Autor: Dr. Alberto López Bascopé

Saludos colegas.-

Me invitaron a dar una plática el próximo mes, sobre “algo” que nosotros los seres vivos (de éste planeta) lo conocemos bien, que es parte integral de nuestra economía, que al sentir la diaria brisa sobre nuestra piel, el nos acaricia, sus átomos nos protegen del espacio exterior, y también pintan de colores los cielos en las auroras boreales. Cuando ingresa a nuestra anatomía lo hace como un patriarca conocedor de su poder cuando entra a la recámara a exigir sus derechos, e inunda nuestros pulmones y baña cada una de nuestras células, que lo esperan, casi, como cuando uno espera al ser amado, y cuando llega, lo abraza, lo goza y lo consume y el nos da su energía y nos permite seguir existiendo, y quedamos satisfechos y agradecidos. Lo ingerimos diariamente en nuestros alimentos, al brindar con cualquier líquido el ingresa turbulentamente y no tiene barreras; es en parte, causa de la vida y también de nuestra muerte, pero en vida al mismo tiempo que nos la mantiene, nos la va desgranando poco a poco, como cuando se nos deshace paulatinamente un chocolate en la boca y nos deja esa sútil sensación de dulzura, de gozo y placer de vida que proporcionan sus teobrominas (por eso es que hay que obsequiarles chocolates a las damas, en sus buenos días, facilita las conquistas), pero al mismo tiempo nos hace pagar un usufructo, y lo único que el pide son electrones, que a costo de energía nuestras células están obligadas a proporcionarle, y al final el tributo por gozar la vida es, desde el día en que nacemos, irla pagando, desgastando nuestra moneda energética y su expresión es envejecer segundo a segundo, día a día hasta el final del camino.

Estoy hablando de una de las sustancias que existen más en el universo(es el tercero, detrás del hidrógeno y del helio), es el que más abunda en nuestro planeta (casi el 50% de la corteza terrestre), y es el componente principal de los océanos (87% en peso), en el aire es de alrededor de 20% (en Marte las sondas recién llegadas dan un % de 0,15), corresponde casi a dos terceras partes de nuestra economía y es del que “teóricamente” el anestesiólogo debería de saber más: el Oxígeno, es tan viejo como el universo, ha convivido con la vida desde sus orígenes, y ha contribuido en eones ha desarrollar la inteligencia, por lo tanto debe de tener secretos, y de hecho los tiene, personalmente me sorprendo con frecuencia al conocer nuevos aspectos de todo en lo que él esta involucrado.

En esta revisión que espero ir enviándola regularmente, le seguiré la huella al oxígeno desde los orígenes del universo, su involucración con la vida, hasta su importancia bioquímica para ella en la tierra, haciendo énfasis hacia al final sobre algo imposible pero que en millones de años la vida ha tratado de hacer: prescindir de él, es decir vivir en la hipoxia. De tanto en tanto iremos saliendo del camino principal para conocer aspectos relacionados (las sorpresas de la vida más agradables son generalmente cuando salimos de nuestras rutinas, los gozos que dejan más recuerdos son cuando salimos de las vías principales, las mujeres lo saben bien, Gloria Trevi (¿? Si les digo la cita bibliográfica, me descubrirán una debilidad de lectura) en una entrevista decía: una de las características más preciadas en el hombre es que sea impredecible (en buen sentido), …que me sorprenda en los momentos menos esperados.

El formato será igual que el anterior: Word de base e intercalado en Power Point y en JPG (aunque pierde en calidad, pero comprime lo necesario para enviar en partes de menos de un mega). Será largo, y como siempre espero que si en algún aspecto estoy equivocado, o alguien tiene información adicional, la amplié, el objetivo es que todos aprendamos, en familia.

