La hipercapnia (del griego hyper = "por encima" o "demasiado" y kapnos = " humo "), también conocida como hipercapnia y retención de CO 2 , es una afección en la que los niveles de dióxido de carbono (CO 2 ) en la sangre son anormalmente elevados. 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 del pulmón donde se produce el intercambio de gases ) así como como resultado de la inhalación de CO 2 . La incapacidad de los pulmones para eliminar el dióxido de carbono, o la inhalación de niveles elevados de CO 2 , conduce a la acidosis respiratoria . Finalmente, el cuerpo compensa la acidez elevada reteniendo álcali en los riñones, un proceso conocido como "compensación metabólica".
La hipercapnia aguda se denomina insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda ( IRAH ) y es una emergencia médica, ya que generalmente ocurre en el contexto de una enfermedad aguda. La hipercapnia crónica, en la que suele haber compensación metabólica, puede causar síntomas, pero no suele ser una emergencia. Dependiendo del escenario, ambas formas de hipercapnia pueden tratarse con medicación, con ventilación no invasiva con mascarilla o con ventilación mecánica .
La hipercapnia es un riesgo del buceo submarino asociado con el buceo en apnea, el buceo con escafandra autónoma, particularmente con rebreathers, y el buceo profundo donde está asociada con una mayor densidad de gas respirable debido a la alta presión ambiental. [3] [4] [5]
La hipercapnia puede ocurrir en el contexto de una condición de salud subyacente, y los síntomas pueden estar relacionados con esta condición o directamente con la hipercapnia. Los síntomas específicos atribuibles a la hipercapnia temprana son disnea (falta de aire), dolor de cabeza, confusión y letargo. Los signos clínicos incluyen piel enrojecida, pulso lleno (pulso saltón), respiración rápida , latidos cardíacos prematuros , espasmos musculares y aleteo de manos ( asterixis ). El riesgo de irregularidades peligrosas del latido 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 seguir el ritmo de 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 la hipercapnia grave (generalmente mayor a 10 kPa o 75 mmHg ), la sintomatología progresa a desorientación, pánico , hiperventilación , convulsiones , pérdida del conocimiento y, finalmente, la muerte . [8] [9]
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 extenuante, la tasa de producción de dióxido de carbono puede aumentar más de diez veces con respecto a la tasa de producción durante el reposo. El dióxido de carbono se disuelve en la sangre y se elimina por intercambio de gases en los pulmones durante la respiración. [10] La hipercapnia generalmente es causada por hipoventilación , enfermedad pulmonar o disminución de la conciencia . También puede ser causada por la exposición a entornos que contienen concentraciones anormalmente altas de dióxido de carbono, como la actividad volcánica o geotérmica, o por la reinhalación de 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 en la que los músculos respiratorios se agoten, como la neumonía grave y el asma grave agudo . También puede ser una consecuencia de una profunda supresión de la conciencia, como una sobredosis de opioides . [ cita requerida ]
La respiración normal en los buceadores produce hipoventilación alveolar , lo que provoca una eliminación inadecuada de CO2 o hipercapnia. El trabajo de Lanphier en la Unidad de Buceo Experimental de la Marina de los EE. UU. respondió a la pregunta: "¿Por qué los buceadores no respiran lo suficiente?": [13]
Existen diversas razones por las que el dióxido de carbono no se expulsa completamente cuando el buceador exhala:
La respiración salteada es una técnica controvertida para conservar el gas respiratorio cuando se utiliza un equipo de buceo de circuito abierto , que consiste en contener brevemente la respiración entre la inhalación y la exhalación (es decir, "saltar" 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 retiene la respiración mientras se asciende. 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 mezclando el oxígeno recién inyectado. [5]
En el buceo con rebreather de circuito cerrado , el dióxido de carbono exhalado debe eliminarse del sistema de respiración, generalmente mediante un depurador que contiene un compuesto químico sólido con una alta afinidad por el CO 2 , como la cal sodada . Si no se elimina del sistema, puede volver a inhalarse, lo que provoca un aumento en la concentración inhalada. [20]
En condiciones hiperbáricas, la hipercapnia contribuye a la narcosis por nitrógeno y a la toxicidad del oxígeno al provocar vasodilatación cerebral que aumenta la dosis de oxígeno al cerebro. [18]
La hipercapnia normalmente desencadena un reflejo que aumenta la respiración y el acceso al oxígeno (O 2 ), como el despertar y girar la cabeza durante el sueño. Una falla de este reflejo puede ser fatal, por ejemplo como un factor que contribuye al síndrome de muerte súbita del lactante . [21]
