Respuestas orgánicas a la estimulación de quimiorreceptores por hipoxia

Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela “Luis Razetti”
Cátedra de Fisiología Normal
Organismal responses to hypoxemic challenges
Respuesta orgánica a la hipoxemia
Robert S. Fitzgerald, Gholam A. Dehghani, and Samara Kiihl (2015). Organismal
Responses to Hypoxemic Challenges. Arterial Chemoreceptors in Physiology and
Pathophysiology, Advances in Experimental Medicine and Biology, [online] (Vol. 860).
Available at: http://www.springer.com/series/5584
Profesor:
Dr. Antonio D’Alessandro
Alumnos:
Br. Bruscani Pierangela
Br. Echezuria Maikeilys
Br. Landaeta Neismar
Caracas, abril de 2022

GLOSARIO
 PaO2: Presión arterial de oxigeno
 CO: Monóxido de carbono
 CO2: Dióxido de carbono
 Asfixia: Bloqueo de vías aéreas.
 Hipercapnia: La ventilación alveolar se reduce o no logra
aumentar adecuadamente en respuesta a una elevación de
dióxido de carbono.
 Aortic bodies (AB): Cuerpos aórticos
 Carotid bodies (CB): Cuerpos carotideos
 COHabr: Hipoxia de monóxido de carbono y nervio depresor
aórtico seccionado.
 Intact (int): Nervios intactos.
 Aortic depressor nerves sectioned (abr): Nervios
depresores aórticos seccionados.
 HHabr: Se refiere al nervio depresor aórtico seccionado que a
la vez está siendo estimulado por hipoxia hipóxica.
 Nucleus tractus solitari (NTS): Núcleo del tracto solitario.
 Carbon monoxide hipoxia (COH) = Hipoxia de monóxido de
carbono: Hipoxia en la cual el organismo se ve privado del
suministro adecuado de oxígeno. Estimula solo a los cuerpos
aórticos.
 Hypoxic hipoxia (HH) = Hipoxia hipóxica: Aquella que se
desencadena como consecuencia de una disminución del aire
respirado (ventilación). Estimula tanto a los cuerpos aórticos
como a los carotideos.
 ANOVA (Análisis de la Varianza): Fórmula estadística que se
utiliza para comparar las varianzas entre las medias (o el
promedio) de diferentes grupos.
 Prueba de Tukey: Prueba que se utiliza conjuntamente con
ANOVA para crear intervalos de confianza para todas las
diferencias e pareja entre las medias de los niveles de los
factores mientras controla la tasa de error por familia en un
nivel especificado.
 T de Student: Prueba que examina las diferencias entre dos
muestras independientes y pequeñas que tengan distribución
normal y homogeneidad en sus varianzas.

RESUMEN
En este estudio se exploró la respuesta refleja del organismo ante la estimulación de los cuerpos carotídeos y aórticos, empleando
dos formas de hipoxemia aguda:
 Hipoxia hipóxica (HH)
 Hipoxia de monóxido de carbono (COH)
Para esto se evaluaron 3 grupos de gatos, los cuales estaban anestesiados, paralizados y ventilados artificialmente:
 Gatos del grupo 1: Al inicio la inervación del cuerpo aórtico estaba intacta (HHint y COHint) y después se seccionaron los nervios
depresores aórticos (HHabr y COHabr) para evaluar las respuestas sistémicas cardiovasculares en ambas situaciones.
 Gatos del grupo 2: Fueron evaluados para medir las resistencias vasculares y el flujo sanguíneo en varios órganos, estos fueron:
cerebro, corazón, bazo, estómago, páncreas, glándulas suprarrenales, intestino delgado y ojos. La inervación del cuerpo aórtico
estaba intacta (HHint y COHint).
 Gatos del grupo 3: Se les seccionaron los nervios depresores aórticos (HHabr y COHabr) y se determinaron de nuevo las
resistencias vasculares y el flujo sanguíneo de los mismos órganos.
INTRODUCCIÓN
IMPORTANCIA DEL TEMA
 La hipoxia estimula los cuerpos carotídeos y aórticos.
 Al estimularse ambos quimiorreceptores periféricos, generan respuestas reflejas en los sistemas respiratorio, cardiovascular,
endocrino y renal.
 Sus fibras aferentes pasan por los nervios glosofaríngeo y vago hacia el bulbo raquídeo, terminando en el núcleo del tracto
solitario (NTS).

INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES TEÓRICOS
SISTEMA CARDIOVASCULAR
CONTROL CARDIOVASCULAR:
REFLEJO RECEPTOR UBICACIÓN EFECTO
Quimiorreceptor
(periférico)
Químico
Cuerpos
carotídeos
y aórticos
 Cuando  PaO2,
PaCO2 y  pH
se produce:
Vasoconstricción,
Bradicardia e
Hiperventilación.

REGULACIÓN NERVIOSA DEL FLUJO SANGUÍNEO LOCAL
(Mecanismo Extrínseco)
 Función ejercida por el SNA
 Tiene efectos diversos según los tipos de vasos
 Vías simpáticas:
 Fibras vasoconstrictoras:
 Mantienen el tono vasomotor basal.
 Regulación de la PA.
 Fibras vasodilatadoras:
 A través de la corteza cerebral, regulan estrés, ejercicio o frío intenso.
 En el ejercicio, se disparan solo en las primeras fases
 Poca regulación de la PA.
 Vías parasimpáticas:
Importantes solo en ciertos territorios vasculares.

METABOLITOS VASODILATADORES
CIRCULACIONES
ESPECIALES
CIRCULACIÓN
CONTROL
METABÓLICO
LOCAL
METABOLITOS
VASOACTIVOS
CONTROL
SIMPÁTICO
EFECTOS MECÁNICOS
SOBRE LA CIRCULACIÓN
SANGUÍNEA
CORONARIA
Mecanismo más
importante
Hipoxia
Adenosina
Mecanismo
menos
importante
Compresión mecánica durante la
sístole
CEREBRAL
Mecanismo más
importante
CO2
H+
Mecanismo
menos
importante
Cuando  presión intracraneal,
flujo sanguíneo cerebral
PULMONAR
Mecanismo más
importante
La hipoxia
vasoconstriñe
Mecanismo
menos
importante
Insuflación pulmonar: Aumenta
la duración de la espiración.
Vasoconstricción
ESPLÁCNICA
Mecanismo más
importante
Hipoxia
Mecanismo
menos
importante
*Cuando PaO2, genera
vasodilatación y O2
*Durante la digestión flujo
sanguíneo hasta 2 veces

SISTEMA RESPIRATORIO
APORTE DEL OXÍGENO
A LOS TEJIDOS
La cantidad de O2 liberado a los tejidos está
determinada por el flujo sanguíneo y por el
contenido en O2 de la sangre. La liberación
de O2 se describe de la siguiente forma:
HIPOXIA
Es el aporte
insuficiente de
oxígeno para las
necesidades de
los tejidos.
HIPOXEMIA
Es la disminución
anormal del valor de
la presión parcial de
oxígeno en la sangre
arterial (PaO2), por
debajo de 80mmHg.
Liberación de O2 =Gasto cardíaco x (O2 disuelto -H O2 - hemoglobina)
 EN EL RIÑÓN
HIPERCAPNIA
Es el aumento anormal
de la presión parcial del
dióxido de carbono en
sangre (PaCO2), superior
a 45mmHg.
MONÓXIDO DE CARBONO
El efecto del CO
disminuye el O2 unido
a la hemoglobina y
además causa un
desplazamiento hacia
la izquierda de la
curva de disociación
O2-hemoglobina

