As pessoas estão trabalhando cada vez mais em grandes altitudes. Operações de mineração, instalações recreativas, meios de transporte, atividades agrícolas e campanhas militares geralmente ocorrem em grandes altitudes, e tudo isso requer atividade física e mental humana. Todas essas atividades envolvem requisitos aumentados de oxigênio. Um problema é que, à medida que se sobe cada vez mais acima do nível do mar, tanto a pressão total do ar (a pressão barométrica, P_B) e a quantidade de oxigênio no ar ambiente (aquela porção da pressão total devida ao oxigênio, PO₂) caem progressivamente. Como resultado, a quantidade de trabalho que podemos realizar diminui progressivamente. Esses princípios afetam o local de trabalho. Por exemplo, descobriu-se que um túnel no Colorado requer 25% mais tempo para ser concluído a uma altitude de 11,000 pés do que um trabalho comparável ao nível do mar, e os efeitos da altitude foram implicados no atraso. Não só há aumento da fadiga muscular, mas também deterioração da função mental. Memória, computação, tomada de decisão e julgamento ficam prejudicados. Cientistas que fazem cálculos no Observatório Mona Loa a uma altitude acima de 4,000 m na ilha do Havaí descobriram que precisam de mais tempo para realizar seus cálculos e cometem mais erros do que no nível do mar. Devido ao crescente escopo, magnitude, variedade e distribuição das atividades humanas neste planeta, mais pessoas estão trabalhando em grandes altitudes e os efeitos da altitude se tornam um problema ocupacional.

Fundamentalmente importante para o desempenho ocupacional em altitude é manter o suprimento de oxigênio para os tecidos. Nós (e outros animais) temos defesas contra estados de baixo oxigênio (hipóxia). O principal deles é um aumento na respiração (ventilação), que começa quando a pressão de oxigênio no sangue arterial (PaO₂) diminui (hipoxemia), está presente em todas as altitudes acima do nível do mar, é progressivo com a altitude e é nossa defesa mais eficaz contra o baixo nível de oxigênio no ambiente. O processo pelo qual a respiração aumenta em grandes altitudes é chamado aclimatação ventilatória. A importância do processo pode ser vista na figura 1, que mostra que a pressão de oxigênio no sangue arterial é maior em indivíduos aclimatados do que em não aclimatados. Além disso, a importância da aclimatação na manutenção da pressão arterial de oxigênio aumenta progressivamente com o aumento da altitude. De fato, é improvável que uma pessoa não aclimatada sobreviva acima de uma altitude de 20,000 pés, enquanto pessoas aclimatadas conseguiram escalar o cume do Monte Everest (29,029 pés, 8,848 m) sem fontes artificiais de oxigênio.

Figura 1. Aclimatação ventilatória

Mecanismo

O estímulo para o aumento da ventilação em grandes altitudes surge em grande parte e quase exclusivamente em um tecido que monitora a pressão de oxigênio no sangue arterial e está contido em um órgão chamado corpo carotídeo, do tamanho aproximado de uma cabeça de alfinete, localizado em um ponto de ramificação. em cada uma das duas artérias carótidas, ao nível do ângulo da mandíbula. Quando a pressão arterial de oxigênio cai, células semelhantes a nervos (células quimiorreceptoras) no corpo carotídeo percebem essa diminuição e aumentam sua taxa de disparo ao longo do 9º nervo craniano, que transporta os impulsos diretamente para o centro de controle respiratório no tronco cerebral. Quando o centro respiratório recebe um número maior de impulsos, ele estimula um aumento na frequência e profundidade da respiração por meio de vias nervosas complexas, que ativam o diafragma e os músculos da parede torácica. O resultado é um aumento da quantidade de ar ventilado pelos pulmões, figura 2, que por sua vez atua para restaurar a pressão arterial de oxigênio. Se um sujeito respira oxigênio ou ar enriquecido com oxigênio, acontece o inverso. Ou seja, as células quimiorreceptoras diminuem sua taxa de disparo, o que diminui o tráfego nervoso para o centro respiratório, e a respiração diminui. Esses pequenos órgãos em cada lado do pescoço são muito sensíveis a pequenas mudanças na pressão de oxigênio no sangue. Além disso, eles são quase totalmente responsáveis ​​por manter o nível de oxigênio do corpo, pois quando ambos são danificados ou removidos, a ventilação não aumenta mais quando os níveis de oxigênio no sangue caem. Assim, um importante fator controlador da respiração é a pressão arterial de oxigênio; uma diminuição no nível de oxigênio leva a um aumento na respiração, e um aumento no nível de oxigênio leva a uma diminuição na respiração. Em cada caso, o resultado é, na verdade, o esforço do corpo para manter constantes os níveis de oxigênio no sangue.

Figura 2. Sequência de eventos na aclimatação

Curso de tempo (fatores que se opõem ao aumento da ventilação em altitude)

O oxigênio é necessário para a produção sustentada de energia e, quando o suprimento de oxigênio aos tecidos é reduzido (hipóxia), a função do tecido pode ficar deprimida. De todos os órgãos, o cérebro é o mais sensível à falta de oxigênio e, como observado acima, os centros do sistema nervoso central são importantes no controle da respiração. Quando respiramos uma mistura de baixo teor de oxigênio, a resposta inicial é um aumento na ventilação, mas depois de 10 minutos ou mais o aumento é atenuado até certo ponto. Embora a causa desse embotamento não seja conhecida, sua causa sugerida é a depressão de alguma função neural central relacionada à via de ventilação e tem sido chamada de depressão ventilatória hipóxica. Essa depressão foi observada logo após a ascensão a grandes altitudes. A depressão é transitória, durando apenas algumas horas, possivelmente porque há alguma adaptação tecidual dentro do sistema nervoso central.

