Oxigenoterapia en los pacientes con EPOC8 minutos de lectura

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Dr. Jose Luis do Pico

En pacientes con EPOC, la vasoconstricción hipóxica pulmonar es la forma más eficiente de alterar la relación v/q para mejorar el intercambio gaseoso o amoroso. Este mecanismo es abolido por la oxigenoterapia y es responsable del incremento tan importante de la hipercapnia inducida por la oxigenoterapia.

Una mirada hacia atrás

En 1949, Davies y Mackinnon describieron los síntomas neurológicos inducidos por el oxígeno en pacientes con cianosis debido a enfisema con cor pulmonale crónico.

Los autores realizaron la hipótesis que la oxigenoterapia condujo a un incremento en la presión del fluido cerebro espinal. Finalizaron afirmando que la intoxicación con O2 pudo haber conducido a la acumulación de CO2 en el cuerpo. Tiempo más tarde, Donald describió un paciente con enfisema que desarrollo hipercapnia durante la terapia con O2 y que rápidamente mejoro clínicamente cuando el O2 fue suspendido. Donald, afirmo entonces su teoría “la actividad respiratoria depende principalmente de la estimulación anóxica en la región de los senos aórticos. La remoción de ese estímulo anóxico causa en los pacientes con EPOC hipoventilación con mayor retención de CO2”

Como estamos hoy parados

A pesar de los trabajos que datan de 1980 refutando estas teorías, nos han enseñado y enseñamos que la oxigenoterapia en pacientes con EPOC puede ser peligrosa ya que induce hipercapnia a través del mecanismo del “drive hipóxico”, es decir que deprime el centro respiratorio y el paciente acumula CO2 por hipoventilación: ES FALSO. NO HAY EVIDENICA CIENTIFICA QUE APOYE ESTOS CONCEPTOS.

25 años después se repitieron estudios evaluando a pacientes con EPOC severo exacerbado medicados con oxigenoterapia a una FiO2 del 100% y hallaron que la PaO2 se elevó muchísimo (7.6 a 53 kPa) pero la PaCO2 se incrementó solo de 6.9 a 7.3 kPa. Luego, los pacientes fueron divididos en dos grupos, retenedores y no retenedores, aunque ambos grupos tenían función pulmonar similar, los retenedores tenían más hipoxemia significativamente antes de la administración de O2. Este trabajo confirmo que la administración de O2 no controlada en pacientes con EPOC severo reagudizado puede inducir hipercapnia y que los niveles de hipoxemia es un predictor del desarrollo de hipercapnia.

Es importante revisar el rol de la hipoventilación inducida por el O2.

La Figura de arriba muestra como la administración no controlada de O2 conduce a una reducción inicial de la ventilación Minuto (Ve) con una elevación en la PaCO2. A los 15’ de oxigenoterapia continua la Ve se recupera de la reducción inicial y solamente se reduce marginalmente en comparación con los valores basales. Sin embargo, la PaCO2 se incrementa progresivamente a pesar de la recuperación de la Ve.

Tampoco se halló una correlación significativa entre el incremento de la PaCO2 inducida por el O2 y la reducción en la Ve.

Estas observaciones fueron replicadas en otros estudios.

Vale la pena recordar: PaCO2 =  VCO2  x K  /   (Vt – Vd) x FR

  • VCO2: producción de CO2
  • K: constante
  • Vt : volumen corriente o tidal
  • Vd: volumen espacio muerto
  • FR: frecuencia respiratoria

En otro estudio, Aubier y col estudiaron el drive respiratorio en 20 pacientes con EPOC y falla respiratoria aguda. Reportaron un incremento en la PaCO2 de 8.1 a 9.1 kPa y una reducción marginal de la Ve (14%) con la administración de O2.  El drive respiratorio fue valorando por la presión con oclusión bucal en los primeros 100 mseg del esfuerzo inspirtaorio (P0.1). La P01 se redujo de 8.3 a 4.9 +/- 0.7 cm H2O. Este valor por encima de los valores normales indica un elevado drive respiratorio. Más aun, los autores  mostraron que no había correlación entre los cambios en la Ve y los cambios en la PaCO2 luego de la administración de O2.

Este estudio enfatiza el elevado drive respiratorio en los pacientes con exacerbación de su EPOC, aun después de la administración de O2 a pesar del incremento en la PaCO2.

En conclusión, la administración no controlada de O2 en la exacerbación aguda del EPOC tiene un efecto limitado sobre la Ve y no explica el incremento global de la PaCO2.

Rol de la relación ventilación / perfusión   (v/q)

En condiciones fisiológicas la relación v/q está bastante equilibrado (“el intercambio amoroso”). Puede ocurrir dos situaciones extremas, hallar unidades cerradas, es decir, ventilación nula, shunt o unidades bien ventiladas no perfundidas, espacio muerto.

