Este documento describe los procesos de difusión y transporte de gases oxígeno y dióxido de carbono en el cuerpo humano. Explica que el oxígeno se difunde desde los pulmones a la sangre y luego es transportado a las células, mientras que el dióxido de carbono se difunde de las células a la sangre y es transportado a los pulmones para ser exhalado. También describe cómo la hemoglobina transporta el oxígeno en la sangre y cómo factores como el pH y la presión parcial de dióx

1. Difusión y transporte de gases

2. Qué es la respiración? Intercambio de gases (O2, CO2) entre las células y la atmósfera. Puede dividirse en Externa: Intercambio de gases (O2/CO2) a nivel pulmonar Interna: Transporte de gases en la sangre Respiración celular Intercambio tisular

3. El aparato respiratorio participa además en otras funciones: Regulación ácido/base Regulación de la temperatura corporal Excreción de compuestos (ej, cuerpos cetónicos) Conversión de angiotensina I en ang. II (ECA)

4. Aparato Respiratorio Constituido por: Vías aéreas Pulmones En Cabeza y Cuello los órganos del Aparato Respiratorio son: Vías aéreas (Fosas nasales, Faringe, Laringe y una parte de la Tráquea)

5. VÍAS AÉREAS: Fosas Nasales

6. Víasaéreas Via aérea de conducción Zona de intercambio

7. Zona Respiratoria 3000 ml Generaciones finales de la víaaérea Bronquíolosrespiratorios Conductosalveolares Alvéolos.

8. Se puede considerar que en la respiración hay 4 pasos o etapas: Mecánica respiratoria Difusión de gases Transporte de oxígeno y CO 2 por la sangre Control y regulación de la respiración.

9. 1. Ventilación Proceso por el cual los pulmones renuevan el aire de los alvéolos Inspiración Espiración La Inspiraciónesnormalmenteactiva La Espiraciónesnormalmentepasiva

10. Difusión y Transporte de O2 y CO2 Objetivos de aprendizaje Comprender los procesos básicos involucrados en la difusión y transporte de O2 y CO2 Conocer las características de la curva de saturación de la hemoglobina

11. Bibliografía: Dvorkin, Cardinali: bases fisiológicas de la práctica médica. West: fisiología respiratoria.

12. Necesidad de oxígeno Las células necesitan energía contenida en los alimentos. Para ser liberada se necesita oxígeno La energía se utiliza como ATP Metabolismo aeróbico: 38 ATP por mol de glucosa. Metabolismo anaeróbico: menos eficiente, produce ácido láctico.

13. Tolerancia a la falta de oxígeno: -Mínima para las neuronas: 4 MINUTOS -Intermedia para el corazón -Más larga para el hígado y el tejido adiposo Las reservas de oxígeno del organismo son casi NULAS -Por lo tanto: el hombre necesita incorporar oxígeno de la atmósfera en forma continua Las necesidades de oxígeno son cambiantes REPOSO : 250 ml/min EJERCICIO : 4.000 ml/min

14. Propiedades de los gases Un gas contiene moléculas en movimiento que ejercen presión y generan calor o temperatura. la presión del gas está determinada por la frecuencia de movimiento de las moléculas contra una superficie. Se expresa en mmHg o en Torr (1 mmHg = 1Torr) La presión del aire a nivel del mar es igual a 760 mmHg = 1 atmósfera

15. El Volumen (V) es el espacio ocupado por un gas. El gas es compresible y su volumen estará determinado por el espacio ocupado Si un gas se comprime, su presión aumenta y su volumen disminuye (Ley de Boyle) (fisiológicamente ocurre en la espiración)

16. Aire inspirado: mezcla de gases que ejercen presión (atmosférica: 760 mmm Hg a nivel del mar) proporción de gases: nitrógeno 78 %; oxígeno 21 % y CO2 y gases raros: 1 %

17. Ley de Dalton la suma de las presiones parciales de los gases será igual a la presión atmosférica (PA) PA = PN2 + PO2 + PH2O + PCO2