No entanto, algum aumento na ventilação geralmente começa imediatamente ao ir para grandes altitudes, embora seja necessário algum tempo antes que a ventilação máxima seja alcançada. Na chegada à altitude, o aumento da atividade do corpo carotídeo tenta aumentar a ventilação e, assim, elevar a pressão arterial de oxigênio de volta ao valor do nível do mar. No entanto, isso apresenta ao corpo um dilema. Um aumento na respiração causa um aumento na excreção de dióxido de carbono (CO₂) no ar expirado. Quando CO₂ está nos tecidos do corpo, cria uma solução aquosa ácida e, quando é perdida no ar exalado, os fluidos corporais, incluindo o sangue, tornam-se mais alcalinos, alterando assim o equilíbrio ácido-base do corpo. O dilema é que a ventilação é regulada não apenas para manter a pressão de oxigênio constante, mas também para o equilíbrio ácido-base. CO₂ regula a respiração na direção oposta ao oxigênio. Assim, quando o CO₂ a pressão (ou seja, o grau de acidez em algum lugar dentro do centro respiratório) aumenta, a ventilação aumenta e, quando diminui, a ventilação diminui. Na chegada a grandes altitudes, qualquer aumento na ventilação causado pelo ambiente de baixo oxigênio levará a uma queda no CO₂ pressão, que causa alcalose e atua para se opor ao aumento da ventilação (figura 2). Portanto, o dilema na chegada é que o corpo não consegue manter a constância tanto na pressão de oxigênio quanto no equilíbrio ácido-base. Os seres humanos requerem muitas horas e até dias para recuperar o equilíbrio adequado.

Um método para o reequilíbrio é os rins aumentarem a excreção de bicarbonato alcalino na urina, o que compensa a perda respiratória de acidez, ajudando assim a restaurar o equilíbrio ácido-base do corpo em direção aos valores do nível do mar. A excreção renal de bicarbonato é um processo relativamente lento. Por exemplo, indo do nível do mar até 4,300 m (14,110 pés), a aclimatação requer de sete a dez dias (figura 3). Essa ação dos rins, que reduz a inibição alcalina da ventilação, já foi considerada a principal razão para o aumento lento da ventilação após a subida, mas pesquisas mais recentes atribuem um papel dominante a um aumento progressivo na sensibilidade da detecção hipóxica. capacidade dos corpos carotídeos durante as primeiras horas até dias após a subida à altitude. Este é o intervalo de aclimatação ventilatória. O processo de aclimatação permite, de fato, que a ventilação aumente em resposta à baixa pressão arterial de oxigênio, mesmo que o CO₂ pressão está caindo. À medida que a ventilação aumenta e o CO₂ a pressão cai com a aclimatação em altitude, há um aumento resultante e concomitante na pressão de oxigênio dentro dos alvéolos pulmonares e no sangue arterial.

Figura 3. Tempo de aclimatação ventilatória para indivíduos ao nível do mar levados a 4,300 m de altitude

Devido à possibilidade de depressão ventilatória hipóxica transitória na altitude, e porque a aclimatação é um processo que começa apenas ao entrar em um ambiente com baixo teor de oxigênio, a pressão arterial mínima de oxigênio ocorre na chegada à altitude. A partir daí, a pressão arterial de oxigênio aumenta relativamente rápido nos primeiros dias e depois aumenta mais lentamente, como na figura 3. Como a hipóxia piora logo após a chegada, a letargia e os sintomas que acompanham a exposição à altitude também pioram durante as primeiras horas e dias . Com a aclimatação, geralmente se desenvolve uma sensação restaurada de bem-estar.

O tempo necessário para aclimatação aumenta com o aumento da altitude, consistente com o conceito de que maior aumento da ventilação e ajustes ácido-base requerem intervalos maiores para que ocorra a compensação renal. Assim, enquanto a aclimatação pode exigir de três a cinco dias para um nativo do nível do mar se aclimatar a 3,000 m, para altitudes acima de 6,000 a 8,000 m, a aclimatação completa, mesmo que seja possível, pode exigir seis semanas ou mais (figura 4). Quando a pessoa aclimatada à altitude retorna ao nível do mar, o processo se inverte. Ou seja, a pressão arterial de oxigênio agora sobe para o valor do nível do mar e a ventilação cai. Agora há menos CO₂ exalado e CO₂ a pressão aumenta no sangue e no centro respiratório. O equilíbrio ácido-base é alterado para o lado ácido e os rins devem reter o bicarbonato para restabelecer o equilíbrio. Embora o tempo necessário para a perda da aclimatação não seja tão bem compreendido, parece exigir um intervalo aproximadamente tão longo quanto o próprio processo de aclimatação. Se assim for, então o retorno da altitude, hipoteticamente, dá uma imagem espelhada da subida da altitude, com uma exceção importante: as pressões arteriais de oxigênio tornam-se imediatamente normais na descida.

