Investigador del departamento de Ingeniería Mecánica estudia cómo la hipoxia genera cambios biomecánicos en el sistema cardiovascular

Sentir que “falta el aire” es una de las sensaciones típicas al visitar zonas geográficas a gran altitud. Un grupo de investigadores ha estudiado esta situación, y busca saber cómo se ve afectado el corazón, especialmente en personas que van y vienen a lugares que superan los 2.500 msnm.

Los turnos y las modalidades de trabajo en las mineras de Chile que se localizan en altura son variadas. A veces es “4x3”, es decir, cuatro días trabajando y durmiendo en la faena, y tres días de descanso, o “7x7”, entre otras. El ir y venir, la variación de altura y la exposición a terrenos que estén sobre los 2.500 metros sobre el nivel del mar (msnm) generan ciertos cambios en el cuerpo, específicamente en el músculo cardiaco y las arterias. Es por eso que Claudio García, investigador del Núcleo Milenio Cardio MR y director del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Santiago (USACH) realiza una investigación para determinar cómo los cambios de altura afectan la biomecánica del sistema cardiovascular.

Primero es necesario explicar cuál es la influencia de la altura en nuestro organismo. Recordemos que el aire que respiramos tiene en su composición un 21% de oxígeno, un 79% de nitrógeno, y trazas de otros gases. Esa composición es constante en toda la atmósfera, tanto a nivel del mar como en la cima del Monte Everest. Sin embargo, en lugares como Calama, San Pedro de Atacama, Putre y otros, sentimos que "falta el aire". “Esto se debe a que a mayor altura hay menor presión atmosférica, y por lo tanto menor presión parcial de oxígeno, la que nos produce la sensación de falta de aire”, explicó Marcelo Andía, director alterno del Núcleo Milenio Cardio MR.

El estudio realizado por el Dr. García surge para tratar de dar respuesta a cuáles son los efectos que tiene la altura sobre algunos elementos del sistema cardiovascular. Específicamente en tres arterias: la carótida, la aorta y la femoral, para determinar de qué manera afecta en sus funciones. “Las arterias no solamente conducen la sangre, sino que también permiten regular la onda de presión que entrega el corazón, de tal manera de entregar un caudal y una presión más o menos regular de sangre. Para ello, hacen uso de sus propiedades mecánicas, elásticas que éstas tienen, y así regulan de forma autónoma el flujo sanguíneo”, especificó Claudio García al respecto de su investigación.

La pregunta es ¿Cómo la hipoxia afecta las funciones arteriales del corazón? Es sabido que muchas personas que trabajan en altura, como los mineros, están afectados por “ciclos de hipoxia'', que están por algunos días en una situación por sobre los 2.500 msnm, y luego bajan a unos días de descanso. Para adaptarse a la condición de menor presión de oxígeno, la fisiología del cuerpo humano aumenta rápidamente la frecuencia respiratoria y cardiaca, lo que puede ocasionar malestares y descompensaciones en personas que  tengan enfermedades cardiopulmonares crónicas. 

“Es más, ese exceso de trabajo del corazón puede gatillar eventos agudos como un infarto agudo al miocardio en personas con factores de riesgo o descompensaciones en pacientes con insuficiencia cardiaca, y es por eso que la recomendación es que el ascenso a mayores alturas sea un proceso paulatino, de manera que nuestro organismo se pueda adaptar y aumente la producción de glóbulos rojos que permiten optimizar el transporte de oxígeno en nuestra sangre”, agrega el Dr. Andía. 

¿Cómo se realiza esta investigación? Según explica García, la situación de personas que suben y descienden de zonas en altura se pueden simular y escalar en un laboratorio a través de cámaras hipobáricas. “Por medio de ensayos biomecánicos podemos evaluar si la función elástica, mecánica de la arteria se ve afectada por este ciclo de hipoxia generado artificialmente”, explica el investigador de Núcleo Milenio Cardio MR. 

En esta investigación también participan como colaboradores algunos profesores de las Universidades de Chile, Católica y de O’Higgins, quienes siguen otros efectos fisiológicos que la altura pueda producir en las arterias. “Es bastante interesante el estudio, porque conjuga varios aspectos de los que suceden en los vasos sanguíneos”, destaca García.

Es conocido en la literatura médica, principalmente algunos desarrollan patologías como la hipertensión pulmonar, ya que el sistema pulmonar se ve sobre exigido. En algunos casos puede generar una apnea del sueño, y pueden llevar a pacientes a estar conectados a una máquina para que se mantengan vivos cuando duermen. 

“Ese tipo de patologías y problemas asociados a esta condición son las que buscamos responder. Nosotros hemos demostrado que a través de esta serie de ciclos que sufre un ser vivo, un mamífero, no necesariamente puede causar un daño para el organismo. Si es controlado, y es con un periodo de tiempo acotado, esto puede servir incluso para mejorar la performance del sistema cardiovascular”, destaca García sobre los objetivos de proyecciones de su estudio. 

No obstante, el investigador agrega que si uno supera un cierto umbral de hipoxia por altura se pueden llegar a causar daños que pueden ser  irreversibles. Analizar esas patologías es también uno de los objetivos de este estudio, de acuerdo a lo dicho por el académico.

Pero, ¿la altura afectará a todos por igual? ¿Se puede lograr una adaptación para quienes vivan en territorios elevados?. Según García “existe un proceso adaptativo. Hay personas que están genéticamente más adaptadas a estos cambios. Es un tema que actualmente se está investigando en otros grupos, y hay antecedentes de que hay grupos étnicos que están acostumbrados a vivir en altura. En Sudamérica y en Asia hay pueblos que ya están mejor adaptados para vivir en lugares así”, afirma. 

Por ahora, la investigación se centrará en conocer cómo el sistema cardiovascular se adapta a una condición de altura en personas que vayan esporádicamente a zonas elevadas. Todo esto, para en un futuro poder predecir, modelar y dar una respuesta clínica más consistente ante estos casos, que se pueden apreciar en los miles de trabajadores y trabajadores que concurren a lugares cordilleranos, donde la altura aumenta y la respiración se dificulta.

Por eso la importancia de este estudio para tratar de llevarlo a esta gran problemática de trabajadores y trabajadoras que van y vienen a los grandes sectores mineros del norte de Chile, y de qué manera se podrían predecir los efectos adversos que presentan.

Ingeniería al servicio de la Salud

Este estudio se caracteriza, además, por ser una incursión interdisciplinaria entre la ingeniería, y su capacidad de realizar estudios biomecánicos al servicio de la Medicina. En Chile, distintos investigadores en Salud realizaban con anterioridad este tipo de estudios, pero con la incorporación de una nueva mirada, una disciplina adicional, es posible llegar a conclusiones más completas.

Claudio García es Ingeniero Mecánico. Cuando volvió de su doctorado comenzó la línea de investigación en biomecánica cardiovascular en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la USACH, y luego en colaboración con otros investigadores ha participado en proyectos   interdisciplinarios, como el proyecto Cardio MR, estudiando con modelación numérica y experimentos las funciones biofísicas del sistema cardiovascular. “A los doctores del área de la salud les interesa mucho hacer una interacción científica y analizar los problemas con metodologías utilizadas en la ingeniería, la aplicación de los modelos matemáticos, el estudio y evolución de las propiedades mecánicas que tienen estos vasos. Entonces, esta perspectiva la incorporamos al problema de la hipoxia intermitente, propio de nuestra realidad nacional. Específicamente en nuestro país hay muchas personas que trabajan en altura y que están constantemente en este ir y venir. Por ello nace la motivación de esta investigación”, concluyó. 

Por: Fundación Encuentros del Futuro