La hipercapnia puede inducir un aumento del gasto cardíaco, una elevación de la presión arterial (los niveles más elevados de dióxido de carbono estimulan los quimiorreceptores aórticos y carotídeos con aferencias -CN IX y X- al bulbo raquídeo con los consiguientes efectos crono e inotrópicos ), [ aclaración necesaria ] y una propensión a las arritmias cardíacas . La hipercapnia puede aumentar la resistencia capilar pulmonar. [ cita requerida ]
Una presión parcial arterial alta de dióxido de carbono ( ) 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 cuando la presión parcial de dióxido de carbono al final de la espiración del gas espirado ( ) aumenta de 40 torrs (0,053 atm) a aproximadamente 50 torrs (0,066 atm). El buceador no necesariamente nota estos efectos. [10]
Los niveles más altos de benzodiacepinas tienen un efecto narcótico más fuerte: alrededor de 72 torrs (0,095 atm) pueden ocurrir confusión y comportamiento irracional, y pérdida de conciencia alrededor de 90 torrs (0,12 atm). Los niveles altos desencadenan la respuesta de lucha o huida, afectan los niveles hormonales y pueden 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, especialmente en la piel, donde se informan sensaciones de calor desagradable, y en el cerebro, donde el flujo sanguíneo puede aumentar en un 50% a una presión de 50 torrs (0,066 atm). La presión intracraneal puede aumentar, con un dolor de cabeza punzante. Si se asocia con un nivel alto de benzodiacepinas, el alto suministro de oxígeno al cerebro puede aumentar el riesgo de toxicidad por oxígeno en el SNC a presiones parciales que generalmente se consideran aceptables. [10]
En muchas personas, el efecto de la euforia provoca una sensación de falta de aire, pero la ausencia de este síntoma no es garantía de que no se produzcan los demás efectos. Un porcentaje significativo de muertes por rebreathers se han asociado con la retención de CO2 . Los efectos de la euforia pueden tardar varios minutos u horas en desaparecer una vez que se ha eliminado la causa. [10]
Las pruebas de gases en sangre se pueden realizar, 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 calcula utilizando la relación entre la presión arterial del dióxido de carbono y la concentración de iones de bicarbonato. [ cita requerida ]
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 CO 2 y 50% de aire, el movimiento respiratorio aumentó durante unos 2 minutos y luego disminuyó durante 30 a 90 minutos. Hill y Flack demostraron que las concentraciones de CO 2 de hasta el 35% tienen un efecto excitante tanto sobre la circulación como sobre la respiración, pero las que superan el 35% las deprimen. [ cita requerida ] La presión arterial (PA) disminuyó transitoriamente durante el aumento del movimiento respiratorio y luego aumentó de nuevo y mantuvo el nivel original durante un tiempo. La frecuencia cardíaca se redujo 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 CO 2 sobre el corazón y que el regreso de la presión arterial a su nivel original se debió al rápido aumento de . Después de 30 a 90 minutos, el centro respiratorio se deprimió y se produjo hipotensión gradual o repentina debido a la reducción del gasto cardíaco, lo que llevó a una apnea y, finalmente, a un paro circulatorio.
En concentraciones más altas de CO 2 , la inconsciencia se produjo casi instantáneamente y el movimiento respiratorio cesó en 1 minuto. Después de unos minutos de apnea, se observó un paro circulatorio. Estos hallazgos implican que la causa de muerte en la respiración de altas concentraciones de CO 2 no es la hipoxia sino la intoxicación por dióxido de carbono. [23]
El tratamiento de la insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda depende de la causa subyacente, pero puede incluir medicamentos y asistencia respiratoria mecánica. En aquellos pacientes sin contraindicaciones, a menudo se utiliza ventilación no invasiva (VNI) en lugar de 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 aparece en las guías profesionales recientes. [12]
La insuficiencia respiratoria muy grave, en la que también puede haber hipercapnia, a menudo se trata con oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO), en la que se agrega oxígeno y se elimina dióxido de carbono directamente de la sangre. [25]
Una modalidad relativamente novedosa es la extracción extracorpórea de dióxido de carbono (ECCO 2 R). Esta técnica elimina el CO 2 del torrente sanguíneo y puede reducir el tiempo que se requiere ventilación mecánica para quienes padecen insuficiencia cardíaca aguda; requiere volúmenes de flujo sanguíneo más pequeños en comparación con la ECMO. [25] [26]
La hipercapnia es lo opuesto a la hipocapnia , el estado de tener niveles anormalmente reducidos de dióxido de carbono en la sangre.
El dióxido de carbono puede acumularse de forma insidiosa en el buceador que contiene la respiración de forma intencionada de forma intermitente (saltando la respiración) en un intento erróneo de conservar el aire.