Figura 4. Efeitos da altitude na pressão barométrica e na PO2 inspirada

Variabilidade entre indivíduos

Como seria de esperar, os indivíduos variam em relação ao tempo necessário e à magnitude da aclimatação ventilatória a uma determinada altitude. Uma razão muito importante é a grande variação entre os indivíduos na resposta ventilatória à hipóxia. Por exemplo, ao nível do mar, se mantivermos o CO₂ pressão constante, de modo que não confunda a resposta ventilatória ao baixo nível de oxigênio, algumas pessoas normais apresentam pouco ou nenhum aumento na ventilação, enquanto outras apresentam um aumento muito grande (até cinco vezes). A resposta ventilatória à respiração de misturas com baixo teor de oxigênio parece ser uma característica inerente ao indivíduo, pois os membros da família se comportam de maneira mais semelhante do que as pessoas não aparentadas. As pessoas que têm respostas ventilatórias pobres ao baixo nível de oxigênio ao nível do mar, como esperado, também parecem ter respostas ventilatórias menores ao longo do tempo em grandes altitudes. Pode haver outros fatores que causam variabilidade interindividual na aclimatação, como variabilidade na magnitude da depressão ventilatória, na função do centro respiratório, na sensibilidade a alterações ácido-base e no manuseio renal de bicarbonato, mas estes não avaliado.

Dormir

A má qualidade do sono, principalmente antes da aclimatação ventilatória, não é apenas uma queixa comum, mas também um fator que prejudicará a eficiência ocupacional. Muitas coisas interferem no ato de respirar, incluindo emoções, atividade física, alimentação e o grau de vigília. A ventilação diminui durante o sono e a capacidade da respiração ser estimulada por baixo oxigênio ou alto CO₂ também diminui. A frequência respiratória e a profundidade da respiração diminuem. Além disso, em grandes altitudes, onde há menos moléculas de oxigênio no ar, a quantidade de oxigênio armazenada nos alvéolos pulmonares entre as respirações é menor. Assim, se a respiração cessar por alguns segundos (denominado apnéia, que é um evento comum em grandes altitudes), a pressão arterial de oxigênio cai mais rapidamente do que ao nível do mar, onde, em essência, o reservatório de oxigênio é maior.

A interrupção periódica da respiração é quase universal durante as primeiras noites após a ascensão a grandes altitudes. Isso é um reflexo do dilema respiratório da altitude, descrito anteriormente, funcionando de maneira cíclica: a estimulação hipóxica aumenta a ventilação, que por sua vez reduz os níveis de dióxido de carbono, inibe a respiração e aumenta a estimulação hipóxica, que novamente estimula a ventilação. Geralmente há um período de apnéia de 15 a 30 segundos, seguido de várias respirações muito grandes, que muitas vezes despertam brevemente o indivíduo, após o que ocorre outra apnéia. A pressão arterial de oxigênio às vezes cai a níveis alarmantes como resultado dos períodos de apnéia. Pode haver despertares frequentes e, mesmo quando o tempo total de sono é normal, sua fragmentação prejudica a qualidade do sono, dando a impressão de ter tido uma noite agitada ou sem dormir. A administração de oxigênio elimina o ciclo da estimulação hipóxica e a inibição alcalótica abole a respiração periódica e restaura o sono normal.

Os homens de meia-idade, em particular, também correm o risco de outra causa de apnéia, ou seja, obstrução intermitente das vias aéreas superiores, a causa comum do ronco. Embora a obstrução intermitente na parte posterior das passagens nasais geralmente cause apenas ruído irritante ao nível do mar, em grandes altitudes, onde há um reservatório menor de oxigênio nos pulmões, essa obstrução pode levar a níveis gravemente baixos de pressão arterial de oxigênio e sono ruim qualidade.

Exposição intermitente

Existem situações de trabalho, principalmente nos Andes da América do Sul, que exigem que um trabalhador passe vários dias em altitudes acima de 3,000 a 4,000 m, e depois passe vários dias em casa, ao nível do mar. Os horários de trabalho específicos (quantos dias devem ser gastos na altitude, digamos quatro a 14, e quantos dias, digamos três a sete, ao nível do mar) são geralmente determinados pela economia do local de trabalho mais do que por considerações de saúde. Porém, um fator a ser considerado na economia é o intervalo necessário tanto para aclimatação quanto para perda de aclimatação à altitude em questão. Atenção especial deve ser dada à sensação de bem-estar e desempenho do trabalhador no trabalho na chegada e nos primeiros dois dias seguintes, em relação à fadiga, tempo necessário para executar funções rotineiras e não rotineiras e erros cometidos. Também devem ser consideradas estratégias para minimizar o tempo necessário para aclimatação em altitude e para melhorar a função durante as horas de vigília.

Voltar

Os principais efeitos da alta altitude nos seres humanos estão relacionados às mudanças na pressão barométrica (P_B) e suas conseqüentes mudanças na pressão ambiente de oxigênio (O₂). A pressão barométrica diminui com o aumento da altitude de forma logarítmica e pode ser estimada pela seguinte equação:

onde a = altitude, expressa em metros. Além disso, a relação da pressão barométrica com a altitude é influenciada por outros fatores, como a distância do equador e a estação do ano. West e Lahiri (1984) descobriram que as medições diretas da pressão barométrica perto do equador e no cume do Monte Everest (8,848 m) eram maiores do que as previsões baseadas na Atmosfera Padrão da Organização de Aviação Civil Internacional. O clima e a temperatura também afetam a relação entre a pressão barométrica e a altitude, na medida em que um sistema climático de baixa pressão pode reduzir a pressão, tornando os viajantes em grandes altitudes “fisiologicamente mais elevados”. Como a pressão parcial inspirada de oxigênio (PO₂) permanece constante em aproximadamente 20.93% da pressão barométrica, o mais importante determinante da PO inspirada₂ em qualquer altitude é a pressão barométrica. Assim, o oxigênio inspirado diminui com o aumento da altitude devido à diminuição da pressão barométrica, conforme mostra a figura 1.

