Hipercapnia permisiva: estrategia de manejo en anestesia

AUTORES

1. Laura Mínguez Braulio. Hospital Universitario Miguel Servet, Zaragoza. España.
2. Ignacio Ladrero Paños. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza. España.
3. Marcos Buey Aguilar. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza. España.
4. Pablo Abadías Acín. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza. España.
5. Eva Ángela Cortés Inglés. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza. España.
6. Cristina López Esbec. Hospital Universitario Miguel Servet. Zaragoza. España.

RESUMEN

La hipercapnia se define como un aumento de la presión parcial de dióxido de carbono (PaCO₂) por encima de 45 mmHg; su regulación resulta crucial en el mantenimiento del equilibrio ácido-base, el control respiratorio, el transporte de oxígeno y la homeostasis interna. La hipercapnia permisiva, acuñada por Luciano Gattinoti en los años 80, surge como una estrategia en la ventilación mecánica, especialmente en pacientes con enfermedades pulmonares graves, como el síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) o la EPOC. Contraria al enfoque tradicional de mantener niveles normales de CO₂ a cualquier costo, esta técnica permite niveles ligeramente elevados de PaCO₂ para evitar daños pulmonares adicionales.

La hipercapnia permisiva ofrece beneficios como la protección pulmonar, mejora en la oxigenación, y efectos antiinflamatorios. No obstante, existen situaciones de hipercapnia no intencional, como en enfermedades pulmonares severas, depresión del sistema respiratorio, y alteraciones neuromusculares, que pueden resultar peligrosas.

Los beneficios de la hipercapnia permisiva incluyen la mejora de la oxigenación, neuroprotección, reducción del estrés oxidativo, y protección pulmonar, mientras que los riesgos comprenden aumento de la presión intracraneal, encefalopatía, aumento de la resistencia vascular pulmonar, y acidosis respiratoria severa.

Finalmente, destaca la importancia de monitorizar parámetros como el pH, PaCO₂, saturación de oxígeno, presión arterial, y el electrocardiograma en pacientes bajo esta estrategia. Asímismo, la hipercapnia permisiva se muestra beneficiosa en el manejo de SDRA, EPOC, lesiones pulmonares agudas, y en pacientes neurocríticos, siempre que se realice bajo una estricta supervisión clínica.

PALABRAS CLAVE

Hipercapnia, hipercapnia permisiva, hipocapnia, equilibrio ácido-base, ventilación mecánica.

ABSTRACT

Hypercapnia is defined as an increase in partial pressure of carbon dioxide (PaCO₂) above 45 mmHg; its regulation is crucial in the maintenance of acid-base balance, respiratory control, oxygen transport and internal homeostasis. Permissive hypercapnia, coined by Luciano Gattinoti in the 1980s, emerged as a strategy in mechanical ventilation, especially in patients with severe lung diseases such as acute respiratory distress syndrome (ARDS) or COPD. Contrary to the traditional approach of maintaining normal CO₂ levels at any cost, this technique allows slightly elevated PaCO₂ levels to avoid further lung damage.

Permissive hypercapnia offers benefits such as lung protection, improved oxygenation, and anti-inflammatory effects. However, there are situations of unintended hypercapnia, such as in severe lung disease, respiratory depression, and neuromuscular disorders, which can be dangerous.

The benefits of permissive hypercapnia include improved oxygenation, neuroprotection, reduced oxidative stress, and lung protection, while the risks include increased intracranial pressure, encephalopathy, increased pulmonary vascular resistance, and severe respiratory acidosis.

Finally, it highlights the importance of monitoring parameters such as pH, PaCO₂, oxygen saturation, blood pressure, and electrocardiogram in patients under this strategy. Likewise, permissive hypercapnia is beneficial in the management of ARDS, COPD, acute lung injury, and in neurocritical patients, provided it is performed under strict clinical supervision.

KEY WORDS

Hypercapnia, permissive hypercapnia, hypocapnia, acid-base balance, mechanical ventilation.