Inicio con el reporte de un caso que actualmente estoy tratando:
Se trata de un paciente, al que lo trato de tiempo, enfisematoso, con fibrosis pulmonar y con cor-pulmonale crónico (68 años) fumador crónico, antes 3 a 4 cajetillas diarias, ahora dos, en largas pláticas con él, he entendido sus razones por no dejar de fumar, pero no las comparto, pero se que el y yo tendremos que vérnoslas combatiendo a sus consecuencias y que tarde o temprano haga el lo que haga y yo le ayude en más o en menos, la enfermedad nos vencerá, es cuestión de tiempo, cuanto?, solo el de arriba es el que sabe y decidirá cuando. Me llama de un celular diciendo que viene en camino hacia el Distrito Federal desde Tepic, linda tierra a nivel del mar y donde el cielo es azul, buenos amigos desde la residencia médica y de la lista viven ahí. Esta lejos como ha 700 o 800 Ktms, y hay que subir montañas pero actualmente ya por buenas carreteras. Él venía manejando un “Cougar” (un clásico), había pasado Guadalajara e iba subiendo ya hacia la ciudad de México, pero a cada momento se sentía que le faltaba más el aire (es un hombre de recio carácter y aún trabaja plenamente) me dijo, que venía con las ventanillas abiertas y que eso le ayudaba, pero que de tanto en tanto sacaba la cabeza y respiraba profundamente viniendo a 120-130 Km. por hora, y que esa maniobra lo mejoraba por momentos. Le dije que hiciera así mientras era posible dentro de los márgenes de seguridad del conducir en carretera y en una ciudad de más de 20 millones de habitantes, y cuando no pudiera dirigiera hacia su rostro las ventilas del automóvil en la posición de máximo flujo.

En el camino se dio disparos del Combivent (salbutamol e ipatropio) y se inyectó IM un Diprofast que siempre llevaba consigo (betametasona de acción rápida y larga duración) Por la tarde llegó al consultorio, fatigado, taquipneico pero no taquicárdico, una espirometría mostró severo brocoespasmo (FEV 1 de menos del 50%) y saturaba al medio ambiente entre 68 y 70%, su respuesta era coherente y normal. Administrada una combinación de combivent, budesonida, diluidas con lidocaína al 2% y administrado por un micronebulizador conectado con un ventilador de percusión (ventilación percutiría) rápidamente mejoró la situación clínica. (La hipertensión pulmonar seguramente también había empeorado y contribuía en la clínica, pero es cuestión aparte)

Analizando este caso, son dos aspectos los interesantes:
1. Fue empeorando su situación clínica a medida que se alejaba de la costa, que subía en altura (la ciudad de México está a más de 2000 mts.), y aumentaba el nivel de contaminantes en el aire inspirado, pero él sentía mejoría sacando la cabeza con el coche a alta velocidad.

Seguramente en esta situación empeoraba el paciente por una hipoxemia cada vez mayor, analizaremos las causas mucho más adelante, pero con un flujo elevado y turbulento (al sacar la cabeza) y a alta velocidad de ingreso del aire hacia la vía aérea, él mejoraba, aunque la concentración de oxígeno en el medio fuera menor (? Justificaré adelante) Significa que él presentaba mejoría no en base a incrementar la Fi02, al contrario, y entonces la mejoría era por aumento de la velocidad de flujo de aire de ingreso a su sistema respiratorio: De acuerdo a la ecuación de Bernoulli la presión adicional a ésta velocidad era de 6 mmHg ósea más o menos 8 cts. de agua de presión continua sobre la vía aérea es decir de CPAP.

Cambio en la presión = ½ densidad X velocidad

La velocidad era de 130 Km. aproximado o sea 3 mts. por segundo y la densidad del aire de 1,21 Kg por metro cúbico (aunque disminuyendo a medida que subía en altura desde nivel del mar), lo que proporciona una aumento de presión de 784 Pa, alrededor de 5,9 mmHg o de 7,8 cts. de agua. Quiere decir que realmente en forma natural se estaba proporcionando una forma de ventilación no invasiva CPAP con flujo alto sin incrementar el Fi02, y funcionaba. En otras palabras es una forma de Auto(móvil)-PEEP, el mecanismo por el que el paciente mejora es: re-apertura pulmonar con reclutamiento alveolar, es un tema interesante pero sale de los objetivos de ésta revisión.

2. La medición de la saturación mostraba un nivel por debajo de 70% con un paciente conciente y no taquicárdico Significa esto ¿que si le damos el tiempo necesario a nuestro sistema genético, este poseerá la información suficiente para echar a andar procesos bioquímicos que nos permitan vivir con niveles bajos de oxígeno? La respuesta es un rotundo SI, nuestra bioquímica es compleja y gran parte de ésta revisión será tratando de desentrañar esos misterios.

Esta tolerancia a la hipoxia esta bastante extendida en la fauna de la tierra y siendo el humano la expresión evolutiva mayor debe de poseerla, y realmente la tiene, solo hay que darle el tiempo para que se exprese.