HIPOXIA
TIPOS: DEFINICIÓN: MECANISMO:
HIPOXIA HIPÓXICA O HIPOXÉMICA
Es la disminución de la presión parcial de
oxígeno en la sangre arterial (PaO2) (por
debajo de 45-50 mmHg), ocasionando que se
reduzca el porcentaje de saturación de la
hemoglobina.
 Disminución de la PaO2.
 Disminución de la saturación de O2 de la
hemoglobina.
HIPOXIA ANÉMICA
Es donde la presión parcial de oxigeno (PO2)
es normal, pero la cantidad de hemoglobina
disponible para transportar el oxígeno es baja.
 Disminución de la concentración de la
hemoglobina.
 Disminución del contenido de O2 en la
sangre (O2-Hemoglobina).
HIPOXIA ISQUÉMICA
Es cuando el flujo sanguíneo a un tejido es tan
bajo que no llega suficiente oxígeno, a pesar
de que la presión parcial de O2 (PO2) y la
concentración de hemoglobina están
normales.
 Disminución del flujo sanguíneo a los
tejidos.
HIPOXIA HISTOTÓXICA
(INTOXICACIÓN POR CO2)
Es cuando la cantidad de oxígeno que llega al
tejido es adecuada, pero por la acción de un
agente tóxico, las células del tejido no pueden
utilizar el oxígeno que les llega.
 Disminución del contenido de O2 (O2-
Hemoglobina) en la sangre
TIPOS DE HIPOXIA

CUERPOS
AÓRTICOS
CUERPOS
CAROTÍDEOS
 Órgano quimiosensorial
 Se ubican cerca de la bifurcación de
las arterias carótidas.
 Formados por dos tipos de células:
las células tipo I, quimiorreceptoras,
glomerulares o epitelioides y células
tipo II, o sustentaculares.
 Contiene islas de dos tipos de
células: Tipo I y Tipo II.
 Situado en el cayado aórtico
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
 Son más sensibles a los cambios de
presión sanguínea arterial que los
quimiorreceptores aórticos
QUIMIORRECEPTORES
CENTRALES
Captan y responden directamente
a los cambios en el pH del líquido
cefalorraquídeo (LCR) y, de forma
indirecta, a los cambios en la PaCO2.
FISIOLOGÍA E
HISTOLOGÍA DE LOS
CUERPOS CAROTÍDEOS
Y AÓRTICOS

INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
 Litle R,Oberg B (1975). Respuestas circulatorias a la estimulación de los quimiorreceptores en el
cuerpo carotideo del gato: La estimulación de los quimiorreceptores del cuerpo carotídeo por perfusión venosa de las
regiones del seno carotídeo produjo un aumento reflejo de la presión arterial, un aumento de la frecuencia cardíaca y una
vasoconstricción generalizada, donde se eliminaron las influencias amortiguadoras de los baroreceptores arteriales.
 Weissman ML,Rubinstein EH, Sonnenschein RR (1976). Respuestas vasculares a la hipoxia
sintética a corto plazo, la hipercapnia y la asfixia en el gato: Las respuestas vasculares a la hipoxia incluyen
constricción muscular, dilatación cutánea en la pata trasera, constricción renal y resistencia intestinal sin cambios. La asfixia
produjo un patrón similar, excepto que se produjo dilatación intestinal. La hipercapnia produjo constricción muscular,
constricción renal, dilatación intestinal y sin cambios en la resistencia cutánea.
 Marshall JM, Metcalfe JD (1989). Análisis de factores que contribuyen a los cambios
cardiovasculares inducidos en el gato por niveles graduados de hipoxia sistémica: La hipoxia y la
estimulación selectiva de los quimiorreceptores carotídeos provocaron el patrón de taquicardia, disminución de la conductancia
vascular renal y mesentérica, pero aumento de la conductancia vascular femoral que es característico de la respuesta de
alerta-defensa. Esto respalda la opinión de que la activación de las áreas de defensa, es una parte integral de la respuesta a la
hipoxia sistémica.

