Hipoxia (médica)

Condición médica causada por falta de oxígeno en los tejidos.

Hipoxia
Otros nombres	Hipoxia, falta de oxígeno en sangre bajo, falta de oxígeno
Cianosis de la mano en una persona mayor con baja saturación de oxígeno.
Especialidad	Neumología , toxicología
Síntomas	Cianosis , entumecimiento o sensación de hormigueo en las extremidades
Complicaciones	Gangrena , necrosis
Factores de riesgo	Diabetes , enfermedad de las arterias coronarias , ataque cardíaco , accidente cerebrovascular , embolia , trombosis , trombosis venosa profunda , tabaquismo

La hipoxia ^[1] es una afección en la que el cuerpo o una región del cuerpo se ve privado de un suministro de oxígeno adecuado a nivel de los tejidos . La hipoxia se puede clasificar como generalizada , que afecta a todo el cuerpo, o local , que afecta a una región del cuerpo. ^[2] Aunque la hipoxia es a menudo una condición patológica , las variaciones en las concentraciones de oxígeno arterial pueden ser parte de la fisiología normal, por ejemplo, durante el entrenamiento con hipoventilación o el ejercicio físico intenso.

La hipoxia se diferencia de la hipoxemia y la anoxemia en que la hipoxia se refiere a un estado en el que el suministro de oxígeno es insuficiente, mientras que la hipoxemia y la anoxemia se refieren específicamente a estados que tienen un suministro de oxígeno arterial bajo o nulo. ^[3] La hipoxia en la que hay una privación completa del suministro de oxígeno se denomina anoxia .

La hipoxia generalizada ocurre en personas sanas cuando ascienden a gran altura , donde causa el mal de altura que conduce a complicaciones potencialmente fatales: edema pulmonar de gran altura ( HAPE ) y edema cerebral de gran altura ( HACE ). ^[4] La hipoxia también ocurre en individuos sanos cuando respiran mezclas de gases con un bajo contenido de oxígeno, por ejemplo, al bucear bajo el agua, especialmente cuando se utilizan sistemas de rebreather de circuito cerrado que controlan la cantidad de oxígeno en el aire suministrado. La hipoxia intermitente leve y no dañina se usa intencionalmente durante el entrenamiento en altitud.Desarrollar una adaptación del rendimiento deportivo tanto a nivel sistémico como celular. ^[5]

En la hipoxia aguda o silenciosa , el nivel de oxígeno de una persona en las células sanguíneas y los tejidos puede descender sin ninguna advertencia inicial, aunque la radiografía de tórax del individuo muestra una neumonía difusa con un nivel de oxígeno por debajo de lo normal. Los médicos informan casos de hipoxia silenciosa con pacientes con COVID-19 que no experimentaron dificultad para respirar ni tos hasta que sus niveles de oxígeno se desplomaron hasta tal punto que los pacientes se arriesgaron a sufrir dificultad respiratoria aguda (SDRA) e insuficiencia orgánica. ^[6] En un artículo de opinión del New York Times (20 de abril de 2020), el médico de la sala de emergencias Richard Levitaninforma que "una gran mayoría de los pacientes con neumonía por Covid que conocí tenían saturaciones de oxígeno notablemente bajas en el triaje, aparentemente incompatibles con la vida, pero estaban usando sus teléfonos celulares como los colocamos en monitores". ^[6]

La hipoxia es una complicación común del parto prematuro en los recién nacidos. Debido a que los pulmones se desarrollan al final del embarazo, los bebés prematuros con frecuencia poseen pulmones subdesarrollados. Para mejorar la función pulmonar, los médicos con frecuencia colocan a los bebés en riesgo de hipoxia dentro de incubadoras (también conocidas como humidicribs) que brindan calor, humedad y oxígeno. Los casos más graves se tratan con CPAP . ^[7]

El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2019 fue otorgado a William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe y Gregg L. Semenza en reconocimiento a su descubrimiento de los mecanismos celulares para detectar y adaptarse a diferentes concentraciones de oxígeno, estableciendo una base para cómo los niveles de oxígeno afectan la función fisiológica. ^{[8] [9]}

Hipoxia generalizada

Los síntomas de la hipoxia generalizada dependen de su gravedad y de la aceleración de su aparición.

