UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO ARTICULO DE REVISIÓN MECANISMOS DE ADAPTACIÓN DEL HOMBRE EN ALTURAS: MECANISMOS FISIOLOGICOS, HORMONALES Y DIFERENCIAS EN LA CONCENTRACION DE HEMOGLOBINA Y CANTIDAD DE GLOBULOS ROJOS

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MECANISMOS DE ADAPTACIÓN DEL HOMBRE EN ALTURAS: MECANISMOS FISIOLOGICOS, HORMONALES Y DIFERENCIAS EN LA CONCENTRACION DE HEMOGLOBINA Y CANTIDAD DE GLOBULOS ROJOS Chávez C. Alvaro. G. RESUMEN La cordillera de los andes son medios inapropiados debido a la temperatura, altitud y otros factores. La altitud se relaciona con la baja presión barométrica conduciendo a una baja saturación de oxígeno exponiendo al organismo a una hipoxia; debido a ello, los diferentes mecanismos de acción que se emplea en el organismo cuando este se presenta en un terreno con poca saturación de oxígeno incluyen la acomodación, aclimatación y adaptación que son formas en la cual el organismo se adapta a la altura. Las hormonas eritropoyetina y testosterona ayudara a una rápida aclimatación generando en el organismo una hiperventilación, un aumento en el gasto cardiaco relacionado con el incremento de la frecuencia cardiaca y una mayor producción de glóbulos rojos. Cabe resaltar que los niveles hormonales y los mecanismos regulatorios fisiológicos serán diferentes entre un hombre de la costa que migra hacia la sierra (lugar de más altura) con un hombre andino. Una eritrocitocis excesiva y una alcalosis respiratoria conduce a la enfermedad del mal de montaña causada por la baja saturación de oxígeno en la altura creando una reducida respuesta de ventilación. Unas de las complicaciones debido a la enfermedad de mal de altura son los edemas cerebrales y pulmonares las cuales deberán ser socorridas inmediatamente, pues estos pueden conducir a la muerte debido a una hipoxia. Los resultados de investigaciones permitirían concluir que la adaptación del hombre en la altura será un proceso lento y ordenado. Palabras clave: Testosterona, Eritropoyetina, Altitud, Temperatura, Aclimatación, Adaptación ABSTRACT The Andes mountain range is inhospitable because of temperature and altitude, the latter is related to the low barometric pressure related to a low oxygen saturation exposing the body to hypoxia; Because of this, the different mechanisms of action that is used in the body when it occurs in a terrain with little oxygen saturation include accommodation, acclimatization and adaptation that are ways in which the body adapts to the height. The hormones erythropoietin and testosterone will help rapid acclimatization by generating hyperventilation in the body, an increase in cardiac output related to increased heart rate and increased production of red blood cells. It should be emphasized that hormonal levels and physiological regulatory mechanisms will be different between a man from the coast that migrates towards the sierra (place of more height) with an Andean man. Excessive erythrocytes and respiratory alkalosis lead to mountain sickness caused by low oxygen saturation at the height creating a reduced ventilation response. One of the complications due to altitude sickness is the cerebral and pulmonary edemas which should be rescued immediately, as these can lead to death due to hypoxia. The results of investigations would allow to conclude that the adaptation of the man in the height will be a slow and ordered process. Key words: Testosterone, Erythropoiesis, Altitude, Temperature, Acclimatization, Adaptation