Figura 1. Efeitos da altitude na pressão barométrica e PO inspirada₂

A temperatura e a radiação ultravioleta também mudam em grandes altitudes. A temperatura diminui com o aumento da altitude a uma taxa de aproximadamente 6.5 °C por 1,000 m. A radiação ultravioleta aumenta aproximadamente 4% por 300 m devido à diminuição da nebulosidade, poeira e vapor de água. Além disso, até 75% da radiação ultravioleta pode ser refletida pela neve, aumentando ainda mais a exposição em grandes altitudes. A sobrevivência em ambientes de grande altitude depende da adaptação e/ou proteção de cada um desses elementos.

Aclimatação

Embora a ascensão rápida a grandes altitudes geralmente resulte em morte, a subida lenta por montanhistas pode ser bem-sucedida quando acompanhada de medidas compensatórias de adaptação fisiológica. A aclimatação a grandes altitudes é voltada para a manutenção de um suprimento adequado de oxigênio para atender às demandas metabólicas, apesar da diminuição da PO inspirada₂. Para atingir esse objetivo, ocorrem mudanças em todos os sistemas de órgãos envolvidos com a captação de oxigênio no corpo, distribuição de O₂ aos órgãos necessários, e O₂ descarga para os tecidos.

A discussão sobre a captação e distribuição de oxigênio requer a compreensão dos determinantes do teor de oxigênio no sangue. À medida que o ar entra no alvéolo, o PO inspirado₂ diminui para um novo nível (chamado PO alveolar₂) devido a dois fatores: aumento da pressão parcial de vapor de água pela umidificação do ar inspirado e aumento da pressão parcial de dióxido de carbono (PCO₂) do CO₂ excreção. Do alvéolo, o oxigênio se difunde através da membrana capilar alveolar para o sangue como resultado de um gradiente entre a PO alveolar₂ e sangue PO₂. A maior parte do oxigênio encontrado no sangue está ligada à hemoglobina (oxihemoglobina). Assim, o teor de oxigênio está diretamente relacionado tanto à concentração de hemoglobina no sangue quanto à porcentagem de O₂ sítios de ligação na hemoglobina que estão saturados com oxigênio (saturação da oxi-hemoglobina). Portanto, entender a relação entre a PO arterial₂ e a saturação de oxi-hemoglobina é essencial para a compreensão dos determinantes do conteúdo de oxigênio no sangue. A Figura 2 ilustra a curva de dissociação da oxihemoglobina. Com o aumento da altitude, PO inspirado₂ diminui e, portanto, a PO arterial₂ e a saturação de oxihemoglobina diminui. Em indivíduos normais, altitudes superiores a 3,000 m estão associadas a PO arterial suficientemente diminuída₂ que a saturação da oxi-hemoglobina cai abaixo de 90%, na porção íngreme da curva de dissociação da oxi-hemoglobina. Aumentos adicionais na altitude resultarão previsivelmente em dessaturação significativa na ausência de mecanismos compensatórios.

Figura 2. Curva de dissociação da oxihemoglobina

As adaptações ventilatórias que ocorrem em ambientes de grande altitude protegem a pressão parcial arterial de oxigênio contra os efeitos da diminuição dos níveis de oxigênio ambiente, podendo ser divididas em alterações agudas, subagudas e crônicas. Subida aguda para grandes altitudes resulta em queda no PO inspirado₂ o que, por sua vez, leva a uma diminuição da PO arterial₂ (hipóxia). A fim de minimizar os efeitos da diminuição da PO inspirada₂ na saturação arterial de oxi-hemoglobina, a hipóxia que ocorre em grandes altitudes desencadeia um aumento da ventilação, mediado pelo corpo carotídeo (resposta ventilatória hipóxica – HVR). A hiperventilação aumenta a excreção de dióxido de carbono e, subsequentemente, a pressão parcial arterial e alveolar de dióxido de carbono (PCO₂) cai. A queda da PCO alveolar₂ permite PO alveolar₂ aumentar e, consequentemente, a PO arterial₂ e arterial O₂ o conteúdo aumenta. No entanto, o aumento da excreção de dióxido de carbono também causa uma diminuição na concentração de íons de hidrogênio no sangue ([H⁺]) levando ao desenvolvimento de alcalose. A alcalose resultante inibe a resposta ventilatória hipóxica. Assim, na subida aguda para grandes altitudes há um aumento abrupto da ventilação que é modulado pelo desenvolvimento de uma alcalose no sangue.

Durante os próximos dias em altitudes elevadas, ocorrem mais mudanças na ventilação, comumente referidas como aclimatação ventilatória. A ventilação continua a aumentar nas próximas semanas. Este aumento adicional na ventilação ocorre quando o rim compensa a alcalose aguda pela excreção de íons bicarbonato, com um aumento resultante no sangue [H⁺]. Acreditava-se inicialmente que a compensação renal para a alcalose removesse a influência inibitória da alcalose na resposta ventilatória hipóxica, permitindo assim que o pleno potencial da HVR fosse alcançado. No entanto, as medições do pH sanguíneo revelaram que a alcalose persiste apesar do aumento da ventilação. Outros mecanismos postulados incluem: (1) o pH do líquido cefalorraquidiano (LCR) ao redor do centro de controle respiratório na medula pode ter retornado ao normal apesar da alcalose sérica persistente; (2) aumento da sensibilidade do corpo carotídeo à hipóxia; (3) aumento da resposta do controlador respiratório ao CO₂. Uma vez que ocorreu a aclimatação ventilatória, tanto a hiperventilação quanto o aumento da HVR persistem por vários dias após o retorno a altitudes mais baixas, apesar da resolução da hipóxia.

