inspirado.** Presión parcial de oxígeno inspirado. * % Volumen de oxígeno inspirado.
5050
5858
6767
7777
8888
100100
Morococha *Morococha *
CuscoCusco
HIPOXIA HIPOBARICA
Vida IntrauterinaVida Intrauterina(a cualquier nivel ≈ 8000m)(a cualquier nivel ≈ 8000m) PaOPaO22
40 mmHg40 mmHg
50 mmHg50 mmHg
90 mmHg90 mmHg
50005000
45404540
Nivel del marNivel del mar
40004000
20002000Alti
tud
(met
ros)
Alti
tud
(met
ros)
MorocochaMorococha
LIMALIMA
Altura y Vida FetalAltura y Vida Fetal
Circulación Circulación FetalFetal
VDVD VIVI
Hígado Hígado
CACA
VCSVCS
VCIVCI
FOFO
AOR
TAAO
RTA
PULMONAR
PULMONAR
ARTERIASARTERIASUMBILICALESUMBILICALES
VENAVENAUMBILICALUMBILICAL
Sangre altamenteoxigenada
AIAI
Rowe y Mehrizi 1969
Pulmonesno
expandidos
Placenta
VenaUmbilical
VCI
ForamenOval
permeable
Pulmones no expandidos
Conducto Arteriosopermeable
PLACENTA
Art
eria
Pul
mon
ar c
on m
uy p
oco
flujo
Art
eria
Aor
taVD VI
PLACENTA
Art
eria
Pul
mon
arco
n m
ayor
fluj
o
Art
eria
Aor
ta
VD VI
Pulmones expandidos
Conducto Arteriosocerrado
Cierre delCordón umbilical
Foramen Ovalcerrándose
Venas pulmonares
Flujo en Venaspulmonares
VCS
AD AIAIAD
Circulación en la Vida Fetal Circulación en el Recién nacido
VCI
VCS
Arterias umbilicales
5,0005,000
4,0004,000
3,0003,000
2,0002,000
1,0001,000
405405
462462
529529
596596
674674
760760
7575
8787
101101
115115
137137
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Altitud Altitud metrosmetros
Presión Presión Barométrica Barométrica
TorrTorr
PPIIOO22****
TorrTorr
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Densidad Densidad de airede aire
* Lima* Lima
* Cali* Cali
* Arequipa* Arequipa
* Huancayo* Huancayo
* Puno* Puno* La Paz* La Paz
* Quito* Quito
* Bogotá* Bogotá* México* México
OCEANOOCEANO
** Presión parcial de oxígeno inspirado. * % Volumen de oxígeno inspirado.** Presión parcial de oxígeno inspirado. * % Volumen de oxígeno inspirado.
5050
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7777
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Morococha *Morococha *
CuscoCusco
HIPOXIA HIPOBARICA
ARTERIA PULMONAR
ARTERIA AORTA
Arteriolas
Arteriolas
Capilares
Capilares
Venulas
VenulasVENAS
VENAS
Circulación sistémica: circulación de alta resistenciaReposo: 5 litros / minuto; Ejercicio: 30 litros / minuto
Circulación pulmonar: circulación de baja resistenciaGasto Cardiaco; Reposo: 5 litros/minuto; Ejercicio: 30 litros/minuto
La Circulación Pulmonar y la Circulación Sistémica
VCI Conducto Arteriosopermeable
PLACENTA
Art
eria
Pul
mon
arco
n m
ayor
resi
sten
cia
Art
eria
Aor
taVD VI
PLACENTA
Art
eria
Pul
mon
arco
n m
enor
resi
sten
cia
Art
eria
Aor
ta
VD VI
Conducto Arteriosocerrado
Cierre delCordón umbilical
Foramen Ovalcerrándose
Igual flujo en Venaspulmonares
VCS
AD AIAIAD
Circulación en el Niñoen la Altura
Circulación en el Niñoa Nivel del Mar
VCI
VCS
Igual flujo en Venaspulmonares
Foramen Ovalcerrándose
Cierre delCordón umbilical
Vasoconstricción hipóxica
NIVEL DEL MARNIVEL DEL MARALTURAALTURA
00 11 55 1010 3030 5050 7070HORASHORAS
1-51-5AÑOSAÑOS
8080
6060
4040
00
6060
5050
4040
3030
2020
00
PRESIONPRESIONSISTOLICASISTOLICAPULMONARPULMONAR
PRESIONPRESIONDIASTOLICADIASTOLICAPULMONARPULMONAR
