SiA Tema 6 Altitud (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Salut i ambient
Año del apunte 2015
Páginas 7
Fecha de subida 02/02/2015
Descargas 7
Subido por

Descripción

Apunts del curs 2014/15, de la professora Cristina Pereira dos Santos

Vista previa del texto

Tema 6.- Factors abiòtics: l’altitud Els problemes que presenta la vida a grans altures. Aclimatació humana a les altes altituds. Els humans que viuen en grans altures. Adaptacions morfològiques.
Adaptacions p g q p fisiològiques: respiració i circulació. Dades hematològiques.
Afinitat de l’hemoglobina per l’O 2 . Cicle vital i problemes de adaptació a les grans alçades.
La vida a grans altures Per sota dels 1000m sobre el nivell del mar no hi ha cap efecte en el cos, entre els 1000 i els 2000 hi ha alguns efectes negatius sobre el rendiment màxim, a partir dels 2000 hi ha efectes negatius durant l’exercici físic. Si està en repòs, fins a altures superiors als 3000m no hi ha cap efecte. En definitiva, els efectes de l’altitud es manifesten d’una forma sensible a partir dels 2500m.
El principal factor d’estrès és la hipòxia (reudcció de la pressió d’oxigen molecular en aire). A 0m sobre el nivell del mar el percentatge d’oxigen es de 20,84, i a 4000m és de 12,8; per tant per cada respiració obtenim un 8% menys d’oxigen.
A causa de que la pressió d’oxigen en l’aire inspirat baixi, també ho fa la pressi´p d’oxigen en els alvèols pulmonars (96mm Hg a nivell de mar i 47 mm Hg a 4500m). Això comporta que la dificultat per difondre l’oxigen a la sang sigui major, i per tant disminueixi la pressió d’oxigen a la sang arterial (87mm Hg a nivell de mar, i 45 mm Hg a 4500m).
L’hemoglobina és la hormona encarregada de difondre l’oxigen per la sang. Té 4 grups hemo que capten una molècula d’oxigen cada un, per tant la reacció és: Hb + 4º2  Hb(O2)4 La corba de dissociació de l’oxigen i la hemoglobina mostra la quantitat d’oxigen que pot ser transportat per la sang a diferents pressions d’oxigen.
Estratègies d’adaptació Per tal de poder viure a grans altures, hi ha dos estratègies que el cos pot fer per adaptar-se. La primera és augmentar la quantitat d’hemoglobina ciruclant, i l’altra és augmentar la capacitat de difusió de l’oxigen de la sang arterial.
Augmentar la quantitat d’hemoglobina circulant La sang sempre ha d’estar en equilibri amb l’oxigen al 100%, és a dir: quan l’hemoglobina se satura al 100% d’oxigen, 1g d’hemoglobina conté 1,34 ml d’oxigen.
A nivell del mar:   L’hemoglobina se satura al 97% d’oxigen, on 1g d’hemoglobina conté 1,3 ml d’oxigen Si hi ha 15g/100ml d’hemoglobina en sang, hi haurà 19,5ml d’Oxigen per cada 100ml de sang.
A 4500m d’altitud:   L’hemoglobina se satura al 81% d’oxigen, on 1g d’hemoglobina conté 1,08 ml d’oxgen.
Si hi ha 15g/100ml d’hemoglobina en sang, hi haurà 16,28ml d’oxigen per cada 100ml de sang.
Per tant, com que a 4500m es transporta un 16,5% d’oxigen menys que a nivell del mar la hemoglobina hemàtica ha de se de 18g/100ml. Aquesta és l’adaptació que sofreixen les persones que des de petites han crescut a grans altures.
Augmentar la capcitat de difusió de l’oxigen de la sang arterial La quantitat d’oxigen que la sang cedeix als teixits depen tant de la presió d’oxigen de la sang arterial com de la pressió de CO2 del teixit que ha de rebre.