En el caso del mal de altura , donde la hipoxia se desarrolla gradualmente, los síntomas incluyen fatiga , entumecimiento / hormigueo en las extremidades , náuseas y anoxia cerebral . ^[10] Estos síntomas suelen ser difíciles de identificar, pero la detección temprana de los síntomas puede ser fundamental. ^{[11] [12]}

En hipoxia severa, o hipoxia de aparición muy rápida, ataxia , confusión, desorientación, alucinaciones , cambios de comportamiento, severos dolores de cabeza , la reducción de nivel de conciencia, edema de papila , falta de aliento , ^[10] palidez , ^[13] taquicardia , y la hipertensión pulmonar llevando eventualmente a los signos tardíos cianosis , frecuencia cardíaca lenta , cor pulmonale y presión arterial baja seguidos de insuficiencia cardíaca que eventualmente conducen al shock y la muerte .^{[14] [15]}

Debido a que la hemoglobina es de un rojo más oscuro cuando no está unida al oxígeno ( desoxihemoglobina ), a diferencia del color rojo intenso que tiene cuando está unida al oxígeno ( oxihemoglobina ), cuando se ve a través de la piel tiene una mayor tendencia a reflejar la luz azul. al ojo. ^[16] En los casos en que el oxígeno es desplazado por otra molécula, como el monóxido de carbono, la piel puede aparecer de color rojo cereza en lugar de cianótica. ^[17] La hipoxia puede causar un parto prematuro y dañar el hígado, entre otros efectos nocivos.

Hipoxia local

Si el tejido no se perfunde correctamente, puede sentirse frío y pálido; si es grave, la hipoxia puede provocar cianosis , una decoloración azul de la piel. Si la hipoxia es muy grave, un tejido puede eventualmente volverse gangrenoso. También se puede sentir un dolor extremo en o alrededor del sitio. ^[18]

La hipoxia tisular por un suministro de oxígeno bajo puede deberse a una concentración baja de hemoglobina (hipoxia anémica), un gasto cardíaco bajo (hipoxia estancada) o una saturación de hemoglobina baja (hipoxia hipóxica). ^[19] La consecuencia de la privación de oxígeno en los tejidos es un cambio al metabolismo anaeróbico a nivel celular. Como tal, la reducción del flujo sanguíneo sistémico puede resultar en un aumento de lactato sérico. ^[20] Los niveles de lactato sérico se han correlacionado con la gravedad de la enfermedad y la mortalidad en adultos críticamente enfermos y en recién nacidos ventilados con dificultad respiratoria. ^[20]

Porque

El oxígeno se difunde pasivamente en los alvéolos pulmonares según un gradiente de presión. El oxígeno se difunde desde el aire respirado, mezclado con vapor de agua, a la sangre arterial , donde su presión parcial es de alrededor de 100 mmHg (13,3 kPa). ^[21] En la sangre, el oxígeno se une a la hemoglobina, una proteína de los glóbulos rojos . La capacidad de unión de la hemoglobina está influenciada por la presión parcial de oxígeno en el ambiente, como se describe en la curva de disociación oxígeno-hemoglobina . Una menor cantidad de oxígeno se transporta en solución en la sangre.

En los tejidos periféricos, el oxígeno se difunde nuevamente por un gradiente de presión hacia las células y sus mitocondrias , donde se usa para producir energía junto con la descomposición de glucosa , grasas y algunos aminoácidos . ^[22]

La hipoxia puede resultar de una falla en cualquier etapa en el suministro de oxígeno a las células. Esto puede incluir presiones parciales de oxígeno disminuidas, problemas con la difusión de oxígeno en los pulmones, hemoglobina disponible insuficiente, problemas con el flujo sanguíneo al tejido terminal y problemas con el ritmo respiratorio.

