Respuestas cardiopulmonares a la exposición aguda a la altitud:

Efecto de antioxidantes

Dr. Mario Sandoval MartínezMagíster 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.

2H2Oe- + 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 CámaraC

O2

mm

Hg

--------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 albAO1albAO2albAO3albAO4

4.4

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 C

atal

asa

(U/g

rHb)

Stgo 4500 Retorno 1díapos ! Stgo 4500 Retorno 1día pos--

----

----

----

----

----

----

----

----

----

---

Cat1SanCat4500CatRet1Cat1posSantAOAO4500ReatAOPosAO10.49

0.59

0.69

0.79

0.89

0.99 sin 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 (m

g/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

Vent

ilaci

ón m

áxim

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

áxim

o (m

l O2/

kg/m

in)

VO2PRIM VO2SEG VO2TER VO2CUARVO2QUIN VO2SEXT32

37

42

47

52

57

62

Frecuencia Respiratoria Máxima/ minuto en Etapas de Exposición

Etapas

Res

pira

ción

/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

Wat

t

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

Cat

alas

a U

/grH

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 IIEl 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)