18. Presión parcial de un gas Pp = P Atmosférica x concentración fraccional del gas / 100 PO2: 21 x 760/100 = 160 mm Hg

19. Tarea para la próxima clase: calcular la presión parcial de oxígeno (PO2) * A 713 mm hg de presión (aire humidificado)* A 5000 metros por encima del nivel del mar, en la que la presión atmosférica es de 405 mm hg

20. VARIACIONES DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA CON LA ALTURA A medida que ascendemos por encima del nivel del mar la PA desciende. A 5000 m por encima del nivel del mar: La PA es de 405 mm Hg, pero el porcentaje de oxígeno sigue siendo 21 % entonces lo que cambia es la PO2:

21. PRESION (mmHg) A DIFERENTES ALTITUDES metros PB PO2 0 760 149 500 715 141 1000 596 125 3000 463 97 6000 354 74 8000 268 56

22. Cascada del oxígeno Vía aérea mitocondria

23. Presión de vapor de agua

24. SIMBOLOS STANDARD EN FISIOLOGIA RESPIRATORIA

25. Símbolos Primarios standard(designan la variable a medir) P = presión V = volumen (gas) Q = volumen (o cantidad de sangre) C = contenido F = concentración fraccional S = saturación

26. Símbolos secundarios standard(Designan el sitio donde fue medido el primer símbolo) I = Aireinspirado E = aireespirado A = gas alveolar a = sangre arterial v = sangrevenosa c = sangrecapilar T = gas tidal (airecorriente) D = espaciomuerto

27. Símbolos Terciarios Designan los gases respiratorios Generalmente O2, CO2 Ej: PAO2: presión alveolar de oxígeno PaO2: presión arterial de oxígeno PvO2: presiónvenosa de oxígeno

29. Las fuerzas que se oponen a ello (mecánica resp.)

30. La modificación de los gases desde el aire al alvéoloAhora: estudiaremos la difusión de gases a nivel alveolar…

31. En el aparato respiratorio los gases difunden por gradiente de presión parcial

33. Difusión de gases: ley de Fick.

34. El área de difusión: es muy amplia: ~ 50-100 m2 El espesor es pequeño: <1 µm

35. DIFUSION Y TRANSFERENCIA DE GASES - Diferencia de Pp de los gases entre alvéolo y capilar - Tiempo de contacto aire-sangre: en reposo: 0,75 seg. (reposo) y 0.30 seg. (ejercicio) - La Hb se satura en 0, 25 seg

40. Difusión de oxígeno Gradiente de presión parcial inicial: PAO2 – Pa O2= 104 mm Hg – 40 mm Hg= 64 mm Hg. Saturación de la Hb con oxígeno: 0.25 seg,

41. La oferta de oxígeno a lostejido depende de: La cantidad de oxígeno que entra a los pulmones Difusión gaseosa pulmonar adecuada Flujo sanguíneo tisular: depende del gastocardíaco y de la resistencia del lecho vascular del tejido. Capacidad de la sangre para transportarlo.

42. Transporte de oxígeno Disuelto (3 %) Combinado con la hemoglobina (97 %)

43. Transporte de O2 disuelto: LEY DE HENRY 0.003 ml O2 /100 ml / 1 mm Hg Si PO2 = 100 mm Hg [O2] = 0.003 x 100 = 0.3 ml/100 ml = 0.3 vol%

44. Transporte de O2en la Hb Hb se combina con 4 moléculas de oxígeno 2 formas: Oxihemoglobina y Desoxihemoglobina Forma de transporte muy eficiente

45. Capacidad de Oxígeno de la Hb máxima cantidad de oxígeno que se combina con Hb por cada 100 ml de sangre. Se mide en ml %, volumen % o ml/100 ml de sangre. Depende de la concentración de Hb

47. 1 g de Hb se combina con 1.34 ml O2 (VN)

48. Capacidad de Hb = gramos de Hb% x 1.3415 x 1.34= 20.1ml O2 /100 ml

49. Tarea para la casa: Calcular la capacidad de la Hb para una concentración de 10 gramos % y de 8 gramos %.

50. Contenido de oxígeno Es la cantidad de oxígeno contenido en un 100 ml de sangre. VN: sangre arterial: 19.7 vol % sangre venosa: 14.7 vol %