Circulación en el RN en la Altura (4,540 m ) y Circulación en el RN en la Altura (4,540 m ) y a Nivel del Mar a Nivel del Mar
Gamboa R, y Marticorena E. 1971
Pequeñas arterias pulmonares
Nivel del Mar:Delgada capa de CMLs
entre las capas elásticasinterna y externa
Altura:Gruesa capa de CMLs
entre las capas elásticasinterna y externa
Arteriolas Nivel del Mar:Endotelio y lámina
elástica única
Altura:Muscularizadas con
laminas elásticasinterna y externa
Pequeños vasos pulmonares a Nivel del Mar y en Altura
Circulación Pulmonar en el Circulación Pulmonar en el niñoniño
En el recién nacido, la circulación pulmonar muestra En el recién nacido, la circulación pulmonar muestra caracteres estructurales y hemodinámicos similares a nivel caracteres estructurales y hemodinámicos similares a nivel del mar y en la alturadel mar y en la altura
En ambos niveles la PAPm es elevada (En ambos niveles la PAPm es elevada (≈≈ 60 mmHg) 60 mmHg) Existe alta RVP debido a que las pequeñas arterias Existe alta RVP debido a que las pequeñas arterias
pulmonares tienen gruesa capa de CMLs y las arteriolas están pulmonares tienen gruesa capa de CMLs y las arteriolas están muscularizadas con luz del vaso reducidamuscularizadas con luz del vaso reducida
También contribuye a la HP la vasoconstricción debida a la También contribuye a la HP la vasoconstricción debida a la hipoxia y la acidosis respiratoria inducidas por la transitoria hipoxia y la acidosis respiratoria inducidas por la transitoria “asfixia” post-natal“asfixia” post-natal
Existe predominio anatómico del ventrículo derecho Existe predominio anatómico del ventrículo derecho
Peñaloza D. 2004
605040302010 0
1.801.601.401.201.000.00
150125100
75 50 0
Presión Arterial
Pulmonar
Peso del Corazón
Orientación del ÂQRS°
Reciénnacido
1 sem.3 meses
4 - 11 meses
1 - 5 años
6 - 14 años
15 - 20 años
21 - 40 años
41 - 60 años
Altura (4500m)
Altura (4500m)
Altura (4500m)
Nivel del marNivel del mar
Nivel del marNivel del mar
Nivel del marNivel del mar
PAPmmmHg
IndiceVI / VD
ÂQRS°
Peñaloza D, y Gamboa R. 1986
Arteria Pulmonar en Adultos: Arteria Pulmonar en Adultos: de la Altura y del Nivel del de la Altura y del Nivel del
Mar Mar
Saldaña M y Arias-Stella J. Saldaña M y Arias-Stella J. Circulation Circulation 27:1098,196327:1098,1963
ALTURA NIVEL DEL MAR
0 10 20 30 40 50 60Edades (años)
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
0 10 20 30 40 50 60
Edades (años)
Espe
sor d
e la
med
ia (µ
)
Representación de Representación de la evolución del la evolución del grosor de la capa grosor de la capa media de tronco de media de tronco de la arteria la arteria pulmonar, grosor pulmonar, grosor del tronco del del tronco del segmento segmento ascendente de la ascendente de la aorta y de la aorta y de la relación: grosor de relación: grosor de la capa media del la capa media del tronco de la arteria tronco de la arteria pulmonar/grosor pulmonar/grosor de la media de la de la media de la aorta ascendente aorta ascendente (Relación P/A), en (Relación P/A), en la altura y a nivel la altura y a nivel del mardel mar
Ratio P/ARatio P/A
Grandes alturas
Nivel del mar
11
.9.9
.8.8
.7.7
.6.6
.5.5
00aorta asc
aorta asc
aorta ascaorta asc
tronco pulmon.
tronco pulmon.
tronco pulmon.tronco pulmon.