El organismo tiene efectos protectores para optimizar la relación v/q. Cuando la tensión alveolar de O2 se reduce, (por ejemplo broncoconstricción), mediadores locales inducen vasoconstricción de los capilares pulmonares contrarrestando el efecto shunt provocando vasoconstricción de capilares pulmonares relacionados a zonas mal ventiladas, mecanismo llamado vasoconstricción hipóxica pulmonar

El mediador más poderoso de esta vasoconstricción pulmonar hipóxica en la presión parcial de O2 alveolar (PAO2). Por lo tanto, elevadas FiO2 (Fracción Inspirada de O2) pueden  incrementar la tensión de O2 en alvéolos mal ventilados, inhibiendo la vasoconstricción pulmonar hipóxica. Como resultado, alvéolos mal ventilados, siguen bien perfundidos, conduciendo a una alteración del v/q. Por lo tanto, una elevada FiO2 puede incrementar la PAO2 en unidades alveolares con un bajo nivel de ventilación, inhibiendo la vasoconstricción pulmonar hipóxica. Como resultado,  alvéolos con la ventilación alterada están bien perfundidos, conduciendo a un incremento en el desequilibrio v/q.

Aubier y col demostraron que elevadas FiO2 alteran la relación v/q  e incrementando la ventilación del espacio muerto.

Robinson y col demostraron y confirmaron el desequilibrio en la relación  v/q durante la terapia con elevadas FiO2, tanto en los retenedores como en los no retenedores. Concluyeron que esto se debe a la reducción de la vasoconstricción pulmonar hipóxica. Aunque la ventilación global se redujo en el grupo retenedor, las unidades pulmonares con mayor relación v/q se incrementaron, conduciendo a un incremento en el espacio muerto en el grupo retenedor.

Otro grupo de investigadores utilizando el modelo informático simulando la circulación pulmonar hallaron que el incremento en el espacio muerto se produce a través del agravamiento del desequilibro v/q, responsable de la hipercapnia inducida por el oxígeno.

Esquema que grafica la vasoconstricción pulmonar hipóxica.

La figura de la izquierda muestra una adecuada ventilación alveolar / perfusión alveolar. La figura a la derecha muestra alveolos (en verde) con inadecuada ventilación provocando una reducción en la perfusión debido a la vasoconstricción pulmonar hipóxica.

. Efecto Haldane

Los grupos amino de las proteínas, en particular la hemoglobina, se combina con el CO2 formando los grupos carbamino. Sin embargo, la habilidad de la Hb desoxigenada para unirse al CO2 es mucho mas elevada cuando se compara con la Hb oxigenada. Por lo tanto, el O2 induce una desviación de la curva del CO2 a la derecha, conocido como efecto Haldane. Una desviación en la curva de disociación del CO2 a la derecha incrementa la PCO2. El CO2 es excretado a través de una elevación en la Ve, normalizando la PaCO2. Sin embargo, en pacientes con severo EPOC, quienes no son capaces de incrementar la Ve, el efecto Haldane incrementará la PaCO2. En el estudio de Aubier y col. el efecto Haldane explica el +/- 25% del incremento total en la PaCO2 debido a la administración de O2.  

. Administración segura de O2

Los pacientes más susceptibles a la hipercapnia inducida por la oxigenoterapia son aquellos con hipoxemia más severa. La administración de elevadas concentraciones de O2 con alto flujo se asocian a una elevada mortalidad en comparación con una terapia con O2 individualizada para cada paciente, “un traje a medida”. Nuestro objetivo en pacientes con EPOC reagudizado debe ser alcanzar una SpO2 entre el 88% y 92%, no más.

Por lo tanto, en pacientes con EPOC, la vasoconstricción hipóxica pulmonar es la forma más eficiente de alterar la relación v/q para mejorar el intercambio gaseoso o amoroso. Este mecanismo es abolido por la oxigenoterapia y es responsable del incremento tan importante de la hipercapnia inducida por la oxigenoterapia.

Lecturas recomendadas:

  1. Milic-Emili J, Aubier M: Some recent advances in the study of the control of breathing in patients with chronic obstructive lung disease. Anesth Analg 1980, 59:865-873.
  2. Aubier M, Murciano D, Milic-Emili J, Touaty E, Daghfous J, Pariente R, Derenne JP: Eff ects of the administration of O2 on ventilation and blood gases in patients with chronic obstructive pulmonary disease during acute respiratory failure. Am Rev Respir Dis 1980, 122:747-754.
  3. Robinson TD, Freiberg DB, Regnis JA, Young IH: The role of hypoventilation and ventilation-perfusion redistribution in oxygen-induced hipercapnia during acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2000, 161:1524-1529.
  4. Aubier M, Murciano D, Fournier M, Milic-Emili J, Pariente R, Derenne JP: Central respiratory drive in acute respiratory failure of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am Rev Respir Dis 1980, 122:191-199.
  5. Hanson CW, III, Marshall BE, Frasch HF, Marshall C: Causes of hypercarbia with oxygen therapy in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Crit Care Med 1996, 24:23-28.

En pacientes con EPOC, la vasoconstricción hipóxica pulmonar es la forma más eficiente de alterar la relación v/q para mejorar el intercambio gaseoso o amoroso. Este mecanismo es abolido por la oxigenoterapia y es responsable del incremento tan importante de la hipercapnia inducida por la oxigenoterapia.

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