Outras alterações ventilatórias ocorrem após vários anos vivendo em grandes altitudes. Medições em nativos de grandes altitudes mostraram uma diminuição da HVR quando comparada aos valores obtidos em indivíduos aclimatados, embora não aos níveis observados em indivíduos ao nível do mar. O mecanismo para a diminuição da HVR é desconhecido, mas pode estar relacionado à hipertrofia do corpo carotídeo e/ou desenvolvimento de outros mecanismos adaptativos para preservação da oxigenação tecidual, como: aumento da densidade capilar; aumento da capacidade de troca gasosa dos tecidos; aumento do número e densidade de mitocôndrias; ou aumento da capacidade vital.

Além de seu efeito na ventilação, a hipóxia também induz a constrição do músculo liso vascular nas artérias pulmonares (vasoconstrição hipóxica). O consequente aumento da resistência vascular pulmonar e da pressão da artéria pulmonar redireciona o fluxo sanguíneo para longe dos alvéolos mal ventilados com baixa PO alveolar₂ e para alvéolos melhor ventilados. Dessa forma, a perfusão arterial pulmonar é equiparada a unidades pulmonares bem ventiladas, fornecendo outro mecanismo para preservar a PO arterial₂.

A entrega de oxigênio aos tecidos é ainda melhorada por adaptações nos sistemas cardiovascular e hematológico. Na subida inicial para grandes altitudes, a frequência cardíaca aumenta, resultando em aumento do débito cardíaco. Ao longo de vários dias, o débito cardíaco cai devido à diminuição do volume plasmático, causado pelo aumento da perda de água que ocorre em grandes altitudes. Com mais tempo, o aumento da produção de eritropoetina leva ao aumento da concentração de hemoglobina, proporcionando ao sangue maior capacidade de transporte de oxigênio. Além de aumentar os níveis de hemoglobina, as alterações na avidez de ligação do oxigênio à hemoglobina também podem ajudar a manter a oxigenação dos tecidos. Um deslocamento da curva de dissociação da oxihemoglobina para a direita pode ser esperado, pois favoreceria a liberação de oxigênio para os tecidos. No entanto, dados obtidos do cume do Monte Everest e de experimentos de câmara hipobárica simulando o cume sugerem que a curva é deslocada para a esquerda (West e Lahiri 1984; West e Wagner 1980; West et al. 1983). Embora um desvio à esquerda torne a descarga de oxigênio para os tecidos mais difícil, pode ser vantajoso em altitudes extremas porque facilitaria a captação de oxigênio nos pulmões, apesar da PO inspirada acentuadamente reduzida₂ (43 mmHg no cume do Monte Everest contra 149 mmHg ao nível do mar).

O último elo na cadeia de suprimento de oxigênio para os tecidos é a captação celular e a utilização de O₂. Teoricamente, existem duas adaptações potenciais que podem ocorrer. Primeiro, a minimização da distância que o oxigênio tem que percorrer na difusão para fora do vaso sanguíneo e para o local intracelular responsável pelo metabolismo oxidativo, a mitocôndria. Em segundo lugar, podem ocorrer alterações bioquímicas que melhoram a função mitocondrial. A minimização da distância de difusão foi sugerida por estudos que mostram aumento da densidade capilar ou aumento da densidade mitocondrial no tecido muscular. Não está claro se essas mudanças refletem o recrutamento ou desenvolvimento de capilares e mitocôndrias, ou são um artefato devido à atrofia muscular. Em ambos os casos, a distância entre os capilares e as mitocôndrias seria diminuída, facilitando assim a difusão do oxigênio. Alterações bioquímicas que podem melhorar a função mitocondrial incluem aumento dos níveis de mioglobina. A mioglobina é uma proteína intracelular que se liga ao oxigênio em baixa PO tecidual₂ níveis e facilita a difusão de oxigênio na mitocôndria. A concentração de mioglobina aumenta com o treinamento e se correlaciona com a capacidade aeróbica das células musculares. Embora essas adaptações sejam teoricamente benéficas, faltam evidências conclusivas.

Os primeiros relatos de exploradores de grandes altitudes descrevem mudanças na função cerebral. A diminuição das habilidades motoras, sensoriais e cognitivas, incluindo diminuição da capacidade de aprender novas tarefas e dificuldade em expressar informações verbalmente, foram todas descritas. Esses déficits podem levar a um mau julgamento e à irritabilidade, agravando ainda mais os problemas encontrados em ambientes de grande altitude. No retorno ao nível do mar, esses déficits melhoram com um curso de tempo variável; relatórios indicaram memória e concentração prejudicadas com duração de dias a meses e diminuição da velocidade de digitação por um ano (Hornbein et al. 1989). Indivíduos com maior HVR são mais suscetíveis a déficits duradouros, possivelmente porque o benefício da hiperventilação na saturação arterial de oxi-hemoglobina pode ser compensado pela hipocapnia (diminuição da PCO₂ no sangue), o que causa constrição dos vasos sanguíneos cerebrais, levando à diminuição do fluxo sanguíneo cerebral.

