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Hipercapnia

La hipercapnia (del griego hyper , "por encima" o "demasiado" y kapnos , " humo "), también conocida como hipercarbia y retención de CO₂ , es una condición de niveles anormalmen...

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La hipercapnia (del griego hyper , "por encima" o "demasiado" y kapnos , " humo "), también conocida como hipercarbia y retención de CO₂ , es una condición de niveles anormalmente elevados de dióxido de carbono (CO₂ ) en la sangre. El dióxido de carbono es un producto gaseoso del metabolismo del cuerpo y normalmente se expulsa a través de los pulmones .

El dióxido de carbono puede acumularse en cualquier afección que cause hipoventilación , una reducción de la ventilación alveolar (la eliminación del aire de los pequeños sacos pulmonares donde se produce el intercambio de gases ), así como por la inhalación de CO₂ . La incapacidad de los pulmones para eliminar el dióxido de carbono, o la inhalación de niveles elevados de CO₂ , conduce a la acidosis respiratoria . Finalmente, el cuerpo compensa el aumento de la acidez reteniendo álcalis en los riñones , un proceso conocido como "compensación metabólica".

La hipercapnia aguda se denomina insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda ( IRHA ) y es una emergencia médica, ya que generalmente se presenta en el contexto de una enfermedad aguda. La hipercapnia crónica, donde suele existir compensación metabólica, puede causar síntomas, pero generalmente no es una emergencia. Según el caso, ambas formas de hipercapnia pueden tratarse con medicamentos, ventilación no invasiva con mascarilla o ventilación mecánica .

La hipercapnia es un riesgo del buceo subacuático asociado con el buceo en apnea, el buceo con escafandra autónoma , particularmente con rebreathers, y el buceo profundo, donde se asocia con un alto trabajo respiratorio causado por el aumento de la densidad del gas respiratorio debido a la alta presión ambiental. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Signos y síntomas

La hipercapnia puede ocurrir en el contexto de una afección subyacente, y los síntomas pueden estar relacionados con esta afección o directamente con la hipercapnia. Los síntomas específicos atribuibles a la hipercapnia temprana son disnea (dificultad para respirar), dolor de cabeza, confusión y letargo. Los signos clínicos incluyen piel enrojecida, pulso fuerte (pulso saltón), respiración rápida , latidos cardíacos prematuros , espasmos musculares y aleteo de las manos ( asterixis ). El riesgo de irregularidades peligrosas del ritmo cardíaco aumenta. [ 6 ] [ 7 ] La hipercapnia también ocurre cuando el gas respiratorio está contaminado con dióxido de carbono, o el intercambio de gases respiratorios no puede compensar la producción metabólica de dióxido de carbono, lo que puede ocurrir cuando la densidad del gas limita la ventilación a altas presiones ambientales. [ 3 ]

En casos de hipercapnia grave (generalmentePAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}mayor que 10 kPa o 75 mmHg ), la sintomatología progresa a desorientación, pánico , hiperventilación , convulsiones , pérdida del conocimiento y, finalmente, la muerte . [ 8 ] [ 9 ]

Causas

El dióxido de carbono es un producto metabólico normal, pero se acumula en el cuerpo si se produce más rápido de lo que se elimina. Durante el ejercicio intenso, la tasa de producción de dióxido de carbono puede aumentar más de diez veces con respecto a la tasa de producción en reposo. El dióxido de carbono se disuelve en la sangre y se elimina mediante el intercambio de gases en los pulmones durante la respiración. [ 10 ] La hipercapnia generalmente se debe a hipoventilación , enfermedad pulmonar o disminución del nivel de conciencia . También puede deberse a la exposición a ambientes con concentraciones anormalmente altas de dióxido de carbono, como los derivados de la actividad volcánica o geotérmica, o a la reinhalación del dióxido de carbono exhalado . En esta situación, la hipercapnia también puede ir acompañada de acidosis respiratoria . [ 11 ]

La insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda puede ocurrir en enfermedades agudas causadas por enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), deformidad de la pared torácica, algunas formas de enfermedad neuromuscular (como miastenia gravis ) y síndrome de hipoventilación por obesidad . [ 12 ] La insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda también puede desarrollarse en cualquier forma de insuficiencia respiratoria donde los músculos respiratorios se agotan, como neumonía grave y asma aguda grave . También puede ser consecuencia de una profunda supresión de la conciencia, como una sobredosis de opioides .