DESARROLLO DEL TEMA

La hipercapnia, en términos generales, se define como la elevación de la presión parcial de dióxido de carbono (PaCO2) por encima de los 45mmHg.

Cabe destacar la importancia de la regulación del dióxido de carbono (CO2) en el organismo, puesto que interviene en el mantenimiento del equilibrio ácido-base, en el control respiratorio, en el transporte de oxígeno a nivel celular, así como en la homeostasis del medio interno¹.

1. Equilibrio ácido-base: la combinación de CO2 con agua da lugar a la formación de ácido carbónico que a su vez puede disociarse en iones hidrógeno y bicarbonato. De esta forma, el organismo es capaz de mantener el pH sanguíneo en rango estrecho que permite un adecuado funcionamiento enzimático^1,2.
2. Control respiratorio: la concentración de CO2 en el organismo supone un estímulo primordial para la respiración. Cuando los niveles de CO2 aumentan, el organismo comienza a aumentar la frecuencia y la profundidad respiratoria para eliminar más CO2. Por otra parte, cuando los niveles de CO2 disminuyen en el organismo, también lo hace la frecuencia respiratoria para tratar de retener más CO2.
3. Transporte de oxígeno: la concentración de CO2 está estrechamente vinculada a la curva de disociación de la hemoglobina, es lo que se denomina como efecto Bohr. De forma que cuando aumenta la concentración de CO2 en el organismo, la curva de disociación de la hemoglobina se desplaza hacia la derecha lo que implica una menor afinidad de la hemoglobina en su unión con el oxígeno.
4. Homeostasis: una regulación adecuada del medio interno es fundamental para el funcionamiento celular óptimo².

HISTORIA:

El término hipercapnia permisiva fue acuñado por primera vez por Luciano Gattinoti en la década de los 80. Cabe destacar que este término surge en el contexto de la dificultad y las restricciones que supone la ventilación mecánica en pacientes con enfermedades pulmonares tales como el distrés respiratorio o la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC)³.

Así mismo, Samuel Shem en su libro “50 Years Lost in Medical Advance” realiza una crítica al manejo tradicional de la ventilación mecánica en el que el principal objetivo es mantener los niveles de CO2 en sangre dentro de un rango de normalidad. Esto en muchas ocasiones lleva a los anestesiólogos a utilizar volúmenes corrientes y presiones de ventilación demasiado altos que pueden causar daño adicional a los pacientes, sobre todo a aquellos con enfermedades pulmonares graves⁴.

Sin embargo, la hipercapnia permisiva defiende los beneficios de mantener unos niveles de PCO2 ligeramente superiores al rango de normalidad, utilizando volúmenes corrientes y presiones más bajos frente a los daños pulmonares que podría causar una ventilación mecánica más agresiva².

DEFINICIÓN:

Se define la hipercapnia permisiva como una estrategia de manejo clínico en la que se permite de manera controlada mantener unos niveles de PaCO2 más altos de lo normal. Como ya se ha comentado previamente, surge como un intento para minimizar el daño intrínseco que supone a la utilización de la ventilación mecánica¹.

La hipercapnia permisiva tiene mucha relevancia clínica puesto que permite una mayor protección pulmonar, una mejora de la oxigenación, así como un efecto antiinflamatorio²:

1. Protección pulmonar: se reduce el riesgo de lesión pulmonar inducida por ventilación mecánica puesto que se utilizan presiones menores.
2. Mejora de la oxigenación: se reduce el shunt intrapulmonar (paso de sangre no oxigenada a la circulación arterial) gracias a la utilización de volúmenes corrientes menores.
3. Efecto antiinflamatorio: permite una mayor reducción del daño pulmonar producido.

