El 21% de nuestra atmósfera es oxígeno molecular, un gas producido mayoritariamente por cianobacterias, la fotosíntesis de las algas, plantas y árboles. Este gas, que aparece como subproducto de otras reacciones, es aprovechado por organismos para obtener energía, pero ¿Cómo llega a nuestras células? ¿y si se truca el proceso?

Dos de los muchos procesos automáticos que tiene el cuerpo humano son los de inspirar y espirar, ambos necesarios para no acabar expirando. Si aportamos los datos numéricos, por nuestros pulmones pasan una media de 6 a 8 litros de aire por minuto, es decir, de 8640 a 11500 litros al día, una cantidad realmente asombrosa si tenemos en cuenta que nuestro volumen corporal total, o dicho de otra forma, lo que ocupa nuestro cuerpo, se sitúa alrededor de los 50-80 litros. Pero es que necesitamos todo este gas para tomar el oxígeno necesario para obtener la energía que nos mantiene vivos.

Entrando para dentro

Para introducir el aire, inspiramos por la nariz o la boca, encauzamos el aire por la laringe hacia la tráquea y los bronquios, unos conductos que se van ramificando en bronquiolos hasta llegar a los alveolos pulmonares. Gracias a su estructura en forma de racimo de uvas, en los alveolos se aumenta en gran medida la superficie de contacto con la ingente cantidad de vasos sanguíneos donde se produce el intercambio de gases entre la sangre y la atmósfera. De esta manera podemos expulsar el CO₂ y cambiarlo por O₂. De nuevo, por aportar unos datos sobre la complejidad de este mecanismo, si extendiésemos toda la superficie de los alveolos del interior de un ser humano, cubriríamos aproximadamente 100m².

Por último, una vez está en nuestro interior toca repartirlo por los órganos y, para llevar a cabo esta función, tenemos a los eritrocitos o glóbulos rojos. En estas células encontramos la hemoglobina, una proteína formada por 4 cadenas que contienen un átomo de hierro. Gracias a las propiedades químicas de este hierro, el oxígeno es capaz de unirse a la proteína, formando oxihemoglobina, y así queda listo para ser transportado a todos los tejidos del cuerpo. Una vez en los tejidos, las células son capaces de transformar este oxígeno en energía gracias a las mitocondrias. Ahora bien, el reparto del oxígeno en el cuerpo no es equitativo y en ciertos tejidos tendremos valores entre un 3% y un 9% de O₂, mucho menor que el 21% del aire. Y no solo esto, sino que hay ocasiones en las que alguna de las piezas clave falla y el aporte de oxígeno se ve afectado.

Cuando no llega suficiente oxígeno a los tejidos, comienza el proceso llamado hipoxia. Muchos de nuestros tejidos pueden entrar en hipoxia durante nuestro día a día, como por ejemplo, el tejido muscular cuando hacemos algo de ejercicio y, además, es clave para que se puedan llevar a cabo otros procesos como la inflamación. Sin embargo, cuando esta hipoxia es muy severa y se mantiene en el tiempo puede causar daños graves al organismo.

Subiendo para arriba

Según ascendemos en la atmósfera la presión de los gases que conforman el aire es menor, esto quiere decir que las moléculas se encuentran más dispersas y, por tanto, tenemos menos gas en un mismo volumen. Si respiramos como lo haríamos a nivel del mar entraríamos en hipoxia, pero el cuerpo puede sacarse varios ases de la manga para evitar los daños. La primera adaptación está clara: aumentar la frecuencia respiratoria.

Si aumentamos la frecuencia respiratoria, pasarán por nuestros pulmones más litros de aire por minuto, lo que mitigará los efectos de esta menor presión durante un tiempo. Sin embargo, estar constantemente respirando a frecuencia elevada no es lo más cómodo, y el cuerpo gasta energía de una forma innecesaria. Por tanto, el segundo as en la manga que se saca el cuerpo es aumentar la producción de eritrocitos ya que, si no hay suficiente oxígeno, al menos que se reparta de una forma más eficiente. El proceso de producción de hematíes, o eritropoyesis, aumenta debido a que la hipoxia activa en una o dos horas la hormona conocida como eritropoyetina. Sobre las 48 horas de hipoxia continuada, la eritropoyetina alcanza su máxima concentración y los niveles de eritrocitos comienzan a aumentar. Una vez llegados a este punto, la concentración de eritropoyetina disminuirá, pero los niveles de eritrocitos seguirán subiendo hasta estabilizarse, es decir, una vez acabado este proceso, nos habremos aclimatado a la altura.