Durante el buceo

La respiración normal en los buceadores produce hipoventilación alveolar , lo que resulta en una eliminación inadecuada de CO₂ o hipercapnia. El trabajo de Lanphier en la Unidad Experimental de Buceo de la Armada de los EE. UU. respondió a la pregunta: "¿Por qué los buceadores no respiran lo suficiente?": [ 13 ]

  • Mayor oxígeno inspirado (PAGiO2{\displaystyle {P_{i_{O_{2}}}}}) a 4 atm (400 kPa) representó no más del 25% de la elevación en CO2 al final de la espiración ( ET CO2 ) [ 14 ] por encima de los valores encontrados a la misma tasa de trabajo cuando se respira aire justo debajo de la superficie. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 4 ]  
  • El aumento del trabajo respiratorio representó la mayor parte de la elevación dePAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}( ecuación del gas alveolar ) en exposiciones superiores a 1 atm (100 kPa) , como lo indican los resultados cuando se sustituyó el nitrógeno por helio a 4 atm (400 kPa) . [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 4 ]    
  • La respuesta ventilatoria inadecuada al esfuerzo se evidenció por el hecho de que, a pesar de que los valores en reposo estaban dentro del rango normal,PAGmitdoO2{\displaystyle {P_{et_{CO_{2}}}}}aumentó notablemente con el esfuerzo incluso cuando los buzos respiraban aire a una profundidad de solo unos pocos pies. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 4 ]

Existen diversas razones por las que el dióxido de carbono no se expulsa por completo cuando el buceador exhala:

  • El buceador exhala en un espacio cerrado que no permite que todo el CO₂ escape al ambiente, como un tubo de snorkel largo , una máscara de buceo de cara completa o un casco de buceo , y luego vuelve a inhalar desde ese espacio muerto . [ 4 ]
  • El depurador de dióxido de carbono del rebreather del buceador no elimina suficiente dióxido de carbono del circuito (mayor CO₂ inspirado ) , el gas respiratorio está contaminado con CO₂ o las válvulas antirretorno del circuito respiratorio no funcionan correctamente. [ 3 ]
  • El buceador se está ejercitando en exceso, produciendo un exceso de dióxido de carbono debido a la elevada actividad metabólica y el intercambio de gases respiratorios no puede seguir el ritmo de la producción metabólica de dióxido de carbono. [ 3 ] [ 18 ]
  • La densidad del gas limita la ventilación a altas presiones ambientales. La densidad del gas respiratorio es mayor a mayor profundidad, por lo que el esfuerzo necesario para inhalar y exhalar completamente aumenta, lo que dificulta la respiración y la hace menos eficiente (alto trabajo respiratorio ). [ 13 ] [ 3 ] [ 18 ] Una mayor densidad del gas también provoca que la mezcla de gases dentro del pulmón sea menos eficiente, aumentando así el espacio muerto efectivo. [ 4 ] [ 5 ]
  • El buceador está hipoventilando deliberadamente , lo que se conoce como "respiración omitida". [ 5 ]

Saltar la respiración

La respiración entrecortada es una técnica controvertida para conservar el gas respiratorio al usar equipo de buceo de circuito abierto , que consiste en contener brevemente la respiración entre la inhalación y la exhalación (es decir, "omitir" una respiración). Puede provocar que el CO₂ no se exhale de manera eficiente. [ 19 ] El riesgo de estallido pulmonar ( barotrauma pulmonar de ascenso) aumenta si se contiene la respiración durante el ascenso. Es particularmente contraproducente con un rebreather , donde el acto de respirar bombea el gas alrededor del "bucle", empujando el dióxido de carbono a través del depurador y mezclándolo con el oxígeno recién inyectado. [ 5 ]