Otro paciente al que estimo de hace mucho tiempo es un famoso gordito de la televisión latinoamericana y de más de 150 Kg., Un día al irlo a atender en una unidad de terapia intensiva de la ciudad de México, lo encontré dormido y hacia apneas del sueño hasta de más de un minuto (el record mundial de apnea voluntaria lo tiene una mujer-por supuesto- de 386 segundos) y la saturación bajaba hasta 45% sin grandes cambios en la FC, al despertarlo minutos después respondía totalmente coherente aunque la saturación en él se mantenía en niveles de 80-85%.

Otro paciente, que es el que yo he conocido con menores niveles, fue un viejito de 82 años al que fui a verlo a su casa, me recibió hostilmente, con un cigarro en una mano y en la otra una cerveza, me amenazó que si empezaba una perorata sobre esos dos aspectos mejor me fuera, por supuesto que le dije que si después tantos años de “disfrutarlos” no lo habían matado, talvez era lo que le mantenía en vida, pero lo que realmente me sorprendió es que al tomarle la oximetría la tenia en 45% y sostenido durante la conversación, realmente era una demostración de la tolerancia a la hipoxia, y de que se puede vivir solo con cerveza. (Dos factores acá: menos oxígeno, menos radicales libres, menos calorías ingeridas es igual a mayor tolerancia y más longevidad ya bien comprobado).

La tolerancia a la hipoxia es un hecho real, pero para llegar a ella es toda una historia, y entonces empezaremos desde el origen: ¿Cuándo apareció el Oxígeno?

Por lo que actualmente sabemos todo empezó allá en los albores del tiempo con el Big Bang (Gamow 1948 físico nuclear ruso), nadie sabe con seguridad hace cuanto tiempo, dicen entre 12,5 y 15 mil millones de años, y solo de ahí en adelante nos toca a nosotros mortales con algo de inteligencia a escombrar en las huellas que el tiempo ha ido dejando la verdad del porque de la existencia del Universo y por supuesto de todas aquellas formas de vida inteligente que se han formado antes, igual y posterior a la aparición de la vida en nuestro planeta. Posterior a esa gran explosión las partículas fundamentales: leptones, positrones, quarks, bosones, fotones, etc, se fueron condensando al irse enfriando el universo en implosión, y de esa manera se inició la aparición de los primeros átomos, el hidrógeno y el helio, y paulatinamente los siguientes fueron creándose incluyendo al O2.

Si observamos la distribución electrónica en los orbítales del oxígeno, vemos que en el primero (K) tiene 2 electrones (en el suborbital 1S2) y en el orbital (L) tiene 6 electrones distribuidos en dos suborbitales (2 S2 y P4) y así se completan los 8 electrones que posee el oxígeno. En Química existe una regla que es la del Octete, (es básico para entender la formación de los radicales libres) y dice que: para que un átomo se encuentre estable en la naturaleza debe de poseer 8 electrones en su último orbital, y los gana o los pierde de acuerdo así esta más próximo a tener 0 ú 8 (de ésta manera se establecen los enlaces, ganando, perdiendo o compartiendo electrones). En caso del oxígeno al tener en su orbital L: 6 trata de ganar esos 2 electrones que le faltan por átomo, o los comparte y así dos oxígenos comparten cada uno dos electrones y así, aparentemente, poseen 8 en su orbital externo, pero en realidad cuando hablamos de una molécula de O2 serán 4 electrones los faltantes en total. Los electrones no se encuentran libres en la naturaleza, siempre se encuentran unidos a otros átomos, por lo tanto para ganarlos tiene que “robarles” a otros átomos, el oxígeno tiene una gran capacidad para hacerlo, de ahí su alta reactividad, y al ganar el primero forma el primer radical libre: el súper óxido. (Mas adelante ampliaremos el tema).

Una vez que el Universo se fue enfriando y expandiendo los átomos fueron formando el polvo interestelar y sus mismas fuerzas gravitacionales condujeron a la formación de las millones de galaxias con sus soles y planetas. Algunas mucho más viejas, que nuestra Vía láctea que debe de poseer alrededor de 5 mil millones de años, esto significa que en el universo existen planetas que se han formado muchísimo antes que el nuestro por lo tanto, la vida y la inteligencia seguramente tiene ya recorrido mucho en otros mundos.

Nuestro Sistema solar y por ende nuestra tierra tienen alrededor de 4,600 millones de años. De inicio inhóspito, sin atmósfera, pero ya con los átomos necesarios para dar origen a la vida, ella rápidamente se estableció, mil millones de años mas tarde. Los primeros indicios reales de vida fósil: organismos fotosintéticos datan de 3,850 millones de años, y las primeras bacterias sin núcleo definido (procariotes) ya se encuentra en rocas fósiles que datan de 3,800 millones. Y aquí surge otra gran duda a nuestra incipiente inteligencia: ¿De donde provino la vida?