Experimentalmente, la difusión de oxígeno se vuelve limitante (y letal) cuando la presión parcial de oxígeno arterial cae a 60 mmHg (5,3 kPa) o menos. ^{[ cita requerida ]}

Casi todo el oxígeno en la sangre está unido a la hemoglobina, por lo que interferir con esta molécula portadora limita el suministro de oxígeno a la periferia. La hemoglobina aumenta la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre en aproximadamente 40 veces, ^[23] con la capacidad de la hemoglobina para transportar oxígeno influenciada por la presión parcial de oxígeno en el ambiente, una relación descrita en la curva de disociación oxígeno-hemoglobina . Cuando se interfiere con la capacidad de la hemoglobina para transportar oxígeno, puede producirse un estado hipóxico. ^{[24] : 997–99}

Isquemia

Artículo principal: Isquemia

La isquemia , que significa un flujo sanguíneo insuficiente a un tejido, también puede resultar en hipoxia. Esto se llama "hipoxia isquémica". Esto puede incluir un evento embólico , un ataque cardíaco que disminuye el flujo sanguíneo general o un traumatismo en un tejido que resulta en daño. Un ejemplo de flujo sanguíneo insuficiente que causa hipoxia local es la gangrena que se produce en la diabetes . ^[25]

Enfermedades como la enfermedad vascular periférica también pueden provocar hipoxia local. Por esta razón, los síntomas empeoran cuando se usa una extremidad. El dolor también se puede sentir como resultado del aumento de iones de hidrógeno que conduce a una disminución en el pH de la sangre (acidez) creado como resultado del metabolismo anaeróbico . ^{[ cita requerida ]}

Hipoxia hipoxémica

Artículo principal: hipoxemia

Esto se refiere específicamente a estados hipóxicos donde el contenido arterial de oxígeno es insuficiente. ^[26] Esto puede ser causado por alteraciones en el impulso respiratorio , tal como en alcalosis respiratoria , derivación fisiológica o patológica de la sangre, enfermedades que interfieren en la función pulmonar que resulta en una falta de coincidencia de ventilación-perfusión , tal como una embolia pulmonar , o alteraciones en la parcial presión de oxígeno en el medio ambiente o en los alvéolos pulmonares, como puede ocurrir en la altura o al bucear.

Envenenamiento por monóxido de carbono

Artículo principal: intoxicación por monóxido de carbono

El monóxido de carbono compite con el oxígeno por los sitios de unión de las moléculas de hemoglobina. Como el monóxido de carbono se une a la hemoglobina cientos de veces más fuerte que el oxígeno, puede prevenir el transporte de oxígeno. ^[27] La intoxicación por monóxido de carbono puede ocurrir de forma aguda, como con la intoxicación por humo, o durante un período de tiempo, como con el tabaquismo. Debido a procesos fisiológicos, el monóxido de carbono se mantiene a un nivel de reposo de 4 a 6 ppm. Esto aumenta en áreas urbanas (7 a 13 ppm) y en fumadores (20 a 40 ppm). ^[28] Un nivel de monóxido de carbono de 40 ppm equivale a una reducción de los niveles de hemoglobina de 10 g / L. ^{[28] [nota 1]}

El CO tiene un segundo efecto tóxico, a saber, eliminar el desplazamiento alostérico de la curva de disociación del oxígeno y desplazar el pie de la curva hacia la izquierda. Al hacerlo, es menos probable que la hemoglobina libere sus oxígenos en los tejidos periféricos. ^[23] Ciertas variantes de hemoglobina anormales también tienen una afinidad por el oxígeno más alta de lo normal y, por lo tanto, también son deficientes en el suministro de oxígeno a la periferia.

Altitud

Artículo principal: enfermedad de las alturas

La presión atmosférica se reduce con la altitud y con ella, la cantidad de oxígeno. ^[29] La reducción de la presión parcial de oxígeno inspirado a mayores altitudes reduce la saturación de oxígeno de la sangre, lo que finalmente conduce a la hipoxia. ^[29] Las características clínicas del mal de altura incluyen: problemas para dormir, mareos, dolor de cabeza y edema. ^[29]