Grandes alturasGrandes alturasNivel del marNivel del mar
Saldaña M y Arias-Stella J. Saldaña M y Arias-Stella J. Circulation Circulation 27:1102,196327:1102,1963
Evolución de la Masa Ventricular Izquierda (VI) y Ventricular Derecha Evolución de la Masa Ventricular Izquierda (VI) y Ventricular Derecha (VD):a Nivel del Mar y en la Altura(VD):a Nivel del Mar y en la Altura
Niños de ocho años de edad
Niños de tres meses de edad
Niños de una semana de edad
Reciénnacidos
Peñaloza, D, Arias-Stella, J, Sime F, Recavarren S, Marticorena E. Peñaloza, D, Arias-Stella, J, Sime F, Recavarren S, Marticorena E. Pediatrics Pediatrics 34:572,196434:572,1964
NIVEL DEL MARNIVEL DEL MAR ALTURAALTURA
VI
VI
VI
VI
VD
VD
VD
VD
VI
VI
VI
VI
VD
VD
VD
VD
HVD
HVD
Cambios post-natales a nivel del Cambios post-natales a nivel del marmar
Con adecuada oxigenación, luego de la interrupción de la Con adecuada oxigenación, luego de la interrupción de la circulación placentaria y de la expansión pulmonar, el oxígeno circulación placentaria y de la expansión pulmonar, el oxígeno alveolar dilata las pequeñas arterial y arteriolas pulmonaresalveolar dilata las pequeñas arterial y arteriolas pulmonares
Se reduce la RVP y hay un abrupto incremento del flujo Se reduce la RVP y hay un abrupto incremento del flujo sanguíneo pulmonarsanguíneo pulmonar
Desde las primeras horas de vida hasta las 24 horas la PAPm Desde las primeras horas de vida hasta las 24 horas la PAPm desciende en forma rápida y a las 72 horas alcanza niveles desciende en forma rápida y a las 72 horas alcanza niveles similares a los del adulto (12 a 16 mmHg)similares a los del adulto (12 a 16 mmHg)
Paralelamente la estructura vascular pulmonar evoluciona al Paralelamente la estructura vascular pulmonar evoluciona al tipo adulto en el curso de varios meses.tipo adulto en el curso de varios meses.
El lúmen de las pequeñas arterias incrementa debido a la El lúmen de las pequeñas arterias incrementa debido a la reducción de su capa media de CMLs en tanto que las reducción de su capa media de CMLs en tanto que las arteriolas pierden su estrato de CMLs y fusionan sus láminas arteriolas pierden su estrato de CMLs y fusionan sus láminas elásticaselásticas
La relación pared-luz es 1:1 en el recién nacido, 1:3 en los La relación pared-luz es 1:1 en el recién nacido, 1:3 en los primeros días y 1:10 entre los 6 y 12 mesesprimeros días y 1:10 entre los 6 y 12 meses
Igualmente el predominio anatómico y eléctrico del ventrículo Igualmente el predominio anatómico y eléctrico del ventrículo derecho se reduce y evoluciona al predominio ventricular derecho se reduce y evoluciona al predominio ventricular izquierdoizquierdo
Peñaloza D. 2004
Cambios post-natales en los Cambios post-natales en los AndesAndes
En contraste con la rápida transición observada a En contraste con la rápida transición observada a nivel del mar, el proceso de remodelación vascular nivel del mar, el proceso de remodelación vascular pulmonar y la reducción de la PAPm ocurren pulmonar y la reducción de la PAPm ocurren lentamentelentamente
Luego del nacimiento a 4540 m, a las 72 horas la Luego del nacimiento a 4540 m, a las 72 horas la PAPm se reduce de 60 mmHg a 50 mmHg.PAPm se reduce de 60 mmHg a 50 mmHg.
Mayor frecuencia de permeabilidad del Conducto Mayor frecuencia de permeabilidad del Conducto Arterioso, 30 veces mayor que a nivel del marArterioso, 30 veces mayor que a nivel del mar
En niños de 1 a 5 años la PAPm disminuye a un En niños de 1 a 5 años la PAPm disminuye a un promedio de 45 mmHg y de 6 a 14 años se reduce a promedio de 45 mmHg y de 6 a 14 años se reduce a 28 mmHg, valor similar al observado en adultos a 28 mmHg, valor similar al observado en adultos a esa altura.esa altura.