INTRODUCCIÓN
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Durante los últimos 20 a 25 años se ha explorado cómo funcionan los cuerpos carotideos y aórticos sobre sus
mecanismos celulares, subcelurales y genéticos; detectando y transduciendo ciertos estímulos en el tráfico neuronal.
En este trabajo se plantea estimular por hipoxia a los cuerpos carotideos y aórticos, para determinar qué sucede a
nivel de ciertos órganos y sistemas del organismo.
Para hacerlo, se usaron dos formas de hipoxemia:
 Hipoxia hipóxica (ventilada con O2 al 10%)
 Hipoxia de monóxido de carbono (ventilada con una mezcla de CO y aire levemente enriquecido con O2)

INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
GENERAL:
 Determinar la respuesta del organismo ante una hipoxemia, en un primer momento cuando tanto los cuerpos carotideos como
los aórticos, envían simultáneamente y por separado una mayor actividad neuronal al núcleo del tracto solitario; y en un
segundo momento en el que ninguno genera actividad neuronal.
ESPECÍFICOS:
 Evaluar el efecto de la estimulación por hipoxia de los cuerpos carotideos y aórticos, sobre las respuestas sistémicas
cardiovasculares, con el nervio depresor aórtico intacto y seccionado.
 Describir la reacción de la regulación intrínseca y extrínseca del flujo sanguíneo local en ciertos órganos, ante una hipoxia;
determinando las resistencias vasculares con el nervio depresor aórtico intacto y seccionado.

MATERIALES Y MÉTODOS
GATOS DEL GRUPO 1 GATOS DEL GRUPO 2 Y 3
 15 gatos inicialmente intactos.
 Anestesiados y paralizados.
 Ventilados artificialmente con cánula traqueal.
 Catéteres en ambas arterias femorales, en aurículas derecha e
izquierda, en arteria pulmonar y en ventrículo izquierdo.
 Sonda de flujo alrededor de la aorta ascendente.
 5 gatos intactos (int) 5 gatos con los nervios depresores
aórticos seccionados (abr).
 Anestesiados y paralizados.
 Ventilados artificialmente con cánula traqueal.
 Catéteres solo en arteria femoral derecha, en aurículas
derecha e izquierda, en arteria pulmonar y en ventrículo
izquierdo.
 Sonda de flujo alrededor de la aorta ascendente.
 Inyección de microesferas radiomarcadas.
 Aire ambiente enriquecido con 30% de O2.
 Monóxido de Carbono (CO), inicialmente 2% luego 0,1% en
aire ambiente.
 Aire ambiente enriquecido con 30% de O2.
 Monóxido de Carbono (CO), inicialmente 2% luego 0,1% en
aire ambiente.
 Microesferas carbonizadas.
 El Monóxido de Carbono (CO), estimula solo los cuerpos
aórticos (AB) y no los cuerpos carótideos.
 La conexión principal, entre los cuerpos aórticos (AB) y el
núcleo del tracto solitario (NTS) es a través de los nervios
depresores aórticos que viajan yuxtapuestos al nervio vago en
el gato.
 El Monóxido de Carbono (CO), estimula solo los cuerpos
aórticos (AB) y no los cuerpos carótideos.
 La conexión principal, entre los cuerpos aórticos (AB) y el
núcleo del tracto solitario (NTS) es a través de los nervios
depresores aórticos que viajan yuxtapuestos al nervio vago en
el gato.

MATERIALES Y MÉTODOS
GATOS DEL GRUPO 1 GATOS DEL GRUPO 2 Y 3
1. Control durante 5 min.
2.Hipoxia hipoxica durante 15 min.
3.Recuperación-descanso durante 60 min.
4.Control durante 5 min.
5.Hipoxia de monóxido de carbono (CO) durante 15 min.
6.Fin del experimento.
*Hiperventilación en O2; con CO2 al seccionar los nervios
depresores aórticos.
2.Hipoxia hipoxica durante 15 min.
3.Recuperación-descanso durante 60 min.
5.Hipoxia de monóxido de carbono (CO) durante 15 min.
6.Fin del experimento.
*Inyección 3ml de solución salina que contenían 0,2ml de la
esfera, en el apéndice auricular izquierdo durante 20s. Se tomó
una muestra de sangre de referencia con una bomba Harvard de
flujo constante durante al menos 90s después de la inyección.
Ecuación del flujo sanguíneo: FlowT = (AT/ Ar) × (Flowr/ wt) × 100
FlowT =Flujo sanguíneo tisular (mL/min por 100 g de tejido)
• Flowr= Tasa de extracción de la muestra de referencia
(mL/min)
• AT y Ar = Recuentos totales de tejido y recuentos totales de
referencia
• Wt =peso del órgano de interés en gramos.
• ANOVA
• Prueba de Tukey
• t de Student
• ANOVA
• Prueba de Tukey
• t de Student