Hay muchas teorías:
1. Causalidad.- pudo ser por puro azar,
2. Principio Antrópico.- principio teológico de que la vida es el fin del universo y,
3. La vida es una consecuencia de las leyes de la naturaleza, esta última es la teoría mas aceptada en la actualidad por la comunidad científica en general.

Pero, ¿y la vida en la tierra?

No hay una respuesta con certeza, existen muchas teorías, una rama de la ciencia la Astrobiología ha nacido para tratar de proporcionar esas respuestas y basa sus fundamentos en 10 preguntas claves y algunas de ellas son las siguientes:
1. Cómo se originó la vida en la tierra.
2. Determinar cuáles son los principios por los cuales la materia inerte se convierte en material orgánico vivo.
3. Y la última: cómo la vida de la tierra se va adaptando para el futuro en condiciones espaciales.

En relación a la primera interrogante, otra vez un ruso Oparin fue el que propuso la teoría de la sopa primigenia bañada por la radiación proveniente del espacio y que dio origen, en millones de años, a moléculas cada vez más complejas que con el tiempo adquirieron la capacidad de autoreproducirse.
Otra propuesta es que la vida proviene del espacio, esta teoría data desde el siglo XVIII, pero es en los últimos años en que más se ha desarrollado: En sus orígenes la tierra, en forma diaria, fue bombardeada por toneladas de meteoritos provenientes del espacio, antes cuando no había atmósfera llegaban en forma íntegra, transportando lo que barrían en su viaje en el espacio, o trayendo material desde donde habían sido expulsados. Grandes meteoros golpeando otros planetas hacían saltar al espacio rocas de su composición y al vagar en el espacio podían incidir en la tierra.

Se cree que moléculas del tipo de las quinonas pudieron así ser transportadas hacia los océanos, recordemos que la clorofila pertenece a ésta familia de moléculas. En éste aspecto inclusive Sir Arthur C. Clarke, famoso autor de divulgación científica y de libros de ciencia ficción (2001, odisea del espacio, entre muchos) mencionó que: seres extraterrestres en sus viajes en el espacio exterior e interior seguramente expulsaban de sus naves los detritus de su metabolismo y los desechos de sus naves fuera de ellas, y meteoritos viajando en el espacio pudieron arrastrar ese material orgánico y traerlo hasta los océanos de la tierra, y así introducir las primeras moléculas compuestas en la tierra. Esta teoría que menciona que somos producto de los desechos de otras civilizaciones tiene muchos adeptos. Algo que da validez a ésta teoría es de que toda la materia orgánica (nitrogenada) en la tierra es levógira (es decir que son isómeros ópticos que desvían la luz polarizada a la izquierda) si hubiera sido al azar una parte sería dextrógira y otra levógira, pero no es así.

Una vez establecido las primeras sustancias fotosintéticas libres y en millones de años fueron atrapadas en membranas. Así la clorofila fue liberando paulatinamente al oxígeno como un sub producto de su metabolismo, y como un elemento desechable. En realidad la maquinaria compleja del cloroplasto es excepcional: capta los fotones (energía lumínica) proveniente del espacio para hacer saltar electrones de sus orbitales de las moléculas de agua (H2O) los más, o algunas bacterias del anhídrido sulfuroso (H2S), esos electrones que no pueden estar libres son transportados por una familia de transportadores quinonas y citocromos, para producir finalmente en la cascada electrónica ATP o al NADH (otro transportador). Esto ocurre en el día con la presencia de luz, pero en la noche por el Ciclo de Calvin (ganador del premio Nóbel de Medicina y Fisiología en 1961 por estos descubrimientos) el ATP y NADH contribuyen a la formación de moléculas complejas, en especial a la glucosa. Una proceso similar se realiza en la mitocondria (ampliaremos adelante).

Y es así entonces que en millones de años la clorofila fue inundando los océanos de oxígeno libre, que conjuntamente con el nitrógeno producto de la actividad geológica y como subproducto del metabolismo de los organismos unicelulares. Los dos, al convertirse en estado gaseoso, fueron formando la atmósfera, ósea una mezcla de oxígeno y nitrógeno principalmente. Y en la capa mas exterior de nuestra atmósfera se formo una variedad de oxígeno el: ozono (O3) una forma alotrópica del oxígeno que es más reactiva y que se forma por acción de la radiación solar. Actualmente de moda por que la actividad del ser humano ha puesto en peligro esta delgada capa y con los años se ha visto adelgazada. Aunque en el último año el agujero que se localiza a nivel de Chile, se ha ido regenerando. Existe la teoría de la Gaia: la tierra como un conjunto es un ser viviente, que asimismo puede autocontrolarse, los que la postulan dicen que haga lo que haga el ser humano la tierra podrá mantener la vida sobre de ella, pero la evolución del ser humano en cuanto a tecnología actualmente es tan rápida, que nuestras malas acciones pueden ser demasiado rápidas para la lenta respuesta que es el de la naturaleza.

