Modelado de las capacidades de difusión de oxígeno en pulmón y músculo desde el nivel del mar hasta el Monte Everest

Por qué importa respirar a alturas extremas

Imagínese esprintando por una pendiente pronunciada mientras el aire se vuelve más tenue con cada paso. Los montañistas, los deportistas de resistencia e incluso las personas con enfermedades cardíacas o pulmonares enfrentan una versión de este desafío: ¿qué tan bien pueden sus cuerpos trasladar el oxígeno del aire a los músculos que trabajan cuando el oxígeno escasea? Este estudio utiliza un modelo matemático, alimentado con un siglo de datos de expediciones a gran altitud, para explorar con qué eficacia nuestros pulmones y músculos pueden absorber oxígeno desde el nivel del mar hasta la cima del Monte Everest.

Siguiendo el oxígeno desde el aire hasta el músculo

Para entender el rendimiento en altura, los científicos siguen una «cascada de oxígeno»: el viaje paso a paso del oxígeno desde el aire inhalado, a través de los pulmones y la sangre, y finalmente hasta las células musculares donde alimenta la producción de energía. Dos pasos críticos pero difíciles de medir son la facilidad con la que el oxígeno difunde a través de la barrera aire‑sangre del pulmón (capacidad de difusión pulmonar) y desde los pequeños vasos sanguíneos hacia las fibras musculares (capacidad de difusión muscular). Las mediciones directas en gran altitud y durante ejercicio máximo son poco frecuentes, por lo que los autores recurrieron al modelado, basándose en ecuaciones fisiológicas clásicas que equilibran cuánto oxígeno transporta la sangre y qué tan rápido puede moverse a través de los tejidos.

Construyendo un ascenso virtual al Everest

Los investigadores compilaron datos de ejercicio de esfuerzo máximo de muchos estudios realizados en altitudes que van desde el nivel del mar hasta cerca de la cima del Everest, incluyendo experimentos famosos como la Operación Everest II. Estos conjuntos de datos incluían consumo de oxígeno, gasto cardíaco, niveles de oxígeno en sangre y concentración de hemoglobina. Luego usaron ajustes estadísticos para predecir cómo cambia cada una de estas variables cada 250 metros de ganancia de altitud. Con estas entradas, un método numérico iterativo resolvió ecuaciones de balance de masa a lo largo de los capilares pulmonares y musculares, estimando cuán grandes deben ser las capacidades de difusión de pulmones y músculos para igualar el uso observado de oxígeno en cada paso virtual de altitud.

Cómo se adaptan pulmones y músculos a medida que el aire se adelgaza

El modelo reveló un patrón llamativo. A medida que aumenta la altitud, la capacidad pulmonar de difundir oxígeno no se limita a disminuir. En cambio, la capacidad de difusión pulmonar aumenta desde el nivel del mar hasta aproximadamente 5.500 metros —alrededor de la altitud más alta de asentamientos humanos permanentes— antes de volver a caer hacia la cumbre del Everest. Incluso en la cima, sin embargo, los pulmones parecen filtrar oxígeno mejor que al nivel del mar. En contraste, la capacidad de difusión muscular alcanza su pico antes, alrededor de 3.500 metros, y luego cae de forma constante. A la altura del Everest, se predice que la capacidad de difusión muscular es menor que al nivel del mar. Estas curvas «en U invertida» sugieren que tanto los pulmones como los músculos poseen una reserva de difusión, pero la reserva muscular se agota a una altitud menor que la reserva pulmonar.

Qué moldea estas reservas ocultas

Para ver qué factores importan más, el equipo probó cuán sensibles eran las estimaciones de difusión a pequeños cambios en entradas clave como el flujo sanguíneo, la presión de oxígeno en pulmones y arterias, los niveles venosos de oxígeno y la hemoglobina. La capacidad de difusión pulmonar estuvo fuertemente influida por la presión de oxígeno en los sacos alveolares y en la sangre arterial, especialmente a muy alta altitud, lo que refuerza la idea de que el intercambio gaseoso en los pulmones se vuelve cada vez más crítico a medida que el aire se adelgaza. La capacidad de difusión muscular estuvo más afectada por la presión de oxígeno en la sangre venosa y por cuánto oxígeno quedaba disponible para impulsar el movimiento hacia las mitocondrias, las centrales energéticas de la célula. El modelo también mostró que las suposiciones sobre la diminuta presión de oxígeno dentro de las mitocondrias y sobre la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno pueden desplazar los valores absolutos y la altitud en la que ocurren los picos, pero no cambian el patrón general.

Límites, aplicaciones y relevancia en el mundo real

Dado que el estudio es una reconstrucción teórica basada en muchas expediciones diferentes y principalmente en participantes varones, sus cifras exactas deben considerarse estimaciones más que mediciones precisas. El modelo también simplifica detalles locales como la temperatura, la acidez y el flujo sanguíneo desigual, todos los cuales pueden afectar la transferencia de oxígeno. No obstante, ofrece una imagen unificada de cómo podrían cambiar la difusión en pulmones y músculos desde el nivel del mar hasta altitudes extremas. Clínicamente, enfoques similares —usando pruebas de ejercicio básicas, análisis de sangre y medidas cardíacas simples— podrían ayudar a los médicos a estimar si la limitación al ejercicio de un paciente proviene más del bombeo y la entrega de oxígeno o de su difusión hacia los tejidos.

Qué significa esto en términos cotidianos

Para el lector general, la conclusión es que el cuerpo inicialmente combate el aire tenue mejorando la capacidad de los pulmones y los músculos para extraer oxígeno de la sangre, pero esta estrategia tiene límites. Hasta altitudes moderadas y altas, tanto pulmones como músculos pueden aumentar su capacidad de difusión, creando una «reserva» útil. Más allá de eso, especialmente cerca de la altitud del Everest, los músculos parecen chocar contra un límite: incluso si los pulmones siguen funcionando relativamente bien, el oxígeno tiene dificultades para dar el salto final hacia las fibras que trabajan. Este desequilibrio ayuda a explicar por qué la altitud extrema resulta tan extenuante y por qué el rendimiento cae tan bruscamente, y sugiere que proteger o mejorar la difusión de oxígeno en el músculo podría ser clave para montañistas, deportistas y algunos pacientes que afrontan condiciones de bajo oxígeno.

Cita: Bourdillon, N., Manferdelli, G., Raberin, A. et al. Modelling lung and muscle oxygen diffusion capacities from sea-level to Mount Everest. Sci Rep 16, 7817 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32441-9

Palabras clave: fisiología de gran altitud, transporte de oxígeno, difusión pulmonar, oxigenación muscular, Monte Everest