A discussão anterior limitou-se às condições de repouso; o exercício fornece um estresse adicional à medida que a demanda e o consumo de oxigênio aumentam. A queda no oxigênio ambiente em grandes altitudes causa uma queda no consumo máximo de oxigênio e, portanto, no exercício máximo. Além disso, a diminuição da PO inspirada₂ em grandes altitudes prejudica gravemente a difusão de oxigênio no sangue. Isso é ilustrado na figura 3, que traça o curso de tempo da difusão de oxigênio nos capilares alveolares. Ao nível do mar, há excesso de tempo para o equilíbrio da PO capilar final₂ para PO alveolar₂, enquanto no cume do Monte Everest, o equilíbrio total não é realizado. Essa diferença se deve à diminuição do nível de oxigênio ambiente em grandes altitudes, levando a uma diminuição do gradiente de difusão entre a PO alveolar e a venosa.₂. Com o exercício, o débito cardíaco e o fluxo sanguíneo aumentam, reduzindo assim o tempo de trânsito das células sanguíneas através do capilar alveolar, agravando ainda mais o problema. A partir desta discussão, torna-se evidente que o deslocamento à esquerda no O₂ e a curva de dissociação da hemoglobina com a altitude é necessária para compensar a diminuição do gradiente de difusão do oxigênio no alvéolo.

Figura 3. O curso de tempo calculado da tensão de oxigênio no capilar alveolar

O sono perturbado é comum entre os viajantes em grandes altitudes. A respiração periódica (Cheyne-Stokes) é universal e caracterizada por períodos de frequência respiratória rápida (hiperpnéia) alternados com períodos de respiração ausente (apnéia) levando à hipóxia. A respiração periódica tende a ser mais pronunciada em indivíduos com maior sensibilidade ventilatória hipóxica. Conseqüentemente, os viajantes com menor HVR têm respiração periódica menos severa. No entanto, períodos sustentados de hipoventilação são observados, correspondendo a reduções sustentadas na saturação da oxi-hemoglobina. O mecanismo para a respiração periódica provavelmente está relacionado ao aumento da HVR, causando aumento da ventilação em resposta à hipóxia. O aumento da ventilação leva ao aumento do pH do sangue (alcalose), que por sua vez suprime a ventilação. À medida que a aclimatação progride, a respiração periódica melhora. O tratamento com acetazolamida reduz a respiração periódica e melhora a saturação arterial de oxi-hemoglobina durante o sono. Deve-se ter cuidado com medicamentos e álcool que suprimem a ventilação, pois podem exacerbar a hipóxia observada durante o sono.

Efeitos fisiopatológicos da pressão barométrica reduzida

A complexidade da adaptação fisiológica humana à alta altitude fornece inúmeras respostas mal adaptativas potenciais. Embora cada síndrome seja descrita separadamente, há considerável sobreposição entre elas. Doenças como hipóxia aguda, doença aguda da montanha, edema pulmonar de grande altitude e edema cerebral de grande altitude provavelmente representam um espectro de anormalidades que compartilham uma fisiopatologia semelhante.

Hipóxia

A hipóxia ocorre com a ascensão a grandes altitudes devido à diminuição da pressão barométrica e à resultante diminuição do oxigênio ambiente. Com a subida rápida, a hipóxia ocorre de forma aguda e o corpo não tem tempo para se ajustar. Os montanhistas geralmente têm sido protegidos dos efeitos da hipóxia aguda devido ao tempo decorrido e, portanto, à aclimatação que ocorre durante a subida. A hipóxia aguda é problemática tanto para aviadores quanto para equipes de resgate em ambientes de grande altitude. A dessaturação aguda da oxi-hemoglobina para valores inferiores a 40 a 60% leva à perda da consciência. Com dessaturação menos severa, os indivíduos notam dor de cabeça, confusão, sonolência e perda de coordenação. A hipóxia também induz um estado de euforia que Tissandier, durante seu voo de balão em 1875, descreveu como experimentando “alegria interior”. Com dessaturação mais grave, ocorre a morte. A hipóxia aguda responde rápida e completamente à administração de oxigênio ou à descida.

doença aguda da montanha

A doença aguda da montanha (AMS) é o distúrbio mais comum em ambientes de grande altitude e aflige até dois terços dos viajantes. A incidência da doença aguda da montanha depende de vários fatores, incluindo velocidade de subida, duração da exposição, grau de atividade e suscetibilidade individual. A identificação dos indivíduos afetados é importante para prevenir a progressão para edema pulmonar ou cerebral. A identificação da doença aguda da montanha é feita através do reconhecimento de sinais e sintomas característicos que ocorrem no ambiente apropriado. Na maioria das vezes, o mal agudo da montanha ocorre poucas horas após uma subida rápida para altitudes superiores a 2,500 m. Os sintomas mais comuns incluem dor de cabeça que é mais pronunciada à noite, perda de apetite que pode ser acompanhada de náuseas e vômitos, distúrbios do sono e fadiga. Indivíduos com AMS frequentemente se queixam de falta de ar, tosse e sintomas neurológicos, como déficits de memória e distúrbios auditivos ou visuais. Achados no exame físico podem estar ausentes, embora a retenção de líquidos possa ser um sinal precoce. A patogênese da doença aguda das montanhas pode estar relacionada à hipoventilação relativa, que aumentaria o fluxo sanguíneo cerebral e a pressão intracraniana ao aumentar a PCO arterial₂ e diminuição da PO arterial₂. Este mecanismo pode explicar por que pessoas com maior HVR são menos propensas a desenvolver doença aguda da montanha. O mecanismo de retenção de líquidos não é bem compreendido, mas pode estar relacionado a níveis plasmáticos anormais de proteínas e/ou hormônios que regulam a excreção renal de água; esses reguladores podem responder ao aumento da atividade do sistema nervoso simpático observado em pacientes com doença aguda das montanhas. O acúmulo de água pode, por sua vez, levar ao desenvolvimento de edema ou inchaço dos espaços intersticiais nos pulmões. Casos mais graves podem desenvolver edema pulmonar ou cerebral.

