Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Hipoxia intermitente

La hipoxia intermitente (también conocida como hipoxia episódica ) es una intervención en la que una persona o animal se somete a periodos alternos de normoxia e hipoxia . La no...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

La hipoxia intermitente (también conocida como hipoxia episódica ) es una intervención en la que una persona o animal se somete a periodos alternos de normoxia e hipoxia . La normoxia se define como la exposición a los niveles de oxígeno que normalmente se encuentran en la atmósfera terrestre (~21 % O₂ ) y la hipoxia como cualquier nivel de oxígeno inferior al de la normoxia. Normalmente, la exposición a la hipoxia se asocia negativamente con cambios fisiológicos en el cuerpo, como el mal de altura . [ 1 ] Sin embargo, cuando se utiliza con moderación, la hipoxia intermitente puede emplearse clínicamente como un medio para aliviar diversas afecciones patológicas. [ 2 ]

Mecanismos generales

La bifurcación de la arteria carótida donde se ubicaría el cuerpo carotídeo .

Cuando se utiliza como intervención de rehabilitación, particularmente para la respiración y la marcha , la hipoxia intermitente generalmente funciona mediante la facilitación a largo plazo (LTF). La LTF, que es sinónimo de potenciación a largo plazo , ocurre cuando hay aumentos a largo plazo en la fuerza sináptica debido a la plasticidad sináptica . [ 3 ] En el caso de la hipoxia intermitente, estos aumentos en la fuerza sináptica dan como resultado un aumento en la actividad motora. [ 4 ] [ 5 ]

Las presiones parciales reducidas de oxígeno en las arterias debido a la hipoxia intermitente son detectadas y estimuladas por el cuerpo carotídeo , un receptor quimioaferente . [ 6 ] [ 7 ] El cuerpo carotídeo activado desencadena la liberación de serotonina que se une a los receptores de serotonina en la superficie de las motoneuronas , como la motoneurona frénica en el caso de la recuperación respiratoria. [ 5 ] Esta vía de transducción de señales luego utiliza moléculas posteriores como TrkB , [ 8 ] BDNF , [ 8 ] y PKA [ 9 ] para aumentar la salida sináptica de la motoneurona involucrada, lo que a su vez aumenta la salida motora de los músculos involucrados y, por lo tanto, disminuye el deterioro funcional. Como la cantidad de hipoxia intermitente cambia la cantidad de liberación de serotonina y como resultado, la cantidad de LTF, este proceso exhibe metaplasticidad . [ 10 ] La metaplasticidad ocurre cuando el LTF es en sí mismo plástico o variable.

También se ha demostrado la LTF inducida por hipoxia intermitente en ratas con denervación carotídea, lo que sugiere que la plasticidad sináptica debida a la hipoxia intermitente también actúa a través de otros mecanismos ajenos a las quimioaferencias carotídeas. [ 11 ]

Además, la hipoxia intermitente también altera la producción, concentración y expresión génica general del óxido nítrico , lo que ocurre debido a adaptaciones cardiovasculares a la hipoxia. [ 12 ] Este mecanismo es relevante cuando se utiliza como medio para disminuir la hipertensión [ 13 ] o aumentar la densidad mineral ósea [ 14 ]

Dosificación

Es necesario comprender la dosis adecuada para diseñar un protocolo de hipoxia intermitente eficaz, especialmente debido a las comorbilidades asociadas a la hipoxia. Por ejemplo, se ha demostrado que la hipoxia intermitente induce LTF en ratas, mientras que la hipoxia continua no lo hace. [ 15 ] Además, la hipoxia intermitente aguda no muestra evidencia de la muerte celular del hipocampo observada en ratas, mientras que la exposición a la hipoxia intermitente crónica sí la produce. [ 16 ]

Aunque la hipoxia intermitente se ha utilizado para diversas aplicaciones terapéuticas en varios sistemas fisiológicos, existe un consenso general sobre lo que se puede considerar una cantidad segura y beneficiosa de hipoxia intermitente. Dicho protocolo implicaría una fracción de oxígeno inspirado ( FiO₂ ) que oscila entre 0,09 y 0,16 con 3 a 15 episodios por día, y para las comorbilidades , una FiO₂ de entre 0,03 y 0,08 y entre 48 y 2400 episodios por día. [ 2 ]

Efectos patológicos y beneficiosos

Aplicaciones terapéuticas

EPOC frente a pulmón sano.