A nivell del mar i en repòs:    L’hemoglobina se satura al 97% d’oxigen i la sang venosa al 75%.
Si la sang arterial conté 19,5ml d’oxigen per cada 100ml de sang, hi ha una pèrdua de 4,3ml d’oxigen per cada 100ml de sang.
El flux sanguini dels teixits és de 5600ml/min, per tant el consum total és de 241ml/min.
A 4500m d’altitud:   La pressió d’oxigen de la sang arterial és aproximadament la meitat de la del nivell del mar, i la hemoglobina se satura al 81%.
La cessió d’oxigen als teixits està doblement desafavorida: tant per la menor saturació d’oxigen de l’hemoglobina, com per la menor pressió de CO2.
Això es regula per un augment de la capacitat de difusió.
Efectes immediats de la hipòxia Els efectes de l’altitud sobre l’esser humà poden ser greus, fins i tot mortals. La majoria d’individus exposants bruscament a una aktitus de 600m perden el coneixement, però si l’ascensió és gradual, fins i tot es poden realitzar exercicis musculars intensos.
L’individu pot reaccionar amb mecanismes adequats o pot presentar respostes totalment desfavorables, agrupades dins de la síndrome de Mal de Muntanya.
L’aclimatació que es dona per la disminució d’oxigen posa en funcionament els sistemes respiratoris, sanguinis, renal i nerviós.
Característiques respiratòries i hematològiques dels pobles d’alta muntanya A Perú hi ha poblacions a nivell del mar (Lima) i a 4500m d’altitud (Morococha).
A Morococha la capacitat respiratòria i la ventilació pulmonar és un 19% superior que a Lima, i la capacitat pulmonar total i el volum residual un 7-8% superior.
Per tant, hi ha un augment considerable del recanvi de l’aire respirat.
Conseqüències en pla morfològic   Major volum toràcic Hiperventilació o Ve deguda a una hipertròfia de la massa muscular del tòrax, especialment dels musculs respiratoris, diafragma espinós i dels intercostals interns.
o Permet la renovació d’una major quantitat d’aire residual  7-8 l/min a nivell del mar  9-10 l/min a alta muntanya.
La profunditat i el ritme respiratori s’adapten fisiològicament a les necessitats mitjançant mecanismes reguladors (com el bulb) i receptors (bulb, pulmons i si carotidi).
Comparacio de poblacions de muntanya i plana Si comparem poblacions de l’Himàlaia depenent de l’altitud, ens adonem que hi ha mecanismes genètics i fisiològiques pels quals les persones fan canvis a partir dels 12 anys respecte a la capacitat respiratòria (augment de la capacitat vital, del volum respiratori i de la ventilació pulmonar).
També es donen canvis en altres característiques, com augment de l’estatura, del pes corporal, de l’estatura sentats, de la superfície corpòria total, dels plecs i greix cutanis i del diàmetre biacromial i bicestral. Aquestes son adaptacions a la gran alçada i a la interacció amb factors ambientals de naturalesa física, com les malalties transmissibles i la nutrició.
Comparativa sanguínia Les poblacions de muntanya tenen més estimuls eritropoètics: és a dir tener un augment absolut i relatiu de tots els component relacionats amb l’eritropoiesi. També tenen major volum sanguini (un 20% més) i més bilirrubina indirecta. No hi ha diferencies en relació a la leucopoiesi i a la producció de plaquetes.
Les diferencies en el transport d’oxigen provenen del diferent comportament de l’eritropoiesi.
El percentatge de saturació en oxigen de l’hemoglobina és inferior a la muntanya, però hi ha més hemoglobina; per tant el contingut d’oxigen en sang arterial és un 9% superior als pobles d’alta muntanya que als de plana.
Regulació de la eritropoietina La producció de la EPO ve estimulada per totes les condicions que determinen una carència d’oxigen en els teixits, ja sigui per disminució de les aportacions (com hipòxia o enèmia) o per un augment de les necesitats (mediat per les hormones tiroidees, ACTH o els glucocorticoides).