A prevenção da doença aguda da montanha pode ser realizada por meio de uma subida lenta e gradual, permitindo tempo adequado para aclimatação. Isso pode ser especialmente importante para aqueles indivíduos com maior suscetibilidade ou história anterior de doença aguda das montanhas. Além disso, a administração de acetazolamida antes ou durante a subida pode ajudar a prevenir e melhorar os sintomas do mal agudo das montanhas. A acetazolamida inibe a ação da anidrase carbônica nos rins e leva ao aumento da excreção de íons bicarbonato e água, produzindo uma acidose no sangue. A acidose estimula a respiração, levando ao aumento da saturação arterial de oxi-hemoglobina e diminuição da respiração periódica durante o sono. Através deste mecanismo, a acetazolamida acelera o processo natural de aclimatação.

O tratamento da doença aguda da montanha pode ser realizado de forma mais eficaz pela descida. Novas subidas para grandes altitudes são contra-indicadas, pois a doença pode progredir. Quando a descida não é possível, o oxigênio pode ser administrado. Alternativamente, câmaras hiperbáricas portáteis de tecido leve podem ser trazidas em expedições para ambientes de alta altitude. As bolsas hiperbáricas são particularmente valiosas quando o oxigênio não está disponível e a descida não é possível. Estão disponíveis vários medicamentos que melhoram os sintomas da doença aguda da montanha, incluindo acetazolamida e dexametasona. O mecanismo de ação da dexametasona não é claro, embora possa atuar diminuindo a formação de edema.

Edema pulmonar de alta altitude

O edema pulmonar de grandes altitudes afeta aproximadamente 0.5 a 2.0% dos indivíduos que ascendem a altitudes superiores a 2,700 me é a causa mais comum de morte por doenças encontradas em grandes altitudes. O edema pulmonar de grande altitude se desenvolve de 6 a 96 horas após a subida. Os fatores de risco para o desenvolvimento de edema pulmonar de altitude são semelhantes aos da doença aguda da montanha. Os primeiros sinais comuns incluem sintomas de doença aguda da montanha acompanhados por diminuição da tolerância ao exercício, aumento do tempo de recuperação após o exercício, falta de ar ao esforço e tosse seca persistente. À medida que a condição piora, o paciente desenvolve falta de ar em repouso, achados de congestão audível nos pulmões e cianose dos leitos ungueais e lábios. A patogênese desse distúrbio é incerta, mas provavelmente está relacionada ao aumento da pressão microvascular ou aumento da permeabilidade da microvasculatura, levando ao desenvolvimento de edema pulmonar. Embora a hipertensão pulmonar possa ajudar a explicar a patogênese, a elevação da pressão da artéria pulmonar devido à hipóxia foi observada em todos os indivíduos que ascendem a grandes altitudes, incluindo aqueles que não desenvolvem edema pulmonar. No entanto, indivíduos suscetíveis podem apresentar constrição hipóxica desigual das artérias pulmonares, levando a perfusão excessiva da microvasculatura em áreas localizadas onde a vasoconstrição hipóxica estava ausente ou diminuída. O aumento resultante da pressão e das forças de cisalhamento pode danificar a membrana capilar, levando à formação de edema. Este mecanismo explica a natureza irregular desta doença e sua aparência no exame de raios-x dos pulmões. Assim como no mal agudo da montanha, indivíduos com menor HVR têm maior probabilidade de desenvolver edema pulmonar de altitude, pois apresentam saturações de oxi-hemoglobina mais baixas e, portanto, maior vasoconstrição pulmonar hipóxica.

A prevenção do edema pulmonar de grandes altitudes é semelhante à prevenção do enjôo agudo das montanhas e inclui ascensão gradual e uso de acetazolamida. Recentemente, o uso do agente relaxante do músculo liso nifedipina demonstrou ser benéfico na prevenção de doenças em indivíduos com história prévia de edema pulmonar de altitude elevada. Além disso, evitar o exercício pode ter um papel preventivo, embora provavelmente seja limitado àqueles indivíduos que já possuem um grau subclínico dessa doença.

O tratamento do edema pulmonar de grandes altitudes é melhor realizado pela evacuação assistida para uma altitude menor, tendo em mente que a vítima precisa limitar seu esforço. Após a descida, a melhora é rápida e tratamento adicional além de repouso no leito e oxigênio geralmente não é necessário. Quando a descida não é possível, a oxigenoterapia pode ser benéfica. O tratamento medicamentoso foi tentado com vários agentes, com mais sucesso com o diurético furosemida e com morfina. Deve-se ter cuidado com esses medicamentos, pois podem levar à desidratação, diminuição da pressão arterial e depressão respiratória. Apesar da eficácia da descida como terapia, a mortalidade permanece em aproximadamente 11%. Essa alta taxa de mortalidade pode refletir a falha no diagnóstico da doença no início de seu curso ou a incapacidade de descer, juntamente com a falta de disponibilidade de outros tratamentos.

