Mecanismos de la hipoxemia

La hipoxemia se define como un nivel anormalmente bajo de oxígeno en la sangre arterial. La fisiología respiratoria la atribuye clásicamente a cinco mecanismos —desequilibrio ventilación-perfusión, cortocircuito de derecha a izquierda, hipoventilación alveolar, alteración de la difusión y baja tensión de oxígeno inspirado—, los cuales se pueden distinguir por su efecto en el gradiente alveolo-arterial de oxígeno y su respuesta al oxígeno suplementario.

Definition

La hipoxemia es una presión parcial reducida de oxígeno en la sangre arterial; sus mecanismos son las vías fisiológicas —desequilibrio ventilación-perfusión, cortocircuito (shunt), hipoventilación, limitación de la difusión y bajo oxígeno inspirado— mediante las cuales la tensión arterial de oxígeno desciende por debajo de lo normal.

Scope

Esta entrada organiza las causas fisiológicas de una baja tensión arterial de oxígeno, explicando cómo cada mecanismo altera el gradiente alveolo-arterial de oxígeno y cómo cada uno responde a la respiración de oxígeno adicional. Se aborda la hipoxemia como un marco de razonamiento fisiológico que apoya la interpretación de los gases en sangre, no como una guía clínica para ningún individuo.

Core questions

• ¿Cuáles son los principales mecanismos fisiológicos que disminuyen el oxígeno arterial?
• ¿Cómo ayuda el gradiente alveolo-arterial de oxígeno a distinguirlos?
• ¿Por qué algunos mecanismos responden al oxígeno suplementario mientras que un cortocircuito verdadero no lo hace?
• ¿En qué se diferencian la hipoventilación y el bajo oxígeno inspirado de la enfermedad pulmonar intrínseca?

Key concepts

• Desequilibrio ventilación-perfusión (V/Q)
• Cortocircuito de derecha a izquierda
• Hipoventilación alveolar
• Limitación de la difusión
• Baja tensión de oxígeno inspirado (PiO2 baja)
• Gradiente alveolo-arterial (A-a) de oxígeno
• Ecuación del gas alveolar
• Respuesta al oxígeno suplementario

Mechanisms

Clásicamente se reconocen cinco mecanismos (Sarkar, Niranjan, & Banyal, 2017; West, 2011). El desequilibrio ventilación-perfusión (V/Q) es la causa más común en la enfermedad pulmonar: las regiones con baja V/Q contribuyen con sangre desaturada que el pulmón no puede compensar completamente, lo que amplía el gradiente alveolo-arterial de oxígeno; debido a que los alvéolos aún están ventilados, el oxígeno suplementario mejora sustancialmente la tensión arterial de oxígeno. Un cortocircuito de derecha a izquierda (shunt) es el extremo de una V/Q baja, donde la sangre evita por completo los alvéolos ventilados; el gradiente A-a es amplio y, característicamente, el oxígeno arterial aumenta solo modestamente con el oxígeno suplementario porque la sangre cortocircuitada nunca entra en contacto con el oxígeno alveolar más alto. La hipoventilación alveolar disminuye el oxígeno arterial al elevar el dióxido de carbono alveolar y, por lo tanto, desplazar el oxígeno, como predice la ecuación del gas alveolar; aquí el gradiente A-a es normal porque el parénquima pulmonar está intacto, y la hipoxemia se corrige fácilmente con oxígeno. La limitación de la difusión surge cuando la equilibración del oxígeno a través de la membrana alveolo-capilar es incompleta, un efecto que suele ser menor en reposo pero que puede volverse importante durante el ejercicio o a gran altitud; amplía el gradiente A-a y también responde al oxígeno suplementario. Una baja tensión de oxígeno inspirado —como a gran altitud o con una fracción reducida de oxígeno inspirado— disminuye el oxígeno alveolar y, por lo tanto, el arterial, mientras que el gradiente A-a permanece normal. El gradiente A-a y la respuesta al oxígeno juntos separan los mecanismos intrapulmonares (desequilibrio V/Q, cortocircuito, limitación de la difusión) de los extrapulmonares (hipoventilación, bajo oxígeno inspirado) (Wagner, 2014; West, 2012).

Clinical relevance

El marco de los cinco mecanismos es la base fisiológica estándar para interpretar los gases en sangre arterial y el gradiente alveolo-arterial de oxígeno, y para razonar por qué un patrón de deterioro dado disminuye el oxígeno. Se presenta aquí como un trasfondo conceptual para comprender los resultados de las pruebas; describe mecanismos fisiológicos y no es una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento individuales.

Evidence & guidelines

La clasificación de la hipoxemia en cinco mecanismos es fisiología establecida, más que un tema regido por directrices. Se sintetiza en revisiones narrativas como las de Sarkar, Niranjan y Banyal (2017) y West (2011), y en la descripción más amplia de la fisiología del intercambio gaseoso proporcionada por Wagner (2014) y Petersson y Glenny (2014); los libros de texto estándar de fisiología respiratoria presentan el mismo marco (West, 2012).

History

La separación sistemática de la hipoxemia en distintos mecanismos fisiológicos surgió del trabajo de mediados del siglo XX sobre el intercambio gaseoso pulmonar, en el que investigadores como Richard Riley y, posteriormente, John West formalizaron la ecuación del gas alveolar y el gradiente alveolo-arterial de oxígeno como herramientas para la partición de las causas de un bajo oxígeno arterial. El esquema resultante de cinco causas se ha convertido desde entonces en un pilar de la enseñanza de la fisiología respiratoria y de la interpretación de los gases en sangre.

Key figures

• John B. West
• Peter D. Wagner
• Malay Sarkar

Seminal works

• sarkar-2017
• west-2011-hypoxemia
• wagner-2014-basis

Frequently asked questions

¿Cuáles son los cinco mecanismos de la hipoxemia?

Desequilibrio ventilación-perfusión, cortocircuito de derecha a izquierda, hipoventilación alveolar, limitación de la difusión y baja tensión de oxígeno inspirado. Se distinguen por su efecto en el gradiente alveolo-arterial de oxígeno y su respuesta al oxígeno suplementario.

¿Por qué un cortocircuito (shunt) responde mal al oxígeno suplementario?

En un cortocircuito verdadero, la sangre evita los alvéolos ventilados, por lo que nunca entra en contacto con el gas enriquecido en oxígeno; por lo tanto, aumentar el oxígeno inspirado produce solo un pequeño aumento en el oxígeno arterial, a diferencia del desequilibrio V/Q o la hipoventilación.