HIPERCAPNIA NO INTENCIONAL:

No obstante, se debe tener en cuenta que existen diversas situaciones en las que se produce una hipercapnia no intencional²:

1. Enfermedades pulmonares: en tales enfermedades como EPOC, el asma severo, o la fibrosis pulmonares se produce una ineficiencia a la hora de eliminar el CO2 por lo que este tiende a acumularse.
2. Depresión del sistema respiratorio: existen ciertos fármacos como los opioides que son capaces de actuar sobre el centro de control respiratorio, disminuyendo la frecuencia respiratoria y, por tanto, la eliminación de CO2.
3. Alteraciones neuromusculares: en patologías como la esclerosis lateral amiotrófica que afectan de manera directa o indirecta a los músculos que controlan la respiración, sino se produce una respiración adecuada se puede llegar a producir una disminución en la eliminación del CO2.
4. Obstrucción de la vía aérea: cuando se produce una obstrucción de la vía aérea, por ejemplo por un cuerpo extraño o una neoplasia, se puede producir igualmente una retención de CO2.

La hipercapnia no intencional puede ser potencialmente mortal si se llega a producir, por ejemplo, una acidosis respiratoria severa³.

PRINCIPIOS FISIOLÓGICOS:

La hipercapnia permisiva produce un aumento de la ventilación a nivel alveolar así como una disminución en la formación de edema pulmonar. Igualmente, permite reducir el número de las lesiones pulmonares puesto que el CO2 actúa sobre el factor nuclear kappa que, a su vez, impide la traslocación de la enzima p65 y, por tanto, se reduce la inflamación.

Por otro lado, a nivel cardíaco se puede llegar a producir una reducción de la contractilidad cardíaca; se debe tener en cuenta a la hora del manejo de paciente con cardiopatías establecidas ya conocidas.

Cabe destacar el efecto antiinflamatorio de esta estrategia puesto que existe una reducción de interleucinas (TNF-alfa, IL-5 e IL-6), una inhibición de neutrófilos y de la fagocitosis puesto que se reduce la adherencia de los neutrófilos al endotelio en las células endoteliales pulmonares.

Por último, hay una atenuación de la apoptosis. El CO2 inhibe la acción de la enzima ADAM-17, por lo que la vía p44/p42 MAPK no se activa y se produce una disminución de la apoptosis celular¹.

BENEFICIOS VERSUS RIESGOS:

Los beneficios de la hipercapnia permisiva son los siguientes⁵:

• Mejora la oxigenación: produce vasodilatación sanguínea y, consecuentemente, se produce un aumento del flujo sanguíneo y una optimización de la distribución del flujo de aire en los pulmones.
• Neuroprotección: aumenta el flujo sanguíneo cerebral, se produce una mejoría de la perfusión cerebral.
• Reducción del estrés oxidativo: evitar la sobredistensión alveolar y el trauma asociado.
• Mejora del metabolismo energético.
• Protección pulmonar: se evita el daño inducido por el uso de ventilación mecánica.
• Favorece la vasodilatación coronaria.
• Efecto antiinflamatorio.

Por otro lado, los principales riesgos de la hipercapnia permisiva consisten en⁵:

• Aumento de la presión intracraneal: si aumenta demasiado el flujo sanguíneo cerebral se puede llegar a producir un aumento de la presión intracraneal.
• Riesgo de encefalopatía hipoxémico-isquémica: en los casos en los que se induzca una hipercapnia demasiado pronunciada y dilatada en el tiempo.
• Aumento de la resistencia vascular pulmonar.
• Aumento del gasto cardíaco.
• Aumento de la frecuencia cardíaca.
• Acidosis respiratoria severa.

EFECTOS PERJUDICIALES DE LA HIPOCAPNIA:

La hipocapnia se define como la disminución de los niveles de PCO2 en sangre y puede inducirse en numerosas situaciones tales como la hiperventilación, el dolor, la ansiedad o incluso como efecto adverso de algunos fármacos. Se debe tener en cuenta que esta situación puede inducir a otras potencialmente graves y mortales⁶.

