1

BLOC 4: SISTEMA RESPIRATORI

TEMA 1: Introducció a la fisiologia respiratòria

1.1. Organització funcional de l’aparell respiratori La principal funció del sistema respiratori NO és fer arribar l’aire als pulmons sinó aconseguir que totes les cèl·lules de l’organisme tinguin O2. En els organismes unicel·lulars l’O2 entra per difusió simple; mentre que en els organismes pluricel·lulars l’O2 no pot passar a totes les cèl·lules per difusió simple i ho fa a través de la sang (de la sang a cada cèl·lula individual si que ho fa per difusió simple).

organisme unicel·lular organisme pluricel·lular L’O2 és captat de l’exterior pels pulmons � va al cor per la circulació pulmonar � passa a la circulació sistèmica � es consumeix en la combustió cel·lular (