Y entonces la tierra ya con atmósfera y oxígeno en sobre abundancia tenía todas las condiciones para que la vida explotará:

Pero en esos primeros años el oxígeno fue elevándose paulatinamente. En un estudio de una universidad japonesa al analizar el aire atrapado en rocas antiguas, y ámbar descubrió que el nivel del oxígeno pudiera haber llegado hasta niveles de 38% en el medio ambiente. Y ahí empezaron los problemas para los seres vivos, el oxígeno es un fuerte oxidante, por lo que los organismos multicelulares para poder alargar sus períodos de vida deberían de haber desarrollado sistemas de defensa para poder controlar la actividad del oxígeno, y de hecho así fue.

Consideremos a la hemoglobina (libre o en membranas como en el eritrocito) es un pigmento natural cuya función principal es la de transportar al oxígeno hacia todo el organismos, varía poco en su composición actual en todos los seres que lo poseen (solo lo carecen algunos organismos inferiores). Esta proteína se desarrolló hace millones de años, mucho antes que siquiera los mamíferos existieran, y uno pensaría que desde sus orígenes su función era la de transportar al oxígeno, pero estamos equivocados, era para atraparlo y no soltarlo porque este átomo es tóxico y en esos primigenios tiempos había en exceso, por lo que podía oxidar y matar a los organismos, por lo que para poder controlarlo tendrían que existir sistemas de control estricto a su actividad (para que no robara electrones). Una de las hemoglobinas más antiguas de las que se tiene evidencia es la que posee en su intestino el Ascaris lumbricoides, un organismo que ya existía sobre la faz de la tierra mucho antes que sus actuales hospederos, esa Hb tiene una afinidad por el oxígeno miles de veces mas que la del ser humano, por lo tanto lo captura, pero no lo libera, por lo que no sirve para transportarlo, y en base a una reacción con el óxido nítrico (NO) le “cede” electrones, y así la Hb primigenia era realmente un de-oxigenante.

Esta arcaica reacción de la Hb es actualmente en el ser humano una forma de transportar la información de escasez de oxígeno en la vía aérea hacia el sistema nervioso: la Hb en sus espacios faltantes de oxígeno (por falta) los llena mediante la misma reacción con NO, y así el NO es transportado hacia los centros respiratorios que interpretan el arribo del NO como información para incrementar la intensidad o frecuencia respiratoria. Este tipo de hechos nos confirman la evolución: procesos primigenios se han ido modificando con el tiempo para cumplir objetivos diferentes, más elaborados, y esa información se mantiene en nuestro material genético, al ser nosotros los humanos la “cima” de la evolución en la tierra:

Otro ejemplo interesante son los insectos, muchos de ellos tienen una tasa metabólica muy alta y por lo tanto, tener oxígeno en alta concentración en su economía puede ser deletéreo por la mayor posibilidad de producción de radicales libres y consecuente oxidación, por lo que les convendría de tanto en tanto estar apneicos, no introducir oxígeno a sus células, y es justamente lo que hacen, dejan de “respirar” momentáneamente, un artículo de éste mes en la revista Nature lo explica claramente:

Desde los inicios de la vida en la tierra el oxígeno ha sido un problema, es por ello que aún algunos de los organismos más simples (solo tienen maquinaria para reproducirse y lo necesario para elaborar energía) desde siempre han aprendido a vivir sin el:

Pero los que mejor lo han logrado son los que se conocen con el nombre de extremófilos: Organismos que viven en condiciones extremas de falta de O2, de temperatura, de radiación, etc., el mayor ejemplo se dió cuando los tripulantes del Apolo 12 trajeron de la luna un satélite que había alunizado años antes. En la tierra se encontró en su interior una colonia bacteriana, que colocada en un medio adecuado rápidamente se desarrollo, inicialmente se creyó que se trataba de una forma de vida alienígena, pero en realidad era una variedad terrestre que por mala asepsia había viajado con el satélite y había sobrevivido a las condiciones extremas de la superficie lunar en forma de esporas:

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