Los principales efectos perjudiciales de la hipocapnia son^5,6:

1. Vasoconstricción cerebral: se produce una vasoconstricción de los vasos sanguíneos del cerebro lo que produce una disminución del flujo sanguíneo pudiendo llegar a producir síntomas como la confusión, la desorientación, el síncope o incluso convulsiones.
2. Desequilibrio electrolítico: se reducen los niveles de calcio y fosfato en sangre produciendo síntomas como entumecimiento y hormigueo en las zonas distales de las extremidades e incluso alrededor de la boca. Igualmente, se pueden producir espasmos musculares o tetania.
3. Arritmias.
4. Disminución de la liberación de oxígeno en los tejidos: se produce un aumento de la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno por lo que se reduce la liberación de este oxígeno en los tejidos.
5. Impacto en el control de la respiración: puede dar lugar a hiperventilación crónica.
6. Efectos gastrointestinales: náuseas, vómitos, dolor.

APLICACIONES CLÍNICAS

Aunque la hipercapnia permisiva puede resultar beneficiosa en la mayoría de los casos, se ha demostrado diversos casos en los que su implementación resultaría particularmente ventajosa¹:

1. Síndrome de Distrés Respiratorio Agudo, EPOC, lesión pulmonar aguda e intubación prolongada: mantener unos niveles moderados de PCO2 permite utilizar volúmenes corrientes más bajos, así como presiones menos agresivas durante la ventilación mecánica.
2. Neurocríticos: la hipercapnia permisiva produce un aumento del flujo sanguíneo cerebral y mejora la perfusión cerebral.
3. Cirugía cardiotorácica: la hipercapnia permisiva reduce el estrés oxidativo.

MONITORIZACIÓN: PARÁMETROS CLAVE:

La monitorización de los pacientes bajo hipercapnia permisiva resulta primordial para garantizar su seguridad, así como para evaluar dicha estrategia de manejo respiratorio⁵.

Algunos parámetros clave son⁶:

• pH: permite una evaluación del equilibrio ácido-base y permite prevenir la acidosis respiratoria.
• PCO2: es el parámetro de mayor interés.
• Saturación de oxígeno venosa y arterial: permite prevenir la hipoxemia.
• Oxígenación tisular: técnicas como la oximetría de pulso regional y los niveles de lactato procuran información sobre el estado de perfusión de los tejidos.
• Presión arterial: niveles muy elevados de CO2 inducen a vasodilatación arterial, esto puede llegar a producir hipotensión arterial.
• Electrocardiograma: permite detectar la aparición de arritmias.
• Temperatura corporal.

BIBLIOGRAFÍA

1. Amilkar Almanza-Hurtado, Camilo Polanco Guerra, María Cristina Martínez-ávila, Diana Borré-Naranjo, Tomás Rodríguez-Yanez, Carmelo Dueñas-Catell. “Hypercapnia from Physiology to Practice”, Intentional Journal of Clinical Practice, 2022.
2. Charles G. Durbin. What do we know About Permissive Hypercapnia?, Relias Media, 2000.
3. Bigatello LM, Patroniti N, Sangalli F. Permissive hypercapnia. Curr Opin Crit Care. 2001 Feb;7(1):34-40. doi: 10.1097/00075198-200102000-00006. PMID: 11373509.
4. Lewis S. Coleman. 50 Years Lost in Medical Advance. The discovery of Hans Selye’s stress mechanism. USA, 2021. ISBN: 978-0-578-82260-0.
5. Kalfon P, Rao GS, Gallart L, Puybasset L, Coriat P, Rouby JJ. Permissive hypercapnia with and without expiratory washout in patients with severe acute respiratory distress syndrome. Anesthesiology. 1997 Jul;87(1):6-17; discussion 25A-26A. doi: 10.1097/00000542-199707000-00003. PMID: 9232129.
6. Rogovik A, Goldman R. Permissive hypercapnia. Emerg Med Clin North Am. 2008 Nov;26(4):941-52, viii-ix. doi: 10.1016/j.emc.2008.08.002. PMID: 19059093.