La producció de la EPO ve disminuida per totes les condicions que determinen un excès d’oxigen en els teixits, ja sigui per un augment de les aportacions (com hiperòxia o poliglobúlia) o per una disminució de les necessitats (hipertiroidise o dejuni).
Per augmentar la capacitat de difusió es pot disminuir l’afinitat de l’hemoglobina per l’oxigen, la qual cosa diminueix l’estabilitat de la unió Hb-O2. Els factors que hi intervenen són el pH de la sang i la 23DPG dels eritròcits (un anió que competeix amb l’oxigen).
Als pobles de muntanya, la capacitat de difusió es un 10% superior ja que hi ha més 2-3DPG. Això significa que la hemoglobina té menys afinitat per l’oxigen i es facilita la cesió als teixits. Cal dir que no totes les poblacions s’adapten de la amteixa manera:   Els Quechua tenen més mobilitat i per tant estar menys adaptats a l’alçada.
Els Aymara tenen menys mobilitat perquè son més sedentaris, i per tant tenen una millor adaptació a l’alçada. Aquests tenen una glicolisi eritrocitària més intensa, per la qual cosa acumulen més ATP i més 2-3DPG. Això es tradueix en una millor oxigenació als teixits.
Poblacions de grans altures del mon L’altiplà de l’Himàlaia (Tibet) És la regió d’alta altitud més extensa (200 milions d'hectàrees) i més aïllada geogràficament.Ha estat trobada a 4500-5200 metres al nord de l’altiplà del Tibet, indústria lítica de la cultura lítica Nord-asiàtica del Paleolític Superior, datada aproximadament entre 25.000 i 50.000 anys.
Estudis genètics i lingüístics contribueixen també en l’idea d’un llarg període de residència de la població tibetana en l’actual localització.
La morfologia dental i els marcadors genètics mitocondrials i nuclears, mostren als Tibetans pròxims al les poblacions Coreanes, Siberianes i de Mongòlia; i difereixen considerablement dels Han (Xinesos) i d’altres poblacions del Sud-est Asiàtic.
L’altiplà Andí S'estén uns 4800 Km al llarg de tota Sud Amèrica (100 milions d’hectàrees).
Els residents Andins són descendents de poblacions de l'Àsia Nord Central que van migrar en varies onades a través de l’estret de Bering (Beringia= terres emergides periòdicament entre els 6500015000 anys BP). Les evidencies arqueològiques suggereixen la presència humana en Sud Amèrica entre 12000-9000 anys BP.
Quechua i Aymarà tenen llinatges mitocondrials i grups lingüístics separats, encara que resideixen un grup al costat de l’altre i comparteixen trets culturals similars.
El contacte amb els europeus va tenir conseqüències devastadores per aquestes poblacions.
Després de 100 anys de la conquesta, la població va disminuir de 12.000.000 a 675.000 habitants, degut a les pandèmies i a les malalties infeccioses, malnutrició, etc.
La pèrdua del 95% de la població indígena precontacte va produir que els supervivents passessin per un procés de coll de botella (bottleneck) Comparació Himàlaia vs Andes La concentració d’Hemoglobina de la població dels Andes és major que la de la població de l’Himàlaia. La població Andina, al tenir més hemoglobina, té la sang més viscosa i té menys batecs per minut. Això disminueix la saturació d’oxigen de la sang a nivell pulmonar i afavoreix la malaltia de Monge (una síndrome cardio-circulatòria). Per tant, podriem dir que una elevada quantitat d’hemoglobina a la muntanya és una generalització incorrecta? Com s’ho fan les poblacions que no tenen els nivells alts per compensar els baixos nivells de saturació d’oxigen? Tibetans Comparats amb les poblacions andines, els tibetans tenen una sèrie de factors fisiològics: Menor contingut d’oxigen arterial Major ventilació en repòs Falta de vasoconstricció per hipòxia pulmonar Concenactració d’hemoglobina reduida.
