El consumo máximo de oxigeno, saturación arterial  de oxigeno y rendimiento físico a altitudes elevadas
	*Profesor de Fisiología del Esfuerzo y Nutrición Deportiva. Centro Público para la Enseñanza de Deportes, KIROLENE. Gobierno Vasco Unidad de Fisiología del esfuerzo. Entrenamientos en Hipoxia Intermitente, NUTRIAKTIVE Centro Deportivo K2. Vitoria-Gasteiz **Departamento de Fisiología el Ejercicio e Hipoxia Universidad de Barcelona	Aritz Urdampilleta* Jesús Alvarez-Herms** Sonia Julia*** a.urdampilleta.kirolene@gmail.com (España)
	Resumen           El consumo de oxigeno en altitudes elevadas aumenta mucho, incluso estando en reposo. Es por ello que el rendimiento físico prioritariamente de carácter aeróbico disminuye mucho, especialmente por encima de los 2000m, cuando nos ejercitamos a una mediana-elevada intensidad. Así a los 2000m el VO2max viene a ser el 90% y a los 7000m de altitud el 40% de la que podríamos tener a nivel del mar. A su vez, la SaO2% disminuye a grandes altitudes, en consecuencia mostrando una menor oxigenación. No sólo es el estado hipóxico el responsable de la bajada de la SaO2, sino también depende de otros factores. Sin lugar a duda, un montañero con un VO2 mayor a una misma altitud y una mayor SaO2 puede tener más facilidades para alcanzar una cima por encima de los 4000m. Es por ello, es muy importante comprender aspectos básicos de fisiología de la hipoxia, cara a una mejor comprensión de las respuestas esperadas a grandes altitudes.           Palabras clave: Consumo de oxigeno. Saturación de oxígeno. Rendimiento físico. Altitud.
	EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 17, Nº 173, Octubre de 2012. http://www.efdeportes.com/

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Introducción

    La hipoxia disminuye considerablemente el rendimiento físico aeróbico, y este efecto es apreciable incluso en la montaña media. A una altitud de 2000m el consumo máximo de oxigeno (VO2max) viene a ser el 90% respecto a lo normal a nivel del mar (Calbet, 2003). A 7000m es sólo el 40% (Horbein, 2001). Se calcula que por encima del Everest viene a estar entre 20 y 25% del VO2max, he aquí la importancia que puede tener que un deportista-alpinista tenga un VO2max alto, para subir a cotas elevadas. Por otra parte, el consumo de oxigeno en proporción al trabajo realizado es siempre el mismo a cualquier altitud (Botella de Maglia, 2001).

    El VO2max es el parámetro con el que se mide la potencia aerobia de un sujeto, es decir, el máximo trabajo que un sujeto puede hacer en la unidad de tiempo valiéndose de procesos metabólicos aerobios. Se puede medir en términos absolutos (litros de oxigeno consumidos por minuto), pero tiene más interés hacerlo en proporción al peso corporal del sujeto (ml/ min/ kg). Dado que la mayoría de los esfuerzos físicos que hacen los montañeros se realizan en condiciones aerobias (salvo en las escaladas de gran dificultad en hielo….), así, el consumo máximo de oxigeno es una forma útil de evaluar el entrenamiento físico para los esfuerzos habituales de la montaña a grandes altitudes.

    Para cada altitud el valor de VO2max depende de que el sujeto tenga un VO2max u otro a nivel del mar antes de la expedición. En los sujetos entrenados, el VO2max de partida suele ser alto. No obstante en los sujetos no entrenados, el VO2max de partida es bajo, por lo que al disminuir con la altitud puede llegar a suponer un “techo de altura” para ascender a cotas más elevadas que 6000m. Un consumo de oxigeno de 12 ml/min/kg es el mínimo que le hace falta para caminar lentamente por terreno llano (Botella de Maglia, 2001). Si un alpinista no es capaz de llegar a esta cifra a una determinada altitud, difícilmente podrá alcanzar cumbres por encima de ella. Este argumento es el más convincente de los que conoce el autor para motivar a los alpinistas perezosos a entrenarse (de echo, es el único argumento capaz de motivarle a él mismo). Un consumo de 3,5 ml/min/kg es el mínimo necesario para seguir vivo sin realizar esfuerzo físico alguno.