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INTRODUCCIÓN En todo el mundo aproximadamente 140 millones de habitantes viven en zonas a una altura mayor de 2 mil metros sobre el nivel del mar en presencia de hipoxia debido a la baja presión barométrica relacionado con una escasa concentración de oxígeno en altura. Existe una relación entre la presión barométrica y la altura; mientras mayor sea la altura, la presión barométrica disminuye y la presión parcial de oxigeno es menor. Hace 100 años Viault (1890) demostró que la elevación de glóbulos rojos en personas que vivían en Morocha a 4,500 metros sobre el nivel del mar. Desde entonces se desarrolló la idea de adaptación en altura. Después de 100 años León-Velarde en su artículo publicado “Evolución de las ideas sobre la policitemia como mecanismo adaptativo a la altura” coteja estas hipótesis y plantea que la eritrocitosis; ya sea normal o excesiva, conduce a los síntomas de la enfermedad de mal de altura. Luego Monge y Whittermbury desarrollaran un modelo matemático base a un puntaje para indicar los síntomas de mal de montaña y con ello señalar si es leve o moderada o incluso diagnosticar edemas cerebrales o pulmonares. Además de aquel modelo matemático, llegaron a la conclusión de que el hombre andino no necesita un alto nivel de glóbulos rojos ya que la eritrocitosis excesiva es para compensar la adaptación a moderadas alturas. Luego Winslow y Monge por diversos estudios sobre la fisiología alto andina concluirían que la eritrocitosis excesiva no produciría ninguna patología a el hombre alto andino. En América muchas poblaciones de ciudades y capitales importantes se ubican en zonas de altitud como en el caso de Leadville (3045 m) y Denver (1584 m) en Colorado, Estados Unidos; México DF (2240 m) y Toluca (2680 m) en México; San José de Costa Rica (1160 m); Bogotá (2640 m) en Colombia; Quito (2850 m) en Ecuador; La Paz (3600 m) y Sucre (2904 m) en Bolivia. En Perú, el 30% de la población reside en altitudes por encima de 2000 metros. Muchos departamentos cuyas capitales se asientan en zonas de altura superan el millón de habitantes como Junín con su capital Huancayo (3280 m); Cusco con su capital Cusco (3400 m); Puno con su capital Puno (3800 m); Arequipa con su capital Arequipa (2335 m); Cajamarca (2750 m); Ancash con su capital Huaraz (3000 m). Los diferentes mecanismos de adaptación que se emplean en alturas son la acomodación, la aclimatación y la adaptación. La acomodación es una respuesta inicial cuando el organismo está expuesto a la altura conduciendo a una hiperventilación y aumento de la frecuencia cardiaca con el fin de transportar en mayores cantidades el oxígeno. La aclimatación se da en los organismos que están expuestos efímeramente a la altura conduciendo a un aumento de la eritropoyesis y elevación en la concentración de hemoglobina generando un incremento en el transporte de oxigeno hacia los tejidos para así poder tolerar la altura. La adaptación es el proceso en la cual el hombre andino genera cambios fisiológicos ideales para

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vivir en la altura sin problemas la cual estará relacionado la acción de las hormonas como la eritropoyetina y la testosterona que ayudan a la ventilación adecuada y estimula a la eritropoyesis que estará asociada a una adaptación ideal. Teniendo en cuenta que la exposición aguda a la altura y la del hombre andino se observa elevación en la concentración de hemoglobina y sube el nivel de hematocrito. Estos dos valores cuando son muy altos conducen a una eritrocitosis excesiva y consecuentemente al mal de montaña. HORMONAS Y LA ADAPTACIÓN A CAMBIOS AMBIENTALES Cuando el organismo está en una exposición aguda a la altura las hormonas toman un papel muy importante. A nivel renal se secreta la eritropoyetina que es un importante estimulador de la eritropoyesis, esta hormona tendrá una mayor concentración en alturas favoreciendo la eritropoyesis debido a la baja presión parcial del oxígeno conduciendo a un mejor transporte de oxigeno entre los tejidos. Se revelaron estudios que las mujeres son menos propensas a sufrir la enfermedad del mal de montaña en una etapa pre menopáusicas, pero este aumenta después de la menopausia la cual indica que las hormonas reproductivas toman un papel importante en la aclimatación del organismo en altura. Asimismo, en varones la testosterona tiene un papel preponderante en una rápida aclimatación del organismo para una inmediata adaptación a la altura ya que estimula a la eritropoyesis la cual podría actuar directamente en los eritroblastos policromatofílicos generando una cascada de señalización ribosomal en los precursores para una rápida maduración de estos conduciendo a un mejor transporte de oxígeno. La testosterona no solo tiene un efecto estimulador ya que también inhibe la ventilación. Estudios revelaron la función del estradiol en un organismo expuesto a altura la cual es antagónica a la testosterona ya que esta inhibe el proceso de eritropoyesis y estimula a los centros respiratorios conduciendo a una hiperventilación. Un estudio en Cerro de Pasco, Perú a 4340 metros sobre el nivel del mar se observó una mayor concentración de testosterona en una población residente en los andes por lo tanto se da una hipótesis relacionada a la eritropoyesis excesiva. Se demostró que los varones con eritrocitosis excesiva tenían una mayor concentración de testosterona sérica. Las diferencias entre un hombre que migra hacia la sierra y el hombre andino se da en los mecanismos de regulación fisiológicas, concentraciones de hormonas, numero de glóbulos rojos y concentración de hemoglobina. Cuando un organismo está en una exposición aguda a la altura entra a una hiperventilación conduciendo a un incremento en la frecuencia cardiaca compensando la baja presión parcial de oxígeno la cual se relaciona con una rápida perdida de dióxido de carbono traduciéndose a su vez en una alcalosis respiratoria la cual indicará los síntomas de

