Las alteraciones en la función cardiovascular y respiratoria son extremadamente importantes a medida que ascendemos a gran altitud, ya que la hipoxia asociada conduce a taquicardia, aumento del gasto cardíaco y redistribución del flujo sanguíneo en reposo y en mayor medida durante el ejercicio (Mirrakhimov & Winslow, 1996). La respuesta del gasto cardíaco está mediada principalmente por taquicardia y, en menor grado, mejora de la función contráctil y el retorno venoso. El ejercicio desafía al sistema cardiovascular durante la hipoxia aguda, ya que la reducción del oxígeno arterial altera la función del músculo esquelético, el corazón y ciertos lechos vasculares regionales, como las arterias pulmonares.
Las respuestas cardiovasculares específicas de la especie al ejercicio en un entorno hipóxico que reduce la presión arterial de oxígeno (↓PO2) son una manifestación de varios mecanismos interactivos que involucran el control neuro-humoral, cardíaco local y vascular directo (Fig. 1). En condiciones normóxicas, las respuestas cronotrópica, ionotrópica y vascular son una función de la salida autonómica alterada de los centros del tronco cerebral cardiovascular medular (centros Med CV) activados por el reflejo presor del ejercicio de los aferentes musculares (Musc Aff), así como del comando central (CC) (Longhurst, 2003). La hipoxia durante el ejercicio estimula los quimiorreceptores arteriales, particularmente los cuerpos carotídeos (CB), así como los quimiorreceptores medulares (Med CR) para aumentar la ventilación (VE), que, a través de un mecanismo de receptor de estiramiento pulmonar (SR), se opone a los cambios quimiorreflejos periféricos en el flujo de salida autónomo (Longhurst, 2003). Así, aunque la estimulación hipóxica de los cuerpos carotídeos causa bradicardia e hipotensión, este reflejo primario se ve eclipsado por respuestas ventilatorias que producen taquicardia y vasodilatación. La taquipnea también reduce el dióxido de carbono arterial (↓PCO2), que, a través de un mecanismo quimiorreceptor medular central, induce bradicardia y vasodilatación. La estimulación inducida por hipoxia de los cuerpos aórticos (AB) causa taquicardia y vasoconstricción. El oxígeno arterial reducido relaja directamente el músculo liso vascular en todas las circulaciones, excepto en el pulmón. La respuesta integrada a la hipoxia incluye aumentos de la frecuencia cardíaca, el gasto cardíaco y la presión arterial sistólica, mientras que las presiones arteriales medias y diastólicas permanecen constantes o disminuyen ligeramente.
El ejercicio mejora el flujo simpático (Simp) y reduce el flujo parasimpático (Parasimp) hacia el corazón y el sistema cardiovascular. El mecanismo subyacente a las respuestas cardiacas aumentadas durante el ejercicio hipóxico, sin embargo, es controvertido y constituye el foco del cuidadoso estudio de Hopkins et al. (2003) en este número de la Revista de Fisiología. Al igual que en estudios anteriores, los autores encontraron que tanto el gasto cardíaco como la frecuencia cardíaca aumentaban más rápidamente a medida que aumentaba la carga de trabajo durante el ejercicio. Sin embargo, en contraste con trabajos previos que sugieren que la alteración inducida por hipoxia en la función cardíaca durante el ejercicio dinámico está relacionada con la alteración de la función autónoma, Hopkins et al. (2003) no observaron una influencia del bloqueo de los receptores adrenérgicos β, es decir, la acción de la noradrenalina (norepinefrina; NE), o el bloqueo muscarínico colinérgico (M) de la acción de la acetilcolina (ACh). Suponiendo que se logró un bloqueo adecuado (un problema no probado), este estudio parece desafiar la opinión predominante sobre la importancia de los mecanismos autonómicos subyacentes a las respuestas de la frecuencia cardíaca y el gasto cardíaco durante el ejercicio hipóxico. Evaluación longitudinal de respuestas hemodinámicas y catecolaminas por Hopkins et al. (2003) supera las limitaciones de estudios anteriores, pero la investigación probó la importancia de las dos ramas eferentes por separado. Dado que las dos ramas del sistema nervioso autónomo (SNA) pueden compensarse entre sí durante la activación refleja (Krasney, 1967), la activación simpática o la retirada parasimpática por sí solas pueden ser insuficientes para producir los cambios cardíacos aumentados asociados con la hipoxia. El bloqueo combinado de los receptores adrenérgicos β y muscarínicos probaría esta posibilidad.
Pero, si no es el SNA, ¿cuáles son los mecanismos subyacentes a los cambios en la función cardíaca durante el ejercicio hipóxico? Los autores sugieren un papel para los receptores adrenérgicos β post-unión, ya que estos receptores, además de su conocida función vasoconstrictora, pueden mediar respuestas inotrópicas y posiblemente cronotrópicas a través de sus acciones sobre los miocitos y las fibras de Purkinje (Saitoh et al. 1995), particularmente en niños y adultos jóvenes (Tanaka et al. 2001).
Alternativamente, el retorno venoso mejorado (VR) durante el ejercicio hipóxico puede estimular una respuesta de estiramiento ganglionar sinoauricular (SA) similar a Bainbridge auricular (flechas en la Fig. 1), aunque la importancia de este reflejo en humanos es controvertida (Longhurst, 2003). Se han observado cambios variables en el volumen cardíaco y la presión de llenado dependiendo de la altitud alcanzada y el grado de hipoxemia arterial (Mirrakhimov & Winslow, 1996). Hopkins et al. (2003) no midieron las presiones de llenado cardíaco, aunque sí encontraron que, en comparación con el grupo normóxico, el volumen de ictus aumentó de manera similar durante el ejercicio en el grupo hipóxico a pesar del aumento de la frecuencia cardíaca y la reducción del tiempo de llenado cardíaco, lo que sugiere que la función contráctil y/o el retorno venoso aumentaron y que el retorno venoso mejorado y una respuesta similar a Bainbridge pueden haber estado presentes.
Mediadores químicos, distintos de las catecolaminas, también pueden contribuir a la respuesta cronotrópica mejorada durante el ejercicio hipóxico. Por ejemplo, la endotelina (Endo) liberada durante la hipoxia puede estimular el nodo SA (Mirrakhimov & Winslow, 1996; Ishikawa et al. 1988). La bradiquinina (BK) liberada durante el ejercicio hipóxico estimula los sistemas aferentes espinales que pueden mejorar de forma reflexiva la función simpatoadrenal para aumentar la función cronotrópica y mantener la función cardíaca inotrópica (Longhurst, 2003). Aunque controvertido, los aumentos de adenosina (Adén) relacionados con la hipoxia también pueden estar asociados con aumentos reflejos en la frecuencia cardíaca (Longhurst, 2003). Sin embargo, estas respuestas reflejas están mediadas por un aumento del flujo de salida simpático, que Hopkins et al. (2003) sugieren que no es necesario para las respuestas cardíacas relacionadas con la hipoxia. Como tal, las causas de las respuestas cardíacas aumentadas al ejercicio hipóxico seguirán siendo un misterio hasta que se puedan construir estudios adicionales basados en humanos cuidadosamente controlados para explorar mecanismos alternativos.