Aunque la hipoxia intermitente afecta inicialmente solo al sistema respiratorio , sus efectos posteriores permiten que también se utilice como una intervención de rehabilitación eficaz en diversos sistemas biológicos, tanto en animales como en humanos.

LTF

Para el sistema respiratorio, la LTF facilitada por la hipoxia intermitente ayuda a aumentar la salida del nervio motor frénico . Se ha demostrado que esto ayuda a las personas con apnea obstructiva del sueño [ 17 ] y EPOC [ 18 ] . La capacidad de aumentar la actividad muscular, específicamente para caminar , también se ha demostrado tanto en ratas [ 16 ] como en humanos [ 19 ] después de una lesión de la médula espinal .

Neurogénesis del hipocampo

También se ha demostrado la neurogénesis hipocampal en ratas sometidas a hipoxia intermitente. Esta neurogénesis ha mostrado mejoras cognitivas relacionadas , como un mayor aprendizaje y memoria [ 20 ] [ 21 ] , así como un aumento general de la capacidad cognitiva espacial [ 22 ] . Además, se observan efectos similares a los de los antidepresivos en ratas sometidas a este tratamiento [ 23 ] .

Producción de óxido nítrico

Los cambios en los niveles de óxido nítrico debidos a la hipoxia intermitente también ofrecen beneficios potenciales. Se ha observado una disminución de la presión arterial en personas con hipertensión . [ 13 ] [ 24 ] También se ha atribuido a este proceso un aumento de la densidad mineral ósea en ratas. [ 14 ] Dichos cambios en los niveles de óxido nítrico también contribuyen a la protección contra la isquemia y la perfusión miocárdica . [ 25 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Equipo editorial de la FSF (mayo-junio de 1997). "Polizones en el compartimento del tren de aterrizaje: riesgo de niveles letales de hipoxia e hipotermia" (PDF) . Factores humanos y medicina aeronáutica . 44 (3): 2.
  2. 1 2 3 4 5 Navarette-Opazo, A.; Mitchell, GS (2014). "Potencial terapéutico de la hipoxia intermitente: una cuestión de dosis" . Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol . 307 (10): R1181–1197. doi : 10.1152/ajpregu.00208.2014 . PMC 4315448. PMID 25231353 .  
  3. ↑ Kandel, ER (2001). "La biología molecular del almacenamiento de la memoria: un diálogo entre genes y sinapsis". Science . 294 ( 5544): 1030– 1038. Bibcode : 2001Sci...294.1030K . CiteSeerX 10.1.1.322.6795 . doi : 10.1126/science.1067020 . PMID 11691980. S2CID 52799866 .   
  4. ↑ Hayashi, F.; Coles, SK; Bach, KB; Mitchell, GS; McCrimmon, DR (1993). "Respuestas del nervio frénico dependientes del tiempo a la activación aferente carotídea: ratas intactas frente a ratas descerebeladas". Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol . 265 (4): R811–819. doi : 10.1152/ajpregu.1993.265.4.R811 . PMID 8238451 . 
  5. 1 2 Fuller, DD; Bach, KB; Baker, TL; Kinkead, R.; Mitchell, GS (2000). "Facilitación a largo plazo de la actividad motora del nervio frénico". Respir Physiol . 121 ( 2– 3): 135– 146. doi : 10.1016/S0034-5687(00)00124-9 . PMID 10963770 . 
  6. ↑ Millhorn, DE; Eldridge, FL; Waldrop, TG (1980). "Estimulación prolongada de la respiración por un nuevo mecanismo neural central". Respir Physiol . 41 (1): 87– 103. doi : 10.1016/0034-5687(80)90025-0 . PMID 6771859 . 