Figura 1. Deterioro del VO2 max según la altitud (Botella de Maglia, 2001)

    Si el ejercicio físico es de breve duración, la concentración sanguínea de ácido láctico es la misma a nivel del mar y en altitud. Cuando se trata de un esfuerzo prolongado, se observa un aumento de ácido láctico en la sangre a todos los niveles de esfuerzo. Con la aclimatación no obstante, después de una estancia moderadamente prolongada en altitud (unos 3-7 días, mínimo por encima de los 3000m), las concentraciones de lactato en sangre disminuyen considerablemente a la misma intensidad relativa, esto puede ser debido en parte, porque a grandes altitudes se disminuyen los depósitos de glucógeno muscular y en consecuencia la participación de la glucolisis está limitada, aumentando en esta situación la lipólisis y la proteólisis (Urdampilleta et al, 2012). La hipoxia continua tiene un efecto intrigante sobre la producción de ácido láctico durante un esfuerzo máximo, ya que la concentración máxima de este en la sangre disminuye con la altitud aunque el sujeto esté aclimatado. Es un fenómeno que se describió en los años treinta del siglo pasado, conociéndose como “paradoja de lactato”, puesto que lo normal sería que la producción de ácido láctico en la sangre estuviera aumentado en condiciones de hipoxia (al haber menos oxigeno los sustratos energéticos tienden a metabolizarse por la glucólisis anaerobia, ya que tienen más dificultades para hacerlo por el ciclo de Krebs).

    Así, existen varias razones para que deteriore el rendimiento físico en altitud. Los dos más importantes son la disminución de la oxigenación sanguínea (bajada de la SaO2%) y el hecho de que la concentración plasmática de iones de bicarbonato esté disminuida para compensar la alcalosis respiratoria. El bicarbonato es una molécula tampón que hace falta para neutralizar el ácido láctico que se produce durante el esfuerzo. Su déficit da lugar a la acidosis, y esta a la vez limita la función de diversas encimas musculares como de las rutas metabólicas. Por otra parte, comentar que en las estancias prolongadas (más que 3 semanas) a altitudes muy elevadas (por encima de los 6000m de altitud), por el estado de déficit energético diario y desnutrición, puede que los niveles de proteínas plasmáticas disminuyan y en consecuencia una mayor tendencia hacia la acidosis, y a su vez cierta tendencia a edemas (Urdampilleta y Martínez-Sanaz, 2012), ya que se pierde la presión oncótica total que ejercen estas.

El consumo máximo de oxigeno en los alpinistas

    La mayoría de los montañeros y alpinistas tienen cifras de consumo máximo de oxigeno (VO2max) muy inferiores a las personas que practican deportes competitivos de resistencia de larga duración (puede ser porque las intensidades de entrenamiento son muy diferentes). Hace años causó sonrisas la noticia de que el VO2max de los alpinistas españoles era similar al de los practicantes del ajedrez y de billar. Obviamente esto se debía a la falta de entrenamiento físico regular (Urdampilleta y Alvarez-Herms, 2012).

    Pero incluso el VO2max de los montañeros que participan en las expediciones a grandes montañas del Himalaya es claramente inferior a la de los deportistas que practican disciplinas de fondo tales como ciclismo o maratón. Oswald Oelz y sus colaboradores publicaron en 1985 los datos de VO2max de seis Himalayistas de fama mundial que habían alcanzado cimas de más de 8500m (entre ellas el Everest) sin oxigeno suplementario. Arsenio Veicsteinas complementó estos datos con los otros cinco montañeros que habían alcanzado cimas de entre 7000-8000m. Pues bien, 10 de los 11 sujetos tenían un VO2max entre 49 y 60 ml/min/kg (los maratonianos y ciclistas olímpicos suelen tener entre 75-85 ml/min/kg, aunque es verdad que de peso graso también suelen estar más definidos) (Botella de Maglia, 2002).

    Antes de su expedición a la cara sur del Anapurna, un grupo de expertos en medicina deportiva propuso a Chris Bonington realizar pruebas de esfuerzo con los expedicionarios y comparar los resultados con los de la selección británica de futbol. Bonington rechazó la propuesta, pues conocía la actitud anárquica de sus compañeros con respecto al entrenamiento y temió que los resultados le retirasen el favor de la opinión pública y de los patrocinadores de la expedición.