Edema cerebral de altitude

O edema cerebral de grande altitude representa uma forma extrema de doença aguda da montanha que progrediu para incluir disfunção cerebral generalizada. A incidência de edema cerebral não é clara porque é difícil diferenciar um caso grave de doença aguda da montanha de um caso leve de edema cerebral. A patogênese do edema cerebral de grandes altitudes é uma extensão da patogênese da doença aguda das montanhas; a hipoventilação aumenta o fluxo sanguíneo cerebral e a pressão intracraniana progredindo para edema cerebral. Os primeiros sintomas de edema cerebral são idênticos aos sintomas da doença aguda da montanha. Conforme a doença progride, sintomas neurológicos adicionais são observados, incluindo irritabilidade severa e insônia, ataxia, alucinações, paralisia, convulsões e eventualmente coma. O exame dos olhos geralmente revela inchaço do disco óptico ou papiledema. Hemorragias retinianas são frequentemente observadas. Além disso, muitos casos de edema cerebral apresentam edema pulmonar concomitante.

O tratamento do edema cerebral de grandes altitudes é semelhante ao tratamento de outros distúrbios de grandes altitudes, sendo a descida a terapia de escolha. O oxigênio deve ser administrado para manter a saturação de oxi-hemoglobina acima de 90%. A formação de edema pode diminuir com o uso de corticosteroides, como a dexametasona. Agentes diuréticos também têm sido utilizados para diminuir o edema, com eficácia incerta. Pacientes comatosos podem necessitar de suporte adicional com o manejo das vias aéreas. A resposta ao tratamento é variável, com déficits neurológicos e coma persistindo por dias a semanas após a evacuação para altitudes mais baixas. Medidas preventivas para edema cerebral são idênticas às medidas para outras síndromes de alta altitude.

hemorragias retinianas

Hemorragias retinianas são extremamente comuns, afetando até 40% dos indivíduos a 3,700 m e 56% a 5,350 m. As hemorragias retinianas são geralmente assintomáticas. Eles são provavelmente causados ​​pelo aumento do fluxo sanguíneo da retina e dilatação vascular devido à hipóxia arterial. Hemorragias retinianas são mais comuns em indivíduos com dores de cabeça e podem ser precipitadas por exercícios extenuantes. Ao contrário de outras síndromes de alta altitude, as hemorragias retinianas não são evitáveis ​​pela terapia com acetazolamida ou furosemida. A resolução espontânea geralmente ocorre em duas semanas.

doença crônica da montanha

A doença crônica das montanhas (CMS) aflige residentes e habitantes de longa data de grandes altitudes. A primeira descrição da doença crônica da montanha refletiu as observações de Monge sobre nativos andinos vivendo em altitudes acima de 4,000 m. A doença crônica da montanha, ou doença de Monge, já foi descrita na maioria dos habitantes de grandes altitudes, exceto os sherpas. Os machos são mais comumente afetados do que as fêmeas. A doença crônica da montanha é caracterizada por pletora, cianose e massa elevada de glóbulos vermelhos, levando a sintomas neurológicos que incluem dor de cabeça, tontura, letargia e memória prejudicada. Vítimas da doença crônica da montanha podem desenvolver insuficiência cardíaca direita, também chamada cor pulmonar, devido à hipertensão pulmonar e saturação de oxi-hemoglobina acentuadamente reduzida. A patogênese da doença crônica da montanha não é clara. As medições dos indivíduos afetados revelaram uma diminuição da resposta ventilatória hipóxica, hipoxemia grave que é exacerbada durante o sono, aumento da concentração de hemoglobina e aumento da pressão arterial pulmonar. Embora uma relação de causa e efeito pareça provável, faltam evidências e muitas vezes são confusas.

Muitos sintomas da doença crônica das montanhas podem ser melhorados pela descida ao nível do mar. A mudança para o nível do mar remove o estímulo hipóxico para a produção de glóbulos vermelhos e a vasoconstrição pulmonar. Os tratamentos alternativos incluem: flebotomia para reduzir a massa de glóbulos vermelhos e oxigênio de baixo fluxo durante o sono para melhorar a hipóxia. A terapia com medroxiprogesterona, um estimulante respiratório, também se mostrou eficaz. Em um estudo, dez semanas de terapia com medroxiprogesterona foram seguidas por melhora da ventilação e hipóxia e diminuição da contagem de glóbulos vermelhos.

Outras condições

Pacientes com doença falciforme são mais propensos a sofrer de crises vaso-oclusivas dolorosas em grandes altitudes. Sabe-se que mesmo altitudes moderadas de 1,500 m precipitam crises, e altitudes de 1,925 m estão associadas a um risco de 60% de crises. Pacientes com doença falciforme residentes a 3,050 m na Arábia Saudita têm o dobro de crises do que pacientes residentes ao nível do mar. Além disso, os pacientes com traço falciforme podem desenvolver a síndrome do infarto esplênico na subida para grandes altitudes. As etiologias prováveis ​​para o aumento do risco de crise vaso-oclusiva incluem: desidratação, aumento da contagem de glóbulos vermelhos e imobilidade. O tratamento da crise vaso-oclusiva inclui descida ao nível do mar, oxigênio e hidratação intravenosa.

Essencialmente, não existem dados que descrevam o risco para pacientes grávidas em subidas a grandes altitudes. Embora os pacientes que residem em grandes altitudes tenham um risco aumentado de hipertensão induzida pela gravidez, não existem relatos de aumento da morte fetal. Hipóxia grave pode causar anormalidades na frequência cardíaca fetal; no entanto, isso ocorre apenas em altitudes extremas ou na presença de edema pulmonar em grandes altitudes. Portanto, o maior risco para a paciente grávida pode estar relacionado ao afastamento da área e não às complicações induzidas pela altitude.

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