Gases respiratorios hipóxicos

Artículos principales: asfixia por gas inerte y asfixiantes gases de efecto

El gas respirable en el buceo subacuático puede contener una presión parcial de oxígeno insuficiente, especialmente en caso de mal funcionamiento de los rebreathers. Tales situaciones pueden llevar a la inconsciencia sin síntomas, ya que los niveles de dióxido de carbono son normales y el cuerpo humano percibe mal la hipoxia pura. Los gases de respiración hipóxicos pueden definirse como mezclas con una fracción de oxígeno más baja que el aire, aunque los gases que contienen suficiente oxígeno para mantener la conciencia de manera confiable a la presión atmosférica normal al nivel del mar pueden describirse como normóxicos incluso cuando son ligeramente hipóxicos. Las mezclas hipóxicas en este contexto son aquellas que no mantendrán la conciencia de manera confiable a la presión del nivel del mar. Los gases con tan solo 2% de oxígeno por volumen en un diluyente de helio se utilizan para operaciones de buceo profundo. La presión ambiental a 190msw es suficiente para proporcionar una presión parcial de aproximadamente 0,4 bar, que es adecuada para el buceo de saturación . A medida que los buzos se descomprimen , el gas respirable debe oxigenarse para mantener una atmósfera respirable. ^[30]

La asfixia por gas inerte puede ser deliberada con el uso de una bolsa de suicidio . Se ha producido muerte accidental en casos en los que no se han detectado ni apreciado concentraciones de nitrógeno en atmósferas controladas o metano en minas. ^[31]

Otro

La función de la hemoglobina también se puede perder al oxidar químicamente su átomo de hierro a su forma férrica. Esta forma de hemoglobina inactiva se llama metahemoglobina y se puede producir ingiriendo nitrito de sodio ^{[32] [ ¿fuente médica no confiable? ]} así como ciertos medicamentos y otras sustancias químicas. ^[33]

Anemia

Artículo principal: anemia

La hemoglobina juega un papel importante en el transporte de oxígeno por todo el cuerpo, ^[23] y cuando es deficiente, puede producirse anemia , lo que provoca una "hipoxia anémica" si la perfusión tisular disminuye. La deficiencia de hierro es la causa más común de anemia. Como el hierro se usa en la síntesis de hemoglobina, se sintetizará menos hemoglobina cuando haya menos hierro, debido a una ingesta insuficiente o una mala absorción. ^{[24] : 997–99}

La anemia es típicamente un proceso crónico que se compensa con el tiempo por el aumento de los niveles de glóbulos rojos a través de eritropoyetina regulada al alza . Un estado hipóxico crónico puede resultar de una anemia mal compensada. ^{[24] : 997–99}

Hipoxia histotóxica

Artículo principal: hipoxia histotóxica

Envenenamiento por cianuro

La hipoxia histotóxica se produce cuando la cantidad de oxígeno que llega a las células es normal, pero las células no pueden utilizar el oxígeno de forma eficaz como resultado de las enzimas de fosforilación oxidativa inhabilitadas. Esto puede ocurrir en caso de intoxicación por cianuro . ^[34]

Compensación fisiológica

Agudo

Si el suministro de oxígeno a las células es insuficiente para la demanda (hipoxia), los electrones se desplazarán al ácido pirúvico en el proceso de fermentación del ácido láctico . Esta medida temporal (metabolismo anaeróbico) permite liberar pequeñas cantidades de energía. La acumulación de ácido láctico (en los tejidos y la sangre) es un signo de oxigenación mitocondrial inadecuada, que puede deberse a hipoxemia, flujo sanguíneo deficiente (p. Ej., Shock) o una combinación de ambos. ^[35] Si es grave o prolongado, podría provocar la muerte celular. ^[36]

En los seres humanos, la hipoxia es detectada por los quimiorreceptores periféricos en el cuerpo carotídeo y el cuerpo aórtico , siendo los quimiorreceptores del cuerpo carotídeo los principales mediadores de las respuestas reflejas a la hipoxia. ^[37] Esta respuesta no controla la tasa de ventilación a una p O normal
₂, pero por debajo de lo normal, la actividad de las neuronas que inervan estos receptores aumenta drásticamente, tanto que anula las señales de los quimiorreceptores centrales en el hipotálamo , aumentando p O
₂a pesar de una caída de p CO
2

En la mayoría de los tejidos del cuerpo, la respuesta a la hipoxia es la vasodilatación . Al ensanchar los vasos sanguíneos, el tejido permite una mayor perfusión.