RESULTADOS Y
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Grupo de Gatos N° 1
ESTÍMULOS REPRESENTACIÓN GRÁFICA
HHint
CB+AB (Cuerpo
carotideo +
Cuerpo aórtico)
 (cuadrados) =
Valores obtenidos
HHabr
CB only
(solamente CB)
 (triángulos
hacia arriba) =
Valores obtenidos
COHint
AB only
(solamente AB)
 (triángulos
hacia abajo) =
Valores obtenidos
COHabr None (ninguno)
 (rombos) =
Valores obtenidos

GASTO CARDÍACO
ANTES DEL
ESTÍMULO
VALORES DE CONTROL
HHint 272 ml/min
HHabr 270 ml/min
COHint 280 ml/min
COHabr 290 ml/min

CONTRACTILIDAD VENTRICULAR IZQUIERDA
ANTES DEL
ESTÍMULO
VALORES DE CONTROL DE LA
dP/dtmax DEL VENTRÍCULO
IZQUIERDO
HHint 137 %
HHabr 134 %
COHint 125 %
ANTES DEL
ESTÍMULO
VALORES DE CONTROL DE
LA FRECUENCIA CARDÍACA
HHint 175 latidos/min
HHabr 183 latidos/min
COHint 180 latidos/min
COHabr 188 latidos/min

PRESIÓN ARTERIAL MEDIA

RESISTENCIA PERIFERICA TOTAL
ESTÍMULOS
VALOR DURANTE LA
EXPOSICIÓN
HHint 0,385 unidades R
HHabr 0,296 unidades R
COHint 0,325 unidades R
COHabr 0,270 unidades R

PRESIÓN ARTERIAL
PULMONAR
RESISTENCIA VASCULAR
PULMONAR

RESULTADOS Y
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Grupo de Gatos N° 2 y 3
BARRAS
REPRESENTACIÓN
GRÁFICA
Blancas
Valores de control inicial,
previos a la exposición
ante los diferentes
estados de hipoxia.
Grises
Resultados durante los
15min de exposición a
los diferentes estados
de hipoxia.

CEREBRO
Estos datos demuestran que aumenta significativamente el flujo sanguíneo y disminuye la resistencia vascular. Sigue
siendo controvertido si los quimiorreceptores influyen o no en este lecho vascular.
FLUJO SANGUÍNEO RESISTENCIA VASCULAR

CORAZÓN
Estos datos sugieren que los quimiorreceptores tienen poco o ningún impacto significativo en la
vasculatura del corazón durante las condiciones de hipoxia hipóxica.

BAZO
Reducción significativa en el flujo sanguíneo esplénico durante
el desafío de Hipoxia Hipóxica (HH) con los nervios depresores
aórticos intactos en los gatos de ambos grupos.
Aumento significativamente mayor de la resistencia vascular
esplénica durante el estímulo de Hipoxia Hipoxica con los
nervios depresores aórticos intactos (HHint) en ambos grupos
de gatos.

PÁNCREAS
Los únicos cambios significativos en el flujo sanguíneo y la resistencia vascular ocurrieron durante el estímulo de Hipoxia Hipóxica con los
nervios depresores aórticos intactos (HHint), al mismo tiempo que el cuerpo aórtico (AB) y el cuerpo carotideo (CB) actuaban en conjunto.