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la enfermedad de mal de montaña. El organismo frente a esta reacción empieza a incrementar las producciones de testosterona para favorecer el proceso de aclimatación debido a un estímulo para una mayor producción de eritrocitos y con ello ayudar al transporte de oxígeno. Por otra parte, la testosterona y la serotonina conducirán a una equilibrada ventilación en el organismo evitando de esta manera la alcalosis respiratoria. En un hombre andino que estará permanentemente estimulado por un ambiente con poca saturación de oxigeno tendrá mayores concentraciones de testosterona la cual producirá en ellos una hipoventilación y un estímulo a la eritropoyesis. La eritropoyesis excesiva conducirá a la enfermedad del mal de montaña. Entonces uno de los papeles importantes de la testosterona cuando se eleva sus concentraciones séricas en un organismo no residente de los andes ayudará a una rápida aclimatación ya que en el hombre andino no será útil. CONCLUSIONES La hiperventilación es un fenómeno que se observa en todos los sujetos que ascienden a la altura. En el hombre de altura lo que se observa es un fenómeno de hipoventilación. Son dos situaciones diferentes con dos procesos o resultados diferentes. Lo que se postula en la exposición aguda a la altura es que con la hiperventilación hay mayor eliminación de CO2 que conlleva a una alcalosis respiratoria. Si este fenómeno no es regulado la persona tiene síntomas. Se postula que en la exposición aguda a la altura, la hiperventilación genera como respuesta una elevación de testosterona. La testosterona cumple su papel de reducir la ventilación y con ello regular este proceso; además, la testosterona favorece la eritropoyesis y con ello mejora el transporte de oxígeno, lo que conlleva a un proceso de aclimatación. La situación en el nativo de la altura es otra. Al estar permanentemente estimulado con mayores niveles de testosterona, por ejemplo entre hombres y mujeres, se produce una hipoventilación permanente y este es un estímulo para eritropoyesis que asociado al propio estímulo eritropoyético de la testosterona conduce a la eritrocitosis excesiva y al mal de montaña crónico. Por ello, si bien en situaciones de exposición aguda, la testosterona es útil, no lo es para el nativo de la altura que tiene valores altos de testosterona. Por ello se concluye que la testosterona es buena para aclimatación, pero mala para adaptación a la altura. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS   

Guyton, C.G. and Hall, J.E. Tratado de Fisiología Médica. 13ª Edición. Elsevier, 2016. PP. 554 - 556 Ganong F William; MANUAL DE FISIOLOGÍA MÉDICA. Editorial Mc Graw-Hill. Veinticuatroava Edición. México, 2013. PP. 657 - 670 Monge CC. Regulación de la concentración de hemoglobina en la policitemia de altura: modelo matemático. Bull Inst Fr Etud Andines (Lima) 1990;19:455-67

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Mal de altura. Prevención y tratamiento. Javier Botella de Maglia. Ediciones Desnivel. 2008. PP 10 – 21 Gustavo G. y Tapia. V. Hemoglobina, hematocrito y adaptación a la altura: su relación con los cambios hormonales y el periodo de residencia multigeneracional. Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas, Universidad Peruana Cayetano Heredia, Lima, Perú. 15 (1): 80-93, 2007 Gustavo G. Hemoglobina y testosterona: importancia en la aclimatación y adaptación a la altura. Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas, Universidad Peruana Cayetano Heredia, Lima, Perú. Rev Peru Med Exp Salud Publica. 2011; 28(1): 92-100.

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