Tabla 1. Los valores de VO2max de los alpinistas participante en cuatro expediciones científicas al Himalaya (Botella de Maglia, 2002)

    En España se han publicado datos sobre el VO2max a : 1) Montañeros aragoneses antes de la expedición al Monte Kenia y montañas de los Andes (Arnaudas, 1990), 2) Miembros de la expedición alavesa al Cho-Oyu de 1985 (Martínez Ferrer, 1985), 3) Montañeros vizcaínos antes de las expediciones al Monte Mckinley y montañas de los Andes (Lizarraga, 1988), 4) Miembros del grupo de rescate en montaña de la Ertzaintza (policía del País Vasco) después de completar un programa de entrenamiento (Lizarraga, 1990), 5) Los miembros de la expedición de Terrasa al K2 de 1993 (Girón, 1994), y 6) Siete de los ocho miembros de la expedición Cinc Segles de la Universidad de Valencia al Gasherrbrum II (Botella de Maglia, 2002).

Tabla 2. Los valores de VO2max de los montañeros españoles de alto nivel (Botella de Maglia, 2002)

    Por otra parte, Eduardo Garrido y colaboradores estudiaron en Barcelona el consumo máximo de oxigeno de seis sherpas de 37±7 años con historial alpinístico brillante (entre ellos el legendario Ang Rita, que contaba con 14 ascensiones a cimas por encima de 8000m). Su VO2max fue de 71,2 ml/min/kg, lo que explica su impresionante rendimiento físico en altitud (Garrido, 1997).

    Se han realizado también abundantes determinaciones de consumo máximo de oxigeno en montañeros federados. En 1993 Xabier Garaioa, publicó un estudio sobre 107 montañeros navarros (90 hombres y 17 mujeres) cuyos resultados se muestran el la siguiente tabla:

Tabla 3. Los valores de VO2max de los montañeros federados por la Federación Navarra (Garaioa, 1994)

    A la vez, en 1998 Kepa Lizarraga y sus colaboradores dieron a conocer en un estudio (Lizarraga, 1998) sobre un total de 515 pruebas de esfuerzo realizados en 375 montañeros vizcaínos federados (315 hombres y 60 mujeres) de distintas edades. Los resultados por sexo y edad se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 4. Los valores de VO2max de los montañeros federados por la Federación de Vizcaia (Lizarraga, 1998)

 

Tabla 5. Los valores de VO2max de los montañeros federados por la Federación de Vizcaia. Solo muestra de varones (Lizarraga, 1998)

    Observamos como, con la edad y con una peor forma física los valores de VO2max son más bajos. En este caso, sería una gran ventaja tener los valores de VO2max elevados, para realizar una ascensión a un monte de 8000m o incluso para turistas que quieran disfrutar de los Andes, Himalaya….

Saturación arterial de oxigeno y su importancia

    Las moléculas de hemoglobina de la sangre arterial no suelen estar totalmente cargadas de oxigeno; sólo lo están en una proporción mayor o menor según las circunstancias que recibe el nombre de saturación arterial de oxigeno (SaO2%). Esta proporción es mayor cuanto mayor sea la presión parcial de oxigeno en la sangre. Al nivel del mar, la hemoglobina de la sangre arterial contiene como media 97-98 de oxigeno que podría contener; por lo tanto la saturación arterial de oxigeno es del 98% (una SaO2 del 100% solo se lograría experimentalmente respirando una atmósfera de oxigeno puro a alta presión). En los fumadores este porcentaje suele ser inferior y en las mujeres, posiblemente por razones fisiológicas del embarazo, esta puede ser ligeramente superior.

    Desde hace muchos años se sabe que existe una relación entre la saturación de hemoglobina y la presión parcial de oxigeno de la sangre arterial. Si en una gráfica representamos en ordenadas la SaO2% y en abcisas la PaO2 obtendremos una curva en forma de S itálica. Puesto que conocemos cómo disminuye la PaO2 con la altitud, en teoría podríamos saber qué saturación arterial de oxigeno existe para cada altitud. A la vez esta curva varía según el pH.

Figura 2. Relación entre la Saturación de Hemoglobina (SaO2%) y la Presión parcial de Oxigeno (PaO2), en diferentes condiciones de pH, en la sangre humana a nivel del 

mar (a una temperatura de 37ºC. La curva de la mitad a un pH de 7,4 muestra la condición que se da habitualmente en la sangre humana a nivel del mar (www.perfusion.cl)

    En realidad, la situación es mucho más compleja. La curva de saturación de la hemoglobina de desplaza hacia la izquierda o hacia la derecha, dependiendo de la: 1) temperatura, 2) el pH de la sangre, 3) la concentración de 2,3 difosfoglicerato (2,3 DFG) en los hematíes y 4) de la PaCO2 por el llamado “Efecto de Bohr”. De todos estos factores, los más importantes para los montañeros son el pH y el 2,3 DFG, ya que la temperatura corporal es constante (37º) y el efecto de la PaCO2 es poco relevante (Hultgren, 1997). La alcalosis desplaza la curva hacia la izquierda y la acidosis y el 2,3 DFG intraeritrocitario la desplazan hacia la derecha.