52. % de Saturación de la Hb por el O2 Es el % o grado de ocupación de grupos Hem unidos a O2. Sat = Contenido de O2 en la Hb x 100 Capacidad de O2 Sat. arterial = 97% PaO2 = 100mmHg Sat. venosa = 75% Pv02 = 40mmHg

53. Saturación de la Hb Sangre arterial: Contenido: 19.5x 100 = 97 % Capacidad 20.1 Sangre venosa: Contenido: 14.5x 100 = 72 % Capacidad 20.1

54. La saturación depende de La “fuerza” que ejerce el oxígeno para combinarse con la Hb (PO2). Del grado de afinidad de la Hb por el gas

55. RELACION ENTRE SAO2 Y CONTENIDO O2 Capacidad O2 = Hb (g) x 1,34 ml O2 = 10 x 1,34 = 13,4ml % Contenido O2 = Capacidad x SaO2 = 13,4 x 95% = 12,7ml %

56. RELACION ENTRE SAO2 Y CONTENIDO O2 Una SaO2 normal no significa necesariamente una oxigenación normal El contenido puede estar bajo en anemia, intoxicación por CO, cianuro, anilinas.

57. Curva de disociación de la hemoglobina

58. Afinidad de la hemoglobina por oxígeno Un indicador útil del estado de la curva es la P50, que es la PO2 en la cual la Hb está saturada al 50 % con O2. P 50: valor normal: 26 a 28 mm Hg Cuanto mayor es la P50, la afinidad de la Hb por el O2 será menor. (fisiológicamente: ejercicio)

59. Curva de disociación de la hemoglobina P 50

60. Factores que modifican la afinidad de la Hboxigenada La concentración de iones hidrógeno, [H+] La PCO2 La Temperatura [2,3-DPG]

61. Curva de Disociación de la Hb O2 La curva se desplaza a la derecha cuando:  T°,  PCO2,  [H+] y  2-3-DPG Cuando la curva está desplazada a la derecha, disminuye su afinidad por el O2y lo libera. Ocurre en los tejidos. En los pulmones ocurre lo contrario.

62. Efecto Bohr El incremento de ácidos o CO2disminuye el pH del plasma y mueve la curva de disociación de la Hbhacia la derecha. La liberación de oxígeno por la hemoglobina a los tejidos aumenta cuando: baja el pH y aumenta la PCO2

63. Coeficiente de utilización La fracción de Hb. que cede su O2 a los tejidos cuando la sangre pasa por los tejidos en reposo: aproximadamente 25 %. Durante el ejercicio intenso: 75 %

65. Diferencia a-v de O2 CaO2 - CvO2 CaO2 = 20 vol%;CvO2 = 15 vol% CaO2 - CvO2 = 5 vol% =50 ml O2 / L 50 ml de O2pueden ser extraídos de 1L de sangrepara el metabolismotisular en reposo. O sea que en 5 L de sangre: 250 ml /minuto

67. Consumo de oxígeno (VO2) El rango normal de VO2 depende de la tasa metabólica basal y de actividad física. En reposo, es de 3 a 3.5 ml/kg/min.

68. En atletas entrenados: ejercicio intenso y prolongado, el VO2 puede llegar a 60 a 70 ml/kg/min.

69. Transporte y difusión de CO2

70. PCO2 ARTERIAL (PaCO2): 40 mm Hg PCO2 VENOSA (PvCO2): 45 mm Hg ELIMINACION DE CO: 200 mL/min.

71. Transporte de CO2

73. TRANSPORTE DE CO2 En el plasma: en tres formas: - Disuelto en el plasma 7 a 10 % - Formando compuestos carbaminicos con las proteínas del plasma y con la hemoglobina 23 a30 %: - Como anhídrido carbónico 60 a 70 %.

78. Tampona el CO2 e indirectamente evita mayor acidificación de la sangre.

79. Favorece: Toma de CO2 en los capilares y su eliminación en los pulmones.

80. Cantidad de CO2 transportado a los pulmones: En situación de reposo, 100 ml de sangre venosa contienen 52 ml de CO2 de los cuales sólo libera 4 ml por minuto. Si el volumen minuto es de 5.000ml/min, se liberan 200 ml/minuto de CO2 en los pulmones.