De igual manera la estructura fetal de las pequeñas De igual manera la estructura fetal de las pequeñas arterias y arteriolas pulmonares involuciona arterias y arteriolas pulmonares involuciona lentamentelentamente
Peñaloza D. 2004
Cambios post-natales en los Cambios post-natales en los HimalayasHimalayas
Habitantes entre 2,500 y 5,500 m de altura desde Habitantes entre 2,500 y 5,500 m de altura desde hace más de 50,000 añoshace más de 50,000 años
En los niños se observa que la vasculatura En los niños se observa que la vasculatura pulmonar y la preponderancia ventricular derecha pulmonar y la preponderancia ventricular derecha evolucionan al tipo adulto “normal” dentro de 4 a 6 evolucionan al tipo adulto “normal” dentro de 4 a 6 meses de edadmeses de edad
Es posible que el nativo tibetano haya logrado Es posible que el nativo tibetano haya logrado óptima adaptación a la altura por un proceso de óptima adaptación a la altura por un proceso de selección natural a través de milenios y de selección natural a través de milenios y de numerosas generacionesnumerosas generaciones
Esta mejor adaptación se expresa en mayor Esta mejor adaptación se expresa en mayor saturación arterial de oxígeno, menor grado de saturación arterial de oxígeno, menor grado de policitemia, mayor peso corporal, y menorpolicitemia, mayor peso corporal, y menor mortalidad neonatal. mortalidad neonatal.
Monge C y León-Velarde. 2003, El Reto Fisiológico de Vivir en los Andes. UPCH
Mecanismos de la Hipertensión Mecanismos de la Hipertensión Pulmonar en la AlturaPulmonar en la Altura
La vasoconstricción pulmonar hipóxica es una La vasoconstricción pulmonar hipóxica es una respuesta de las CMLs de las pequeñas arterias respuesta de las CMLs de las pequeñas arterias y arteriolas pulmonares a la hipoxia alveolary arteriolas pulmonares a la hipoxia alveolar
En un mecanismo bíomolecular, la hipoxia causa En un mecanismo bíomolecular, la hipoxia causa la apertura de Canales de Calcio y cierre de la apertura de Canales de Calcio y cierre de Canales de Potasio, señales para la liberación Canales de Potasio, señales para la liberación del Calcio Citosólico, fosforilación de la Miosina del Calcio Citosólico, fosforilación de la Miosina y en consecuencia contracción de las CMLs y en consecuencia contracción de las CMLs
Factores funcionales actúan en la Factores funcionales actúan en la porción terminal del árbol arterial porción terminal del árbol arterial
pulmonarpulmonar
Peñaloza D. 2004
Mecanismos de la Hipertensión Mecanismos de la Hipertensión Pulmonar en la AlturaPulmonar en la Altura
Hipertrofia vascular pulmonar hipóxica está representada por el Hipertrofia vascular pulmonar hipóxica está representada por el engrosamiento de la capa media de CMLs, que persiste después del engrosamiento de la capa media de CMLs, que persiste después del nacimiento como consecuencia de un retardo en la remodelación nacimiento como consecuencia de un retardo en la remodelación vascular pulmonar en los segmentos distales. En las pequeñas arterias vascular pulmonar en los segmentos distales. En las pequeñas arterias persiste el grueso estrato muscular y en las arteriolas hay un proceso persiste el grueso estrato muscular y en las arteriolas hay un proceso de neomuscularizaciónde neomuscularización
Su significado en el proceso adaptativo a la hipoxia crónica no es claro. Su significado en el proceso adaptativo a la hipoxia crónica no es claro. La hipótesis teleológica de mejorar la perfusión de los vértices La hipótesis teleológica de mejorar la perfusión de los vértices pulmonares es discutiblepulmonares es discutible
Es un fenómeno perfectamente aceptado por el niño nacido en los Es un fenómeno perfectamente aceptado por el niño nacido en los Andes. Podría tratarse de un epifenómeno paralelo al proceso Andes. Podría tratarse de un epifenómeno paralelo al proceso “adaptativo” ?“adaptativo” ?