  7. ↑ Fuller, DD; Zabka, AG; Baker, TL; Mitchell, GS (2001). "La facilitación a largo plazo del nervio frénico requiere la activación del receptor 5-HT durante, pero no después de, la hipoxia episódica" . J Appl Physiol . 90 (5): 2001– 2006. doi : 10.1152/jappl.2001.90.5.2001 . PMID 11299296 . 
  8. 1 2 Baker-Herman, TL; Fuller, DD; Bavis, RW; Zabka, AG; Golder, FJ; Doperalski, NJ; Johnson, RA; Watters, JJ; Mitchell, GS (2004). "BDNF es necesario y suficiente para la plasticidad respiratoria espinal después de hipoxia intermitente". Nat Neurosci . 7 (1): 48– 55. doi : 10.1038/nn1166 . PMID 14699417 . S2CID 22965093 .  
  9. ↑ Hoffman, MS; Mitchell, GS (2011). "La activación del receptor 5-HT7 espinal induce una facilitación motora frénica de larga duración" . J Physiol . 589 (6): 1397– 1407. doi : 10.1113/jphysiol.2010.201657 . PMC 3082099. PMID 21242254 .  
  10. ↑ Wilkerson, JE; Mitchell, GS (2009). "La hipoxia intermitente diaria aumenta los niveles de BDNF espinal, la fosforilación de ERK y la facilitación respiratoria a largo plazo" . Exp Neurol . 217 (1): 116– 123. doi : 10.1016/j.expneurol.2009.01.017 . PMC 2691872. PMID 19416672 .  
  11. ↑ Sibigtroth, CM; Mitchell, GS (2011). "La actividad quimioaferente carotídea no es necesaria para toda la facilitación frénica a largo plazo tras hipoxia intermitente aguda" . Respir Physiol Neurobiol . 176 (3): 73– 79. doi : 10.1016/j.resp.2010.11.006 . PMC 4374991. PMID 21093615 .  
  12. ↑ Manukhina, DB; Downey, HF; Mallet, RT (2006). "Papel del óxido nítrico en la adaptación cardiovascular a la hipoxia intermitente" . Exp Biol Med . 231 (4): 343– 365. doi : 10.1007/0-387-29540-2_6 . PMID 16565431 . 
  13. 1 2 Lyamina, NP; Lyamina, SV; Senchiknin, VN; Mallet, RT; Downey, HF; Manukhina, EB (2011). "El acondicionamiento con hipoxia normobárica reduce la presión arterial y normaliza la síntesis de óxido nítrico en pacientes con hipertensión arterial". J Hypertens . 29 (11): 2265– 2272. doi : 10.1097/HJH.0b013e32834b5846 . PMID 21897291 . S2CID 28868197 .  
  14. 1 2 Guner, I.; Uzun, DD; Yaman, MO; Genc, ​​H.; Gelisgen, R.; Korkmaz, GG; Hallac, M.; Yelman, N.; Sahin, G.; Karter, Y.; Simsek, G. (2013). "El efecto de la hipoxia hipobárica intermitente crónica a largo plazo sobre la densidad mineral ósea en ratas: papel del óxido nítrico" . Biol Trace Elem Res . 154 (2): 262– 267. Bibcode : 2013BTER..154..262G . doi : 10.1007/ s12011-013-9722-8 . PMID 23771686. S2CID 14365564 .  
  15. ↑ Baker, TL; Mitchell, GS (2000). "La hipoxia episódica, pero no la continua, induce una facilitación a largo plazo de la actividad motora del nervio frénico en ratas" . J Physiol . 529 (1): 215–219 . doi : 10.1111/j.1469-7793.2000.00215.x . PMC 2270180. PMID 11080263 .  
  16. 1 2 Lovett-Barr, MR; Satriotomo, I.; Muir, GD; Wilkerson, JE; Hoffman, MS; Vinit, S.; Mitchell, GS (2012). "La hipoxia intermitente repetitiva induce la recuperación motora respiratoria y somática después de una lesión medular cervical crónica" . J Neurosci . 32 (11): 3591– 3600. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2908-11.2012 . PMC 3349282. PMID 22423083 .  