Així, els tibetans respiren més vegades per minut i tenen 10 vegades més òxid nítric (que ajuda al transport d’oxigen). Els tibetans s’han adaptat fisiològicament i els andins hematològicament.
L’altiplà d’Etiòpia (entre 3500m i 4620).
A diferència dels tibetans, els d’Etiòpia no respiren més ràpid que les persones a nivell de mar, i no son capacços de sintetitzar amb més eficàcia de l’òxid nítric. Tampoc tenen una major quantitat d’hemoglobina que les persones de nivell del mar, com els andins.
L’altiplà de les muntanyes rocalloses (Amerindis) Els Amerindis viuen temporalment aquestes muntanyes, però no han estat habitades permanentments fins fa 150 anys. Els residents actuals són genèticament heterogenis ja que són descendents dels Amerindis de baixa altitud, que son com els europeus. Per tan, no estan adaptats genèticament a la gran altura.
Efectes de l’altitud en poblacions autòctones Són remarcables a nivell de la fertilitat (molt notable als Andes) i del cicle vital.
Alguns estudis endocrinològics suggereixen que als homes disminueix el nivell de testosterona, i que a les dones disminueixen la prolactina i els estrogens, mentre que augmenta la progesterona.
Fertilitat Existeixen als nivells disminuits de funcions reproductives a alta altitud, però no son sufiecients per reduir la dertilitat. Les disfuncions són causades per un escurçament del periode reproductiu, que retarda la menarquia i accelera la menopausa. Tot i això, augmenta la feritilitat amb intervals més curts entre els naixements (a més aquests estan subestimats ja que menys de la meitat de dones van al hospital). Per tant, augmenta la mortalitat neonatal i infantil.
Mortalitat pre- i post-natal Les taxes de mortalitat prenatal, neonatal i infantil són més altes a poblacions de terres altes degut principalment a la pobresa i a la hipòxia.
Hi ha un reducció rogressiva del pes al naixement. També hi ha menys oxigen a la placenta que dona un retard del creixement intra-uterí variable segons la residència en alta altitud. Els residents més recents tenen una reducció major del pes al naixement.
El retard del creixement intrauterí és molt gran a les Muntanyes rocoses, seguit pels andins i tibetans.
Transport d’Oxigen matern S’ha demostrat que la placenta d’altitud elevada està més vascularitzada i té una amjor capacitat de difusió que la de baixa altitud. Les dones tibetanes tenen un transport d’oxigen igual que a nivell del mal i una reducció del pes al neixer, per tant son qui millor adaptats estan. La separació prematura de la placenta de la paret de l’úter és més comuna a alta altitud a Perú.
Mortalitat neonatal, infantil i maternal El pes al naixement és un determinant molt important de la mortalitat infanil, ja que menys pes al neixer en gran altitud implica una major mortalitat.
Actualment a Perú i a Bolívia tenen les taxes de mortalitat infantil més elevades de tot el Sud d’Amèrica, tot i que hi ha més morbiditat degut a les complicacions de l’embaràs per les condicions socio-econòmiques i la poca adaptació neo-natal a l’hipòxia i al fred. Els tibetans tenen una reducció del pes al naixement menys marcada, per tant hi ha una millor distribució del flux sanguini en la circulació uterina.
Desenvolupament infantil i adolescent Al naixement es donen canvis remarcables en el transport d’oxigen; a nivell del mar SaO2 disminueix durant les primeres setmanes i després augmenta a nivells normals cap el quart mes.
La saturació d’oxigen arterial és més gran en els infants tibetans que en els Han nascuts a més altitud, des del naixement dins als 4 mesos d’edat. Els Han tenen menor pes i major quantitat d’hemoglobina i hematocrit al naixement que els tibetans.