Su ausencia en el nativo tibetano se podría considerar como evidencia Su ausencia en el nativo tibetano se podría considerar como evidencia de plena adaptación fenotípica a la vida en las grandes alturasde plena adaptación fenotípica a la vida en las grandes alturas
Factores estructurales actúan en la Factores estructurales actúan en la porción terminal del árbol arterial porción terminal del árbol arterial
pulmonarpulmonar
Peñaloza D. 2004
El Chasqui: el prototipo del Atleta de la Altura
mm
Hg
mm
Hg
Altitud (km)Altitud (km)
Presión Arterial Pulmonar, Presión Arterial Pulmonar, Nivel de Altitud y efecto del Nivel de Altitud y efecto del
EjercicioEjercicio
Peñaloza D, Gamboa R. Hipertensión Pulmonar. En: Cardiología Pediátrica. Ed. P. Sánchez. Salvat Ed. Peñaloza D, Gamboa R. Hipertensión Pulmonar. En: Cardiología Pediátrica. Ed. P. Sánchez. Salvat Ed. Barcelona, España, 1986Barcelona, España, 1986
6060
4040
2020
00
Reposo
Ejercicio
Efecto del ejercicio sobre la presión arterial Efecto del ejercicio sobre la presión arterial pulmonar en nativos de grandes alturas (4,540 pulmonar en nativos de grandes alturas (4,540
m)m)
Reposo Ejercicio Reposo Ejercicio Valor p
Nativos de altura Residentes del nivel del mar
IC(l/min/m²)
PAPm(mmHg)
RVP(dinas/seg/cmˉ5)
4,0±0,72 7,7±1.27 4.0±1.00 6.8±1.03 NS
29±10.8 60±17.0 12±2.2 18±2.7 <0.001
332±1 372±144.2 73±24.4 65±16.7 <0.02
Adaptado de Banchero N et al. 1966
Nivel del Mar
Grandes Alturas
Propios datos
Otros
0 500 1000 1500 2000
Consumo de Oxígeno (cc./min./m2)
GA
STO
CA
RD
IAC
O (L
./min
./m2 )
Banchero,Sime,Peñaloza y col.1966
15
10
5
0
Relación directa entre esfuerzo (Consumo de oxígeno ) y Gasto Cardiaco
Figura 5Figura 5
Determinantes de la Capacidad para el Ejercicio Determinantes de la Capacidad para el Ejercicio AeróbicoAeróbico
en el Nativo de las Grandes Alturas en el Nativo de las Grandes AlturasPresión de O2 en el aire ambiental
Capacidad ventilatoria
Difusión alveolo-capilar
Contenido arterial de oxígeno ~
Afinidad de la hemoglobina por el oxígeno
Gasto cardiaco ~
Distribución del gasto cardiaco ~
Intercambio de O2 entre capilares y mitocondria
Volumen mitocondrial y niveles de enzimas oxidativas
Fibras Tipo I
Energía ATP
Captación
Transporte
Consumo
La Cascadade Oxígeno
Ejercicio Sub - Máximo
Figura 6Figura 6
Adaptado de Rahn H. 1966Adaptado de Rahn H. 1966
Nivel del Mar Grandes Alturas
Tipo ITipo I
Tipo II
Tipo I
Tipo II
Tipo II
CAPACIDAD OXIDATIVA ~MANEJO DE LACTATOS
RECAMBIO DE ATP ~
CAPACIDAD OXIDATIVA MANEJO DE LACTATOS
RECAMBIO DE ATP
Características de las fibras Musculares a Nivel del Mar y en las Grandes Alturas
LIPIDOS COMO SUBSTRATO LIPIDOS COMO SUBSTRATOCARBOHID. COMO SUBSTRATO
CON ENTRENAMIENTO
Hoppeler 2001APORTE CAPILAR
SIN ENTRENAMIENTO
MIOGLOBINA ~
MIOGLOBINA
Figura 8Figura 8
5,0005,000
4,0004,000
3,0003,000
2,0002,000
1,0001,000
Altitud Altitud metrosmetros
OCEANOOCEANO
ATP
ATP
Recambio de ATP mayor en Grandes Alturas en relación con el Nivel del Mar
Adaptado de Reynafarje B. 1966Adaptado de Reynafarje B. 1966
Figura 9Figura 9
Cuando el hombre andino viene a la costaCuando el hombre andino viene a la costa
Cambios hemodinámicos en nativos Cambios hemodinámicos en nativos de altura trasladados a nivel del marde altura trasladados a nivel del mar
Nativos en altura 2 años despuésa nivel del mar
Valor p
IC(l/min/m²)
PAPm(mmHg)
RVP(dinas/seg/cmˉ5)
3.8±0.71 4.3±0.67 <0.05
24±5.2
334±90.9
12±1.9 <0.001
<0.001145±35.5
Adaptado de Sime et al.1971