  17. ↑ Gerst, DG; 3rd Yokohana, SS; Carney, LM; Lee, DS; Badr, MS; Qureshi, T.; Anthouard, MN; Mateika, JH (2011). "La respuesta ventilatoria hipóxica y la facilitación ventilatoria a largo plazo se ven alteradas por la hora del día y la exposición diaria repetida a la hipoxia intermitente" . J Appl Physiol . 110 (1): 15– 28. doi : 10.1152/japplphysiol.00524.2010 . PMC 3785116. PMID 20724571 .  {{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  18. ↑ Haider, T.; Casucci, G.; Linser, T.; Faulhaber, M.; Gatterer, H.; Ott, G.; Linser, A.; Ehrenbourg, I.; Tkatchouk, E.; Burtscher, M.; Bernardi, L. (2009). "El entrenamiento hipóxico a intervalos mejora el control cardiovascular y respiratorio autonómico en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica leve". J Hypertens . 27 (8): 1648– 1654. doi : 10.1097/HJH.0b013e32832c0018 . PMID 19387363 . S2CID 11277060 .  
  19. ↑ Hayes, HB; Jayataman, A.; Herrmann, M.; Mitchell, GS; Rymer, WZ; Trumbower, RD (2014). " La hipoxia intermitente diaria mejora la marcha después de una lesión crónica de la médula espinal: un ensayo aleatorizado" . Neurology . 82 (2): 104– 113. doi : 10.1212/01.WNL.0000437416.34298.43 . PMC 3897437. PMID 24285617 .  
  20. ↑ Lu, XJ; Chen, XQ; Weng, J.; Zhang, HY; Pak, DT; Luo, JH; Du, JZ (2009). "La proteína activadora de GTPasa específica de Rap asociada a las espinas del hipocampo induce una mejora del aprendizaje y la memoria en ratones expuestos a hipoxia postnatal" . Neuroscience . 162 ( 2): 404– 414. doi : 10.1016/j.neuroscience.2009.05.011 . PMC 3243647. PMID 19442707 .  
  21. ↑ Zhang, JX; Chen, XQ; Du, JZ; Chen, QM; Zhu, CY (2005). "La exposición neonatal a la hipoxia intermitente mejora el rendimiento de los ratones en las tareas del laberinto acuático y del laberinto radial de 8 brazos". J Neurobiol . 65 (1): 72– 84. doi : 10.1002/neu.20174 . PMID 16010673 . 
  22. ↑ Shao, G.; Zhang, R.; Wang, ZL; Gao, CY; Huo, X.; Lu, GW (2006). "La proteína activadora de GTPasa específica de Rap asociada a las espinas del hipocampo induce una mejora del aprendizaje y la memoria en ratones expuestos a hipoxia postnatal" . Neuro-Signals . 15 (6): 314– 321. doi : 10.1159/000121368 . PMID 18349553 . 
  23. ↑ Zhu, XH; Yan, HC; Zhang, J.; Qu, HD; Qiu, XS; Chen, L.; Li, SJ; Cao, X.; Bean, JC; Chen, LH; Qin, XH; Liu, JH; Bai, XC; Mei, L.; Gao, TM (2010). "La hipoxia intermitente promueve la neurogénesis hipocampal y produce efectos antidepresivos en ratas adultas" . J Neurosci . 30 (38): 12653– 12663. doi : 10.1523/JNEUROSCI.6414-09.2010 . PMC 6633584. PMID 20861371 .  
  24. ↑ Shatillo, VB; Korkushko, OV; Ischuk, VA; Downey, HF; Serebrovskaya, TV (2008). "Efectos del entrenamiento con hipoxia intermitente sobre el rendimiento físico, la hemodinámica y la ventilación en hombres mayores sanos" . High Alt Med Biol . 9 (1): 43– 52. doi : 10.1089/ham.2008.1053 . PMID 18331220 . 
  25. ↑ Bolli, R. (2001). "Función cardioprotectora de la óxido nítrico sintasa inducible y papel del óxido nítrico en la isquemia miocárdica y el preacondicionamiento: una visión general de una década de investigación". J Mol Cell Cardiol . 33 (11): 1897–1918 . doi : 10.1006/jmcc.2001.1462 . PMID 11708836 .