Por el contrario, en los pulmones , la respuesta a la hipoxia es la vasoconstricción . Esto se conoce como vasoconstricción pulmonar hipóxica o "VPH". ^[38]

Crónica

Cuando la presión capilar pulmonar permanece elevada de forma crónica (durante al menos 2 semanas), los pulmones se vuelven aún más resistentes al edema pulmonar porque los vasos linfáticos se expanden enormemente, aumentando su capacidad de transportar líquido fuera de los espacios intersticiales quizás hasta 10 veces . Por lo tanto, en pacientes con estenosis mitral crónica , se han medido presiones capilares pulmonares de 40 a 45 mm Hg sin el desarrollo de edema pulmonar letal [fisiología de Guytun y Hall].

La hipoxia existe cuando hay una cantidad reducida de oxígeno en los tejidos del cuerpo. La hipoxemia se refiere a una reducción de la PO2 por debajo del rango normal, independientemente de si el intercambio de gases está alterado en el pulmón, si el CaO2 es adecuado o si existe hipoxia tisular. Existen varios mecanismos fisiológicos potenciales para la hipoxemia, pero en los pacientes con EPOC, el predominante es el desajuste V / Q, con o sin hipoventilación alveolar, como lo indica la PaCO2. La hipoxemia causada por el desajuste de V / Q como se observa en la EPOC es relativamente fácil de corregir, por lo que solo se requieren cantidades comparativamente pequeñas de oxígeno suplementario (menos de 3 L / min para la mayoría de los pacientes) para la LTOT. Aunque la hipoxemia normalmente estimula la ventilación y produce disnea, estos fenómenos y los demás síntomas y signos de hipoxia son lo suficientemente variables en pacientes con EPOC como para tener un valor limitado en la evaluación del paciente. La hipoxia alveolar crónica es el factor principal que conduce al desarrollo de cor pulmonale (hipertrofia ventricular derecha con o sin insuficiencia ventricular derecha manifiesta) en pacientes con EPOC. La hipertensión pulmonar afecta negativamente a la supervivencia en la EPOC, en un grado que es paralelo al grado en que se eleva la presión arterial pulmonar media en reposo. Aunque la gravedad de la obstrucción del flujo de aire medida por el FEV1es el que mejor se correlaciona con el pronóstico general en pacientes con EPOC, la hipoxemia crónica aumenta la mortalidad y la morbilidad para cualquier gravedad de la enfermedad. Los estudios a gran escala de LTOT en pacientes con EPOC han demostrado una relación dosis-respuesta entre las horas diarias de uso de oxígeno y la supervivencia. Hay motivos para creer que el uso continuo de oxígeno las 24 horas del día en pacientes seleccionados de forma adecuada produciría un beneficio de supervivencia incluso mayor que el mostrado en los estudios NOTT y MRC. ^[39]

Tratamiento

Para contrarrestar los efectos de las enfermedades de las alturas, el cuerpo debe devolver la p O arterial
₂hacia lo normal. La aclimatación , el medio por el cual el cuerpo se adapta a las altitudes más altas, solo restaura parcialmente la p O
₂a niveles estándar. La hiperventilación , la respuesta más común del cuerpo a las condiciones de gran altitud, aumenta la p O alveolar
₂aumentando la profundidad y la frecuencia respiratoria. Sin embargo, mientras p O
₂mejora con la hiperventilación, no vuelve a la normalidad. Los estudios de mineros y astrónomos que trabajan a 3000 metros y más muestran una p O alveolar mejorada
₂con total aclimatación, sin embargo, el p O
₂El nivel permanece igual o incluso por debajo del umbral para la oxigenoterapia continua para pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). ^[40] Además, existen complicaciones relacionadas con la aclimatación. La policitemia , en la que el cuerpo aumenta la cantidad de glóbulos rojos en circulación, espesa la sangre y aumenta el peligro de que el corazón no pueda bombearla.