ESTÓMAGO
El cuerpo carotideo (CB) y el cuerpo aórtico (AB)
actuando en conjunto pueden compensar la
vasodilatación sistémica inducida por hipoxemia amplia.
El flujo sanguíneo aumentó significativamente en
tres de las cuatro condiciones en un 66 %, 58 % y
90 % de sus respectivos controles de inicio.
RESPUESTAS DE CONTROL
HHint ~77% DEL CONTROL
COHint ~ 64% DEL CONTROL
HHarb ~ 54% DEL CONTROL

INTESTINO DELGADO
Aumento significativo en el flujo sanguíneo (~76 % por encima del control) durante el estimulo de Hipoxia Hipóxica con los
nervios depresores intactos (HHint).
La resistencia vascular se mantiene tanto en el estímulo de Hipoxia Hipóxica (HH) como en el estímulo de Hipoxia de
monóxido de carbono (COH),ambos, con los nervios depresores aórticos intactos (int).

SUPRARRENALES
Los cambios significativos ocurren cuando el cuerpo carotideo (CB) está activo.

OJOS
Los cambios significativos ocurren cuando el cuerpo carotideo (CB) está activo.
Tanto en glándulas suprarrenales como en ojos se produjo vasodilatación
RIÑÓN E HÍGADO
No mostraron un cambio significativo
en el flujo o la resistencia en los dos
grupos de gatos
DIAFRAGMA
FLUJO SANGUÍNEO
DIAFRAGMÁTICO
HHint 979%
COHint 576%
HHarb 570%
COHarb 350%
La hipoxia tisular local fue el
factor de control

CONCLUSIÓN
Cuando el organismo estuvo bajo las condiciones hipoxémicas generó respuestas dependientes
de los quimiorreceptores arteriales (cuerpos carotideos y cuerpos aórticos) los cuales estimularon
conjuntamente el SNS a través del NTS. La respuesta del gasto cardíaco, habría sido mayor si la
presión arterial se hubiera mantenido constante. Pero el aumento de la presión activó a los
barorreceptores, inhibiendo a través de estos la actividad del SNS.
 Estos resultados comprueban la actividad del SNS generada por los cuerpos carotideos, hacia los
diversos órganos y su comportamiento en presencia de hipoxemia sistémica.
 Los cambios en las presiones, flujos y resistencias vasculares son mayores cuando ambos
quimiorreceptores funcionan en conjunto.
 Los cuerpos aórticos también desempeñaron varias funciones, dilatando la vasculatura pulmonar,
siendo más dominantes en el control de la vasculatura del estómago y el intestino delgado.

APÉNDICES
Pruebas Estadísticas
Diseño de medidas repetidas RM-ANOVA
Evalúa el efecto de un factor sobre una variable
independiente medida en dos o más ocasiones, utiliza los
mismos sujetos pertenecientes a un mismo grupo, con
todas las condiciones de la investigación, entre ellos el
control.
Disminuye los efectos de la variación natural entre los
individuos sobre los resultados.
ANOVA
El Análisis de la Varianza es una fórmula estadística
que se utiliza para comparar las varianzas entre las medias
(o el promedio) de diferentes grupos.
T de Student
Es una distribución de probabilidad que surge del problema de estimar
la media de una población normalmente distribuida cuando el tamaño de
la muestra es pequeño y la desviación estándar poblacional es
desconocida.
Se utiliza para la determinación de las diferencias entre dos varianzas
muestrales y para la construcción del intervalo de confianza.
Prueba de Tukey
Identifica cualquier diferencia entre dos medias que sea mayor que el
error estándar esperado.
Es utilizada en ANOVA para crear intervalos de confianza para todas
las diferencias en parejas entre las medias.
Controla la tasa de error por familia en un nivel especificado.
Prueba de significación (valor p)
Este método calcula el “valor p”, este se define como la probabilidad de que se presente un valor
estadístico más alejado de la hipótesis, que el observado. Ayuda a diferenciar resultados que son producto del
azar del muestreo, de resultados que son estadísticamente significativos.

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