Creixement i nutrició Generalment, el retard en el creixement uterí es manté durant el període postnatal. En individus Andins, s’ha observat una reducció de l’estatura i el pes durant els 2 primers anys de vida. En l’adolescència mostren un retard d’entre 1 i 2 anys en el creixement i la maduració. Tot i que creixen fins dos anys més tard, l’estatura adulta és baixeta.
Aquest retard en el creixement a alta altitud en el Sud d’Amèrica és consistent amb l’observat entre poblacions empobrides al llarg del mon  influència dels factors nutricionals.
Comparativa: A Bolivia no han trobat diferencies en caràcters antropomètrics entre nens de regions d’alta i baixa altitud.
Els patrons de retard de crexement en els Himàlaia també suggereix la influència de factos nutricionals o altres socioeconòmincs.
No sembla haver diferencies apreciables en el retard de creixement entre adolescents masculins Tibetans, Han i Hui (els nens Han tenen un pes mes baix als 3 anys que els nens natius tibeats, malgrat les condiciones econòmiques més favorables de la població dels Han).
Creixement: resum Quan el medi no es favorable al creixement perinatal es posen en marxa pràctiques culturals. Per exemple, en algunes regions andines les dones embarassades es desplacen a altituds més baixes i s’hi queden durant el primer any de vida del nadó. També passa a les dons Han del tibet.
En les poblacions andines s’ha observat una disminució de l’estatura i el pes a l’edat de 10 anys.
El general, el ritme de creixement, i per tant de maduració sexuals està retardat en 1 o 2 anys.
El desenvolupament precoç del tòrax dóna un augment de la capacitat toràcica i, per tant, un augment de volum pulmonar i de la capacitat vital.
En els adults, la talla és infereior.
Els efectes de l’altitud són molts més a banda de la hipòxia, també disminueixen les temepratures, augmenten les precipitacions i les radiacions solars, hi ha més aïllament poblacional, etc. També trobem que hi ha una reducció important en el desenvolupament de bacteris i altres vectors.
Malalties      La baixa presió d’oxigen en l’aire augmenta la prevalença de malalties congènites del cor.
Els valors de pressió arterial més febles donen una protecció natural contra les malalties cardiovasculars, malgrat la poliglobulèmia adaptativa.
La hipòxia forma edemes aguts pulmonars d’altura i la malaltia del Monge, la qual cosa dóna tendència a hemorràgies.
Hi ha una prevalença menor de malalties transmissibles.
Augmenta l’estrès nutricional.
Consideracions de la influència cultural: cultius Es donen pràctiques culturals indígenes que afecten als recursos alimentaris, la despesa energètica i els movibments poblacionals.
A la dieta andina es mengen molts tubercles, llegums i altres cereals.
Els Quechua assequen l’aire de les patates i la carn per preservar-los i facilitar-ne el transport.
Consideracions de la influencia cultural: cria Els animals autòctoncs dels ambients d’alta altitud són eficients productors d’aliment, roba i combustible. La llama i el yak particuarment tenen moltes utilitats, essent un recurs de transport, menjar, llana, corda, cuir, excrement per combustible, etc.
Consideracions de la influència cultural: economia En les regions dels Andes i de les Muntanyes Rocalloses l’extracció de minerals amb un alt valor monetari juguen un paper important en els intercanvis econòmics. La minera també ha estat practicada en l’altiplà tibetà però d’una forma menys general i estesa.
Consideracions de la influència cultural: habitatge i altres La conservació d’energia s’aconsegueix gracies a l’ús d’habitatge (d’adob i pedra) i roba per disminuir la pèrdua de calor i maximitzar el guany. La disponibilitat limitada de combustibles per escalfar habitatges ha donat estratègies com dormir tots els membres de la família junts amb la roba posada, o dormir amb els fills durant els primers mesos de vida.
Al tibet els nens son portats dins de la chuba, protegits amb diferents capes de roba. Les dones Quechua i Aymara porden els nens a l’esquena amb una mena de manta.
...