En el buceo con rebreather de circuito cerrado , el dióxido de carbono exhalado debe eliminarse del sistema respiratorio, generalmente mediante un depurador que contiene un compuesto químico sólido con alta afinidad por el CO₂ , como la cal sodada . Si no se elimina del sistema, puede reinhalarse, provocando un aumento en la concentración inhalada. [ 20 ]

En condiciones hiperbáricas, la hipercapnia contribuye a la narcosis por nitrógeno y a la toxicidad por oxígeno al causar vasodilatación cerebral, lo que aumenta la dosis de oxígeno que llega al cerebro. [ 18 ]

Mecanismo

La hipercapnia normalmente desencadena un reflejo que aumenta la respiración y el acceso al oxígeno (O₂ ) , como el despertar y el giro de la cabeza durante el sueño. Un fallo de este reflejo puede ser fatal, por ejemplo, como factor contribuyente en el síndrome de muerte súbita del lactante . [ 21 ]

La hipercapnia puede inducir un aumento del gasto cardíaco, una elevación de la presión arterial (niveles más altos de dióxido de carbono estimulan los quimiorreceptores aórticos y carotídeos con aferencias —NC IX y X— al bulbo raquídeo, con los consiguientes efectos cronotrópicos e inotrópicos ), y una propensión a las arritmias cardíacas . La hipercapnia puede aumentar la resistencia capilar pulmonar.

Efectos fisiológicos

Una alta presión parcial arterial de dióxido de carbono (PAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}) provoca cambios en la actividad cerebral que afectan negativamente tanto al control muscular fino como al razonamiento. Se pueden detectar cambios en el EEG que denotan efectos narcóticos menores para la presión parcial de dióxido de carbono al final de la espiración del gas (PAGmiTdoO2{\displaystyle {P_{ET_{CO_{2}}}}}) aumenta de 40 torrs (0,053 atm) a aproximadamente 50 torrs (0,066 atm) . El buceador no necesariamente nota estos efectos. [ 10 ]  

Niveles más altos dePAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}Tienen un efecto narcótico más fuerte: la confusión y el comportamiento irracional pueden ocurrir alrededor de 72 torrs (0,095 atm) y la pérdida de conciencia alrededor de 90 torrs (0,12 atm) . Alto  PAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}desencadena la respuesta de lucha o huida, afecta los niveles hormonales y puede causar ansiedad, irritabilidad y respuestas inapropiadas o de pánico, que pueden estar fuera del control del sujeto, a veces con poca o ninguna advertencia. La vasodilatación es otro efecto, notablemente en la piel, donde se reportan sensaciones de calor desagradable, y en el cerebro, donde el flujo sanguíneo puede aumentar en un 50% a la vez.PAGmiTdoO2{\displaystyle {P_{ET_{CO_{2}}}}}de 50 torrs (0,066 atm) , la presión intracraneal puede aumentar, con un dolor de cabeza pulsátil. Si se asocia con una presión alta PAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}El alto aporte de oxígeno al cerebro puede aumentar el riesgo de toxicidad por oxígeno del SNC a presiones parciales que normalmente se consideran aceptables. [ 10 ]

En muchas personas un altoPAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}causa sensación de falta de aire, pero la ausencia de este síntoma no garantiza que no se estén produciendo otros efectos. Un porcentaje significativo de muertes por reinhalación se ha asociado con retención de CO₂. Los efectos de altaPAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}Puede tardar desde varios minutos hasta horas en resolverse una vez eliminada la causa. [ 10 ]

Diagnóstico

Se pueden realizar análisis de gases en sangre , generalmente mediante punción de la arteria radial , en el contexto de problemas respiratorios agudos u otra enfermedad médica aguda. La hipercapnia se define generalmente como un nivel de dióxido de carbono en sangre arterial superior a 45 mmHg (6 kPa). Dado que el dióxido de carbono está en equilibrio con el ácido carbónico en la sangre, la hipercapnia reduce el pH sérico, lo que produce acidosis respiratoria. Clínicamente, el efecto de la hipercapnia sobre el pH se estima utilizando la relación entre la presión arterial de dióxido de carbono y la concentración de iones bicarbonato.PAGadoO2/HdoO3−{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}/HCO_{3}^{-}}}}}.