Bajando para abajo

Hemos hablado de qué sucede si hay menos oxígeno del necesario, pero ¿y si lo hay en exceso? En estos casos se puede producir una intoxicación del sistema nervioso central por oxígeno, una afectación que pueden conocer más de cerca los trabajadores de profundidad, especialistas en buceo con botella. Los mecanismos por los que se produce dicha intoxicación todavía escapan a nuestra comprensión en algunos puntos, pero se cree que este aumento en la concentración de oxígeno satura las enzimas protectoras del cuerpo y produce una sobreestimulación. Dicha sobreestimulación es la que causaría las convulsiones y los daños nerviosos.

A pesar de lo aterrador que pueda parecer que exista la posibilidad de tener daños nerviosos, existen terapias que utilizan cámaras hiperbáricas para tratar algunas condiciones, como en pacientes intoxicados con monóxido de carbono (CO) tras un incendio. En estos casos de intoxicación por CO, lo que sucede es que se reduce la cantidad de hemoglobina disponible para transportar el O₂ a los tejidos porque el CO se une a ella con más fuerza y se queda en la sangre mucho más tiempo. En el fondo es sencillo: combatir la hipoxia con oxígeno.

Es sorprendente que una molécula tan sencilla como la formada por dos átomos de oxígeno sea tan importante para la vida. Una molécula que ha de encontrarse en su concentración justa, ni demasiada, ni demasiado escasa, en un equilibrio perfecto

QUE NO TE LA CUELEN

• Se ha demostrado mediante diferentes experimentos que la utilización de mascarillas no afecta significativamente a la concentración de oxígeno disponible para los órganos, la difusión de los gases por los poros de la mascarilla es más que suficiente para que no afecte a la concentración final, por tanto, no podemos ver estos efectos en individuos que la hayan utilizado.
• La vida media de los eritrocitos es de unos 3 meses, por tanto, si pasamos un tiempo a una altitud elevada y posteriormente volvemos a nivel del mar, disfrutaremos de un tiempo con los tejidos más oxigenados. Se conocen casos de algunos atletas que entrenan a una elevada altitud para producir más eritrocitos, en esos momentos se han extraído sangre y, posteriormente, antes de una competición, se han realizado una autotransfusión aprovechar esta ventaja ante sus competidores. También se han dado casos de atletas que directamente se han inyectado su propia sangre oxigenada. Estas prácticas están prohibidas en la mayoría de competiciones.

REFERENCIAS (MLA)

• “Ask DAN: What Is Oxygen Toxicity, And How Can Divers Avoid It?”. Scuba Diving, 2019, https://www.scubadiving.com/what-is-oxygen-toxicity.
• Bradshaw, Ralph A, and Philip D Stahl. Encyclopedia Of Cell Biology. 2016.
• “¿Puede La Mascarilla Afectar A La Cantidad De Oxígeno Que Llega A Nuestro Cerebro?”. Infosalus.Com, 2021, https://www.infosalus.com/salud-investigacion/noticia-puede-mascarilla-afectar-cantidad-oxigeno-llega-cerebro-20211006171130.html.
• Vizcardo-Galindo, Gustavo et al. “High-Altitude Hypoxia Decreases Plasma Erythropoietin Soluble Receptor Concentration In Lowlanders”. High Altitude Medicine &Amp; Biology, vol 21, no. 1, 2020, pp. 92-98. Mary Ann Liebert Inc, https://doi.org/10.1089/ham.2019.0118.
• Manning, Edward P. “Central Nervous System Oxygen Toxicity And Hyperbaric Oxygen Seizures”. Aerospace Medicine And Human Performance, vol 87, no. 5, 2016, pp. 477-486. Aerospace Medical Association, https://doi.org/10.3357/amhp.4463.2016.