Figura 3. Relación entre la Saturación de Hemoglobina (SaO2%), la Presión parcial de Oxigeno (PaO2) 

y los parámetros que influyen que la curva se desplace a la derecha o izquierda (www.doyma.es)

 

Figura 4. Relación entre la Saturación de Hemoglobina (SaO2%), la Presión parcial de Oxigeno (PaO2), 

parámetros que influyen que la curva se desplace a la derecha o izquierda y liberación de oxigeno (www.doyma.es)

    En la alta montaña suele haber una alcalosis respiratoria. Por encima de 6500m esta alcalosis puede ser importante, porque la hipoxia dificulta la capacidad de los riñones para compensarla mediante la excreción de iones de bicarbonato por la orina.

    Por lo que respecta al 2,3 DFG, la concentración de esta sustancia aumenta con la altitud desde 5,5 mmol/l a nivel del mar, hasta 7,2 mmol/l en la cumbre del Everest. En definitiva, tendríamos que conocer cuál es el resultado global de la interrelación de todos esos factores para predecir que la SaO2% tendría un montañero a gran altitud, cosa muy interesante, desde el punto de vista de prevención de ciertas patologías o para realizar diferentes estrategias para subir a la cima (Peacock, 1998).

    En 1985 Botella de Maglia presentó una hipótesis apoyada en todos estos cálculos para predecir cómo disminuiría la SaO2 arterial con la altitud. La mayoría de los médicos experimentados dan por cierto que en la alta montaña pequeños incrementos en la altitud van acompañados de caídas drásticas en la SaO2, por tratarse de una zona muy pendiente de la curva de saturación de la hemoglobina. Sin embargo, los resultados de estos cálculos realizados por Botella de Maglia (ver la tabla siguiente) configuran una curva en la que la SaO2 disminuía suavemente con la altitud, alcanzaba el valor mínimo hacia los 7500m y luego volvía a ascender por efecto de la alcalosis respiratoria, hasta llegar a un valor de 74% en la cumbre del Everest, lo cual era poco verosímil (curiosamente esta cifra coincidía con el 72% de SaO2 que habían calculado otros autores experimentalmente, Operación Americana al Everest, 1981) (Botella de Maglia, 2002).

Figura 5. Disminución de la SaO2% con la altitud, calculada a partir de los datos publicados por diferentes autores. La cifra de 74% correspondiente a la 

cumbre del Everest se calculó a partir de los datos obtenidos por la American Medical Research Expedition to Everest (1981) (Botella de Maglia, 1985)

    En la gráfica que se adjunta las líneas punteadas líneas que sugieren lo siguiente: La SaO2 de 9000m de altura es la misma que la 5500m y la de 7000 es coincidente con la de 8000m. Ante esta evidencia cabe preguntarse porque entonces ¿cada metro mas arriba es más costoso de ascender?  Ocurre que no es la SaO2 la única variable a tener en cuenta. En el rendimiento físico tienen trascendental importancia la combinación de la gradiente de presión y la alcalosis respiratorias, relacionado estos al VO2max (West, 1993).

    Este comportamiento de la SaO2% era difícil de creer, porque, si fuera cierto, bastaría con un hematocrito de 58% para que un alpinista tuviera en la cumbre del Everest el mismo contenido total de oxigeno en la sangre arterial que tenía a nivel del mar antes de la expedición. No obstante, esta interpretación es errónea, ya que hay que tener en cuenta la alta alcalosis respiratoria que se produce a estas altitudes elevadas. Hay que aclarar que aquella hipótesis se basaba en parte a los datos publicados por la American Medical Research Expedition to Everest de 1981 y que posteriormente se han llevado a cabo experimentos con voluntarios en la cámara hipobárica en los que se han obtenido cifras algo distintas a las publicadas por aquella expedición. Se tratan de las operaciones Everest II (operación de los americanos, 1985) y Everest III (operación de los franceses, 1997).

    De todas formas, hay algo intrigante en todo esto. Si son ciertos los valores de PaO2 publicados, ¿cómo es posible que los alpinistas vivan durante semanas o meses a gran altitud y hagan esfuerzos físicos considerables con cifras de oxigeno en su sangre inferiores a la de los muchos de los pacientes de la UCI a quienes hay que conectar a un respirador?