En condiciones de gran altitud, solo el enriquecimiento de oxígeno puede contrarrestar los efectos de la hipoxia. Al aumentar la concentración de oxígeno en el aire, se contrarrestan los efectos de una presión barométrica más baja y el nivel de p O arterial
₂se restablece a su capacidad normal. Una pequeña cantidad de oxígeno suplementario reduce la altitud equivalente en habitaciones con clima controlado. A 4000 m, elevar el nivel de concentración de oxígeno en un 5 por ciento a través de un concentrador de oxígeno y un sistema de ventilación existente proporciona una altitud equivalente a 3000 m, que es mucho más tolerable para el creciente número de aterrizadores bajos que trabajan a gran altitud. ^[41] En un estudio de astrónomos que trabajaban en Chile a 5050 m, los concentradores de oxígeno aumentaron el nivel de concentración de oxígeno en casi un 30 por ciento (es decir, del 21 por ciento al 27 por ciento). Esto resultó en una mayor productividad de los trabajadores, menos fatiga y mejor sueño. ^[40]

Los concentradores de oxígeno son especialmente adecuados para este propósito. Requieren poco mantenimiento y electricidad, proporcionan una fuente constante de oxígeno y eliminan la tarea costosa, ya menudo peligrosa, de transportar cilindros de oxígeno a áreas remotas. Las oficinas y las viviendas ya cuentan con habitaciones climatizadas, en las que la temperatura y la humedad se mantienen a un nivel constante.

Una renovación de la prescripción de oxígeno domiciliario después de la hospitalización requiere una evaluación del paciente para detectar hipoxemia en curso. ^[42]

Ver también

• Asfixia  : condición de suministro de oxígeno gravemente deficiente al cuerpo causado por una respiración anormal
• Hipoxia cerebral  : escasez de oxígeno del cerebro o anoxia cerebral, un suministro reducido de oxígeno al cerebro.
• Asfixia erótica  : restricción intencional de oxígeno al cerebro para la excitación sexual o hipoxia autoerótica, restricción intencional de oxígeno al cerebro para la excitación sexual
• Efecto Fink  : cambios en la presión parcial de oxígeno en los alvéolos pulmonares causados ​​por un gas anestésico soluble o hipoxia de difusión, un factor que influye en la presión parcial de oxígeno dentro del alvéolo pulmonar.
• Hipoxia cerebral G-LOC inducida por fuerzas g excesivas
• Hipoxia histotóxica , la incapacidad de las células para absorber o utilizar oxígeno del torrente sanguíneo.
• Hiperoxia  : exposición de los tejidos a concentraciones anormalmente altas de oxígeno.
• Entrenamiento de hipoventilación  : método de entrenamiento físico en el que la frecuencia respiratoria reducida se intercala con períodos con respiración normal
• Hipoxemia  : nivel anormalmente bajo de oxígeno en la sangre o hipoxia hipoxémica, una deficiencia de oxígeno en la sangre arterial.
• Hipoxia en peces  : respuesta de los peces a la hipoxia ambiental, respuestas de los peces a la hipoxia
• Factores inducibles por hipoxia
• Hipoxia hipóxica , resultado de la insuficiencia de oxígeno disponible para los pulmones.
• Respuesta ventilatoria hipóxica
• Hipoxicador un dispositivo destinado a la aclimatación a la hipoxia de manera controlada.
• Entrenamiento hipóxico intermitente
• Hipoxia intrauterina , cuando un feto se ve privado de un suministro adecuado de oxígeno.
• Hipoxia latente  : concentración de oxígeno en los tejidos que es suficiente para mantener la conciencia en profundidad, pero no en la presión superficial o en un apagón de aguas profundas, pérdida de conciencia al ascender desde una inmersión profunda en apnea.
• Pseudohipoxia , aumento de la proporción citosólica de NADH libre a NAD ⁺ en las células
• Rinomanometría
• Apnea del sueño  : trastorno que implica pausas en la respiración durante el sueño.
• Tiempo de conciencia útil
• Hipoxia tumoral , la situación en la que las células tumorales se han visto privadas de oxígeno.

Notas

1. La fórmulase puede utilizar para calcular la cantidad de hemoglobina unida a monóxido de carbono. Por ejemplo, a un nivel de monóxido de carbono de 5 ppm,o una pérdida del medio por ciento de la hemoglobina en sangre. ^[28]${\displaystyle Hb_{CO}(\%)={\frac {CO-2.34}{5.09}}}$${\displaystyle ={\frac {5-2.34}{5.09}}=.5\%}$

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Clasificación	D ICD - 10 : J96 ICD - 9-CM : 799.02 DeCS : D000860 Enfermedades DB : 6623