Circulacion Pulmonar anivel del mar y cambios en nativos de~1

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

150150


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

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



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



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)




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


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

Circulacion Pulmonar anivel del mar y cambios en nativos de~1

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