Tolerancia

Toxicidad del CO2 en modelos animales

Las pruebas realizadas en perros mestizos mostraron el efecto fisiológico del dióxido de carbono en el cuerpo del animal: después de la inhalación de una mezcla de 50% de CO₂ y 50% de aire, el movimiento respiratorio aumentó durante aproximadamente 2 minutos y luego disminuyó durante 30 a 90 minutos. Hill y Flack demostraron que las concentraciones de CO₂ de hasta el 35% tienen un efecto estimulante sobre la circulación y la respiración, pero las que superan el 35% las deprimen. La presión arterial (PA) disminuyó transitoriamente durante el aumento del movimiento respiratorio y luego volvió a subir y se mantuvo en el nivel original durante un tiempo. La frecuencia cardíaca disminuyó ligeramente justo después de la inhalación de la mezcla de gases. Se cree que la depresión inicial de la PA con la disminución de la frecuencia cardíaca se debe al efecto depresor directo del CO₂ sobre el corazón y que el retorno de la presión arterial a su nivel original se debió al rápido aumento de laPAGadoO2{\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}Tras 30-90 minutos, el centro respiratorio se deprimió y se produjo hipotensión de forma gradual o repentina debido a la disminución del gasto cardíaco, lo que provocó una apnea y, finalmente, un paro circulatorio.

A concentraciones más altas de CO₂ , la pérdida de consciencia se produjo casi instantáneamente y la respiración cesó en 1 minuto. Tras unos minutos de apnea, se observó un paro circulatorio. Estos hallazgos implican que la causa de muerte al respirar altas concentraciones de CO₂ no es la hipoxia, sino la intoxicación por dióxido de carbono. [ 23 ]

Tratamiento

El tratamiento de la insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda depende de la causa subyacente, pero puede incluir medicamentos y soporte respiratorio mecánico. En aquellos sin contraindicaciones, la ventilación no invasiva (VNI) se utiliza con frecuencia en lugar de la ventilación mecánica invasiva . [ 12 ] En el pasado, el fármaco doxapram (un estimulante respiratorio) se utilizaba para la hipercapnia en la exacerbación aguda de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica , pero hay poca evidencia que respalde su uso en comparación con la VNI, [ 24 ] y no figura en las guías profesionales recientes. [ 12 ]

La insuficiencia respiratoria muy grave, en la que también puede presentarse hipercapnia, a menudo se trata con oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO), en la que se añade oxígeno a la sangre y se elimina el dióxido de carbono directamente de ella. [ 25 ]

Una modalidad relativamente novedosa es la eliminación extracorpórea de dióxido de carbono (ECCO₂R ) . Esta técnica elimina el CO₂ del torrente sanguíneo y puede reducir el tiempo de ventilación mecánica necesario para quienes padecen insuficiencia respiratoria aguda; requiere volúmenes de flujo sanguíneo menores en comparación con la ECMO. [ 25 ] [ 26 ]

Terminología

La hipercapnia es lo opuesto a la hipocapnia , que es el estado de tener niveles anormalmente reducidos de dióxido de carbono en la sangre.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Toxicidad de la exposición al dióxido de carbono, síntomas de intoxicación por CO₂ , límites de exposición al dióxido de carbono y enlaces a procedimientos de análisis de gases tóxicos. Archivado el 10 de marzo de 2020 en Wayback Machine. Por Daniel Friedman – InspectAPedia
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