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Respuestas cardiopulmonares a la exposición aguda a la altitud:
Efecto de antioxidantes
Dr. Mario Sandoval Martínez
Magíster en Ciencias Ambientales y Biomedicina
Entorno del tema :Entorno del tema :
1. Creciente aumento del trabajo humano a gran1. Creciente aumento del trabajo humano a gran altitud (en exposición intermitente)altitud (en exposición intermitente)
2. Aumento del estrés oxidativo en altitud2. Aumento del estrés oxidativo en altitud
3. Aumento del estrés oxidativo frente a esfuerzo3. Aumento del estrés oxidativo frente a esfuerzo físico en altitudfísico en altitud
4. Posible modulación del efecto oxidativo4. Posible modulación del efecto oxidativo mediante el uso de antioxidantesmediante el uso de antioxidantes
Creciente aumento del trabajo humano a gran altitudCreciente aumento del trabajo humano a gran altitud
•Sobre 32.000 trabajadores ascienden a laborar Sobre 32.000 trabajadores ascienden a laborar sobre 3000 metros de altitud, sólo en la II región.sobre 3000 metros de altitud, sólo en la II región.
•El nuevo observatorio de la European Southern El nuevo observatorio de la European Southern Observatory (sobre 200 radiotelescopios) estará Observatory (sobre 200 radiotelescopios) estará ubicado a 4500 m en el altiplano de la II Región.ubicado a 4500 m en el altiplano de la II Región.
•El proyecto minero Pascua (oro), en la III El proyecto minero Pascua (oro), en la III Región, contempla a 4500 trabajadores Región, contempla a 4500 trabajadores laborando en la etapa de construcción a 5200 m.laborando en la etapa de construcción a 5200 m.
•La altitud provoca una disminución del La altitud provoca una disminución del rendimiento físico e intelectual de aprox 10 % por rendimiento físico e intelectual de aprox 10 % por cada 1000 m (sobre los 1500m).cada 1000 m (sobre los 1500m).
El problemaAltitud y estrés oxidativo• Modelos de hipoxia/reperfusión han demostrado el aumento
de sustancias reactivas derivadas del oxígeno en la fase de hipoxia y en la de reperfusión (Gao,1996; Bolling,1997; Singh, 1995;Oillet, 1996;Paller,1995)
• La hipoxia hipobárica produce aumento de malondialdehido en eritrocitos y plasma de conejos. Este efecto se previene con vitamina E y/o superóxido dismutasa (Han,1995)
• Vitamina E evita el aumento en exhalación de etano (metabolito de peroxidación lipídica) en montañistas sometidos a ejercicio a 5100m y mejora su rendimiento a esta altitud (Simon-Schnass,1992)
Sustancias Reactivas Derivadas del Oxígeno (SRDO)
•Normalmente entre el 2 y 5 % del Oxígeno recibido a nivel celular genera SRDO (McArdle,1996)
•Son moléculas o fragmentos de moléculas con un electrón desapareado en su orbital externo, altamente reactivas, que buscan balancear su desequilibrio electrónico.
2H2O
e- + H+
OH·
e- + H+e- + 2H+
4e- + 4H+
H2O2O2
·-
H2Oe-
O2
0
50
100
150
200%
de
exha
laci
ón
basal altitud 5100m
Exhalación de Etano en Ejercicio
Con vit E Sin vit E
Nutrition at High Altitude. Simon-Schnass I. 1992
HipótesisAntioxidantes pueden modificar respuestas cardiopulmonares a la exposición aguda a la altitud
La exposición aguda a la altitud involucra la posibilidad de estrés oxidativo
•Exposición a altitud simulada (4500m, 440mmHg)Voluntarios (29h y 18m), fueron expuestos en
reposo en cámara hipobárica, durante 20 minutos, antes y después de 2 meses de ingerir diariamente una mezcla de antioxidantes (vitE 400UI+vitC1000mg).
•Exposición a altitud real (3700m, 495 mmHg)14 estudiantes fueron evaluados en estudio
doble ciego (antioxidantes y placebo), en reposo y luego de ejercicio máximo, a nivel del mar y en altitud, antes y después de 2 meses de ingerir diariamente una mezcla de antioxidantes (vitE 400 UI+vitC1000mg) ó placebo.
Diseño del Estudio
• Edad 18 a 65 años (edad laboral)• Consentimiento informado firmado• Examen clínico normal, “laboralmente apto”• Exámenes de laboratorio que no afectaran los resultados de las pruebas o requirieran tratamientos urgentes (ej. ITU)• Rx de Tórax PA-L (descartar bulas), normal• ECG normal
Criterios de Exclusión• Claustrofobia• Antecedentes de enfermedad de montaña• Síndrome Ulceroso• Antecedentes Litiasis renal (x vit C)• Embarazo• Uso de medicamentos y/o vitaminas• No disponibilidad de tiempo para las pruebas
Criterios de Inclusión
2 mesesantioxidantes
Esquema de protocolos de estudio
*Evaluaciones
b) Altitud realOllagüe3700m * * * * * *
ndm 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 día
a) Altitud simuladaCámara4500m
Stgo
*0..15...........................*35..50 * * *0..15..........................*35..50 * * minutos
y b) Altitud real (3700m)a) Altitud simulada (4500m)
Frecuencia cardíaca (lat/min) en etapas de la prueba en cámara
latid
os /m
inut
o
FCSant FC4500_5 FC4500_10 FC4500_15 FCRet_069
72
75
78
81
84
87
*
**
Anova p=0.000 TRM *v/s ** p<0.05
Resultados
CO2 mmHg en Etapas de Prueba en Cámara
CO
2 m
mH
g
--------antes de AO------- -----después de AO-----
antes y después de Antioxidantes
Santiago 4500m Santiago Santiago 4500m Santiago
CO2Sant CO24500_10CO2RET_5CO2SantAOCO2AAO_10CO2RAO_0
24
27
30
33
36
39
42
Anova p=0.00, TRM Santiago-4500-Santiago antes y después de AO p<0.05.Test t para diferencias antes / despúes Santiago/4500m p=0.005
Saturación Arterial (%) en Etapas de la Prueba en CámaraSa
tura
ción
Hem
oglo
bina
(%)
--------antes de AO------- -----después de AO-----
antes y después de Antioxidantes
Santiago 4500m Santiago 4500m
SaSan Sa4500_10 SatSAntAO SaAAO_10
83
86
89
92
95
98
T test, p=0.028 para diferencias antes /después
15 20 25 30 35 40 45 50
-10
0
10
20
30
40
50
60
Sin AO Con AO
( % D.E. R-R / MMR)
Porcentaje de Variación de la Variabilidad del Ritmo Cardíaco
* ** ** * ** ** *
* p< 0.01
** p< 0.05
Ascenso Altitud 4500 m en Cámara Descenso Nivel Santiago
Albuminemia (gr/dl) en Etapas de Prueba en Cámara
Alb
umin
emia
(gr/
dl)
--------antes de AO------- -----después de AO-----
ALB1 ALB2 ALB3 ALB4 albAO1albAO2albAO3albAO44.4
4.6
4.8
5
5.2
5.4
5.6antes y después de Antioxidantes
*
**
Anova p=0.000 TRM *v/s ** p<0.05 °v/s°° p<0.05, @v/s@@p<0.05
** **,@
°°° °°
°°@@
Actividad de Catalasa (U/grHb) en etapas de la prueba en cámara hipobárica
Etapas de la prueba
Act
Cat
alas
a (U
/grH
b)
Stgo 4500 Retorno 1díapos ! Stgo 4500 Retorno 1día pos--
----
----
----
----
----
----
----
----
----
---
Cat1SanCat4500CatRet1Cat1posSantAOAO4500ReatAOPosAO10.49
0.59
0.69
0.79
0.89
0.99sin antioxidantes con antioxidantes
*°
@**
* v/s ** p=0,02. Anova p=0.000 TRM °v/s°° p<0.05 @ v/s @@ p=n.s.
°° °° °°
@@
@@
@@
Uricemia (mg/dl) antes y pos antioxidantesU
ricem
ia (
mg/
dl)
Sin antioxidantes Con AntioxidantesurisAO11 uriAO21
2.8
3.1
3.4
3.7
4
4.3
4.6p < 0,001
AUCANQUILCHA 5960m.
Descanso en ascenso a 5000 m.
Ventilación Máxima (l/min)
Etapas
Ve
ntil
aci
ón
má
xim
a (
l/min
)
VENT1 VENT2 VENT3 VENT4 VENT5 VENT6120
140
160
180
200
VENT1 v/s VENT2 y VENT3 p=n.s.VENT1v/sVENT4p<0.05.VENT4v/sVENT5p<0.05
Anova=0.00 TRM VO2PRIM v/s VO2SEG y VO2CUARv/s VO2QUIN p<0.05VO2PRIM-VO2SEGv/sVO2CUAR -VO2QUINp <0.05
Consumo de oxígeno máximo (ml/kg/min)
Etapas
VO
2 m
áxi
mo
(m
l O2
/kg
/min
)
VO2PRIM VO2SEG VO2TER VO2CUARVO2QUIN VO2SEXT32
37
42
47
52
57
62
Frecuencia Respiratoria Máxima/ minuto en Etapas de Exposición
Etapas
Re
spira
ció
n /
min
uto
FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6170
175
180
185
190
195
200
Anova = 0.00 TRM FR1v/sFR2 y FR4v/sFR5 p<0.05
Carga de trabajo en Watt en etapas de Exposición
Etapas
Watt
CARGAUNOCARGADOSCARGATRESCARGACUATCARGACINCCARGASEIS210
230
250
270
290
310
Anova =0.00 TRM UNO v/s DOS-CUATRO,CINCO-SEIS p<0.05
300
400
500
600
700
800
900
Cata
lasa
U/g
rH
b
Actividad de Catalasa (U/gr Hb) antes y después del uso de antioxidantes
p = 6,1 x 10-7
Sin AO Con AO
ConclusionesEl suplemento de antioxidantes en la dieta (400UI Vit E + 1000 mg Vit
C /día x 2 meses) modifica respuestas cardiopulmonares frente a la exposición aguda a la altitud:
• La saturación arterial de O2 disminuye menos (p=0.02)
• La VRC aumenta (p<0.05)
• La Frecuencia Cardíaca aumenta menos (p<0.05)
• La ventilación alveolar aumenta más (p<0.05)
• No se produce activación de la enzima catalasa (p=ns)
• El consumo máximo de O2 disminuye menos en altitud (p<0.04)• La recuperación del VO2 frente a la reoxigenación es completa
Conclusiones II
El suplemento de antioxidantes en la dieta (400UI Vit E + 1000 mg Vit C /día x 2 meses) modifica niveles metabólicos :
• Aumenta la actividad basal de la enzima catalasa en glóbulo rojo (60% mayor, p<0,002)
• Disminuye la concentración de ácido úrico en sangre (p<0,001)