    Cuando una persona tiene una PaO2 menor de 60 mmHg se dice que sufre una insuficiencia respiratoria. Cuando a pesar de respirar oxigeno la PaO2 es inferior a 50 mmHg, la situación es muy grave y la mayoría de pacientes precisan ser conectados a un respirador (ventilador mecánico). Sin embargo, muchos médicos se sorprenderían si supieran que la PaO2 de los montañeros en la cumbre del Mont Blanc (Alpes) está en torno a 41 mmHg y que en la cumbre del Everest es de 29 mmHg (según la presión atmosférica, que a la vez esta depende de la época del año…).

    Se trata de alpinistas sanos, es cierto, pero no es menos cierto que su sangre contiene menos oxigeno que de muchos pacientes con insuficiencia respiratoria grave.

    En la última década se ha ido generalizando el uso de un pequeño aparato portátil, el pulsioxímetro, que permite medir directamente la SaO2% por un procedimiento calorimétrico. La medición se realiza en unos instantes.

    El uso del pulsioxímetro portátil permitió sacar una serie de conclusiones, respecto a las SaO2 de los alpinistas no aclimatados y los habitantes en las montañas, llegando a las siguientes conclusiones (Botella de Maglia, 2001):

1. La cueva que representa la disminución de la SaO2 con la altitud es distinta en los montañeros no aclimatados y para habitantes de las montañas. A la misma altitud, los habitantes de las montañas (ya aclimatados) tienen una mayor SaO2 que los montañeros no aclimatados.

2. Esta diferencia no parece estar condicionada genéticamente (no en los residentes de los Andes), ya que los nativos a nivel del mar que llevan un tiempo viviendo en altitud tienen la misma SaO2 que los nativos de las montañas que habitan a la misma altitud.

3. La SaO2 de los montañeros aumenta durante el proceso de aclimatación hasta igualar en pocos días la que tienen las personas que residen habitualmente en la misma altitud, según el proceso de aclimatación.

    La información que nos aporta el pulsioxímetro puede ser muy útil para el medico a la hora de evaluar los resultados de la pulsioximetría en pacientes con problemas respiratorios en altitud (sea por edema pulmonar de altitud o por otras causas). Además, la pulsioximetría puede resultar muy útil para valorar el grado de aclimatación de los alpinistas, y así seguir unas estrategias u otras.

    En 1999, la expedición Cinc Segles de la Universidad de Valencia al Gasherbrum II dio la oportunidad de estudiar cuales eran las cifras de SaO2% que tienen los montañeros durante una expedición a una montaña de más de 8000m.

    Las ascensiones a cumbres de más de 5000m se realizan siempre en condiciones de aclimatación parcial. No se pueden hacer sin aclimatación porque el alpinista sufriría Mal Agudo de Montaña (MAM), y podría morir por un Edema Cerebral o por un Edema Pulmonar de altitud, pero tampoco se pueden hacer con una aclimatación completa porque para alcanzarla habría que permanecer mucho tiempo en altitudes extremas y el montañero acabaría debilitado por el deterioro muscular de la altitud (Urdampilleta y Martínez-Sanaz, 2012).

    Los sujetos participantes es la expedición Valenciana de 1999, fueron una mujer y siete hombres, de edades comprendidas entre 32 y 42 años, a quienes se les hizo las pulsioximetría durante el transcurso de toda la expedición, llegando a la cumbre 2 de ellos. En esta expedición, además se les hizo la pulsioximetría a otros 13 sujetos miembros de otras expediciones en el campamento III a 7000m de altitud. Probablemente estas 21 personas constituyen una de las mayores series de sujetos cuya SaO2 se ha medido a esas altitudes reales. Los resultados de estas mediciones se muestran en la siguiente tabla:

Figura 6. SaO2% medios durante la expedición a un 8000m (Botella de Maglia, 2001)

*Compárese este sorprendente dato con la curva de SaO2 y PaO2. Este dato cogido en la cumbre puede causar interrogantes, ya que puede ser 

que se cogió justo al llegar a la cumbre, y puede ser debido a la hiperventilación y que se de una SaO2 alta por esto. No obstante la hiperventilación 

no se podría mantener durante muchos minutos, por lo que sería más objetivo coger el dato una vez pasados 5-10’ en la cumbre.

    Aparte de esto, decir que los pulsioxímetros portátiles en la montaña, por las condiciones de luz, frío o altitud (por encima de 5000m) no son muy fiables, por lo que habrá que tener cuidado a la hora de interpretar los resultados, más cuando la muestra es muy pequeña.

Referencias bibliográficas

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