Mirounga, la envidia de los apneistas

  • Los elefantes marinos son mamíferos pinnípedos de la familia fócidos capaces de bucear día y noche incluso mientras duermen llegando a pasar hasta el 90% de su etapa pelágica bajo el agua, a un promedio de 300-600 metros de profundidad por lapsos de unos 20 minutos, aunque son capaces de alcanzar los 1500 metros y las 2 horas de apnea. Únicamente pasan entre 2 y 3 minutos respirando en la superficie entre las inmersiones. Solamente vuelven a las plataformas continentales  1 vez para la temporada reproductiva y 1 vez para la muda de manera que permanecen unos 10 meses al año en el agua (un 80% de sus vidas) donde el 90% del tiempo están sumergidos, y tan solo pasan 2 meses por año en tierra. Estas sorprendentes marcas convierten al elefante marino en el campeón indiscutible de esta peculiar competición. Mientras están en la costa, tienen un patrón de respiración periódica semejante al que ocurre cuando están en el mar, realizan apneas prolongadas que desencadenan respuestas fisiológicas similares a aquellas que se producen durante el buceo. El artículo en el que se ha basado el siguiente texto se titula <<Cardiac output and muscle blood flow during rest-associated apneas of elephant seals>> y fue redactado en mayo del 2006 por los investigadores P.J. Ponganis, T. Knower Stockard, D.H. Levenson, L. Berg, E.A. Baranov.

Materiales y Métodos

En el experimento narrado en este artículo de mayo del 2006 emplearon como muestra un grupo de juveniles de elefante marino incluidos en un plan de recuperación. Dichos elefantes rescatados pasaron 2 meses de recuperación en las instalaciones del “Sea World’s Rehabilitation Program” y pasado ese tiempo fueron liberados a su hábitat natural.  Antes de ser liberados al mar se les realizo una intervención sencilla que consistió en anestesiar a los individuos y colocarles mediante catétererismo subcutáneo medidores que registraron el flujo sanguíneo a través de distintas zonas del cuerpo asi como la saturación de oxígeno en sangre y la frecuencia cardiaca y respiratoria. Los movimientos cardiacos, el flujo sanguíneo y el respiratorio fueron transmitidos por medio de unos electrodos a un monitor que proceso y grafico los datos mediante el empleo de Excel y del programa SPSS.

Resultados

Fisiológicamente, los elefantes marinos y otros mamíferos acuáticos, tienen pulmones grandes sistemas venosos complejos capaces de almacenar grandes volúmenes de aire y sangre respectivamente. El volumen sanguíneo de los elefantes marinos es un 50% mayor por kilo que el de los humanos. Gracias a ello pueden mantener oxigenados los tejidos durante mucho tiempo sin la necesidad de volver a respirar. Además en el caso de los elefantes marinos cuando  se someten a apneas su ritmo cardiaco desciende de los 150 latidos en eupnea a los 10 latidos por minuto en apnea y el contenido de oxígeno en sangre arterial en ese momento es del 20%. Solamente cuando la concentración de sangre desciende al 2% el elefante marino sale a la superficie a respirar. Resulta sorprendente como en un periodo de tan solo 2 a 3 minutos el mirounga es capaz de recuperar los niveles normales de oxígeno en sangre y de frecuencia cardiaca durante el periodo de eupnea para a continuación volver a sumergirse en las profundidades del océano durante prolongados minutos de apnea.

Durante los periodos de apnea sumergida, los niveles de frecuencia cardiaca y volumen de sangre bombeado no varían respecto a las apneas que sufren durante el reposo en tierra firme y respecto a los valores que poseen mamíferos terrestres de su misma masa corporal. Sin embargo, los niveles de estos parámetros durante la eupnea aumentan increíblemente aumentando los latidos cardiacos desde los 10 por minuto en apnea hasta los 150 en periodos de eupnea. Conforme en la eupnea van recobrando la concentración normal de oxígeno en sangre y los tejidos, los latidos y la respiración comienzan a deprimirse hasta de nuevo alcanzar los niveles de la apnea para a continuación volver a la siguiente inmersión prolongada. Además parece que los valores del volumen sistólico también varían durante estos periodos antagónicos de modo que durante la eupnea aumenta el volumen sistólico mientras que en apnea este disminuye como consecuencia de la contractibilidad cardiaca. Se cree que las diferencias de sangre bombeada debido a las diferentes frecuencias cardiacas entre los periodos de apnea y eupnea se acompañan de una diferencia en la resistencia vascular sistémica de manera que la resistencia aumentará durante la apnea y disminuirá durante los primeros momentos de la eupnea.

Durante el periodo de apnea además de deprimirse todas las funciones metabólicas vistas (desciende el volumen de sangre bombeada, la frecuencia cardiaca y el volumen sistólico), aumenta la resistencia vascular sistémica así como la vasoconstricción simpática parcial originando la supresión parcial del flujo de sangre a los órganos periféricos y manteniendo la isquemia muscular (sufrimiento celular causado por la disminución transitoria o permanente del riego sanguíneo y consecuente disminución del aporte de oxígeno o hipóxia, de nutrientes y la eliminación de productos del metabolismo de un tejido biológico). Durante los primeros momentos de la eupnea, la resistencia vascular sistémica descenderá lo que conllevará a una vasodilatación y al cese de la isquemia de modo que los músculos y los órganos periféricos comenzarán a recibir sangre y con ésta todos los nutrientes y el oxígeno necesario para su recuperación. Además ya hemos visto como esto vendrá acompañado del incremento de la frecuencia cardiaca, del volumen sistólico y del volumen de sangre bombeado así como del inicio de la respiración. Estos parámetros irán disminuyendo su frecuencia conforme avanza la eupnea al mismo tiempo que se incrementa la resistencia vascular y disminuye la taquicardia y el ritmo respiratorio hasta alcanzar los niveles de la apnea justo antes de la inminente inmersión.

En la siguiente tabla observamos algunos de los resultados discutidos de manera esquemática y visual:

Discusión

Estos cálculos de la baja resistencia vascular, de la elevada taquicardia, del elevado ritmo respiratorio y del gran volumen sanguíneo bombeado característicos de los primeros momentos de la eupnea se asemejan a la taquicardia causada por el ejercicio, intercambio gaseoso y recuperación de O2. De este modo, todo ello conllevará a una elevada capacidad de recobrar los niveles de O2 y de frecuencia cardiaca adecuados durante los no más de 3 minutos que dura la eupnea, así como la elevada capacidad de administrar el oxígeno durante la apnea.

En resumen, el volumen sistólico, la cantidad de sangre bombeada así como la frecuencia cardiaca de los elefantes marinos durante la apnea, tiene valores similares a mamíferos terrestres en reposo con similares masas corporales (aunque en el caso de  los elefantes marinos la frecuencia cardiaca es algo menor, braquicardia). Mientras que el flujo sanguíneo a los músculos y a los órganos periféricos se deprime en estas circunstancias de apnea aunque nunca en ningún caso llega a suprimirse. Esta isquemia muscular será variable de modo que en un individuo en actividad que está generando calor, la isquemia podrá acentuarse, mientras que en un individuo en reposo el flujo de sangre a los músculos y órganos periféricos, aunque continúe deprimido, deberá aumentar su tasa asegurando una temperatura mínima.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1095643306001279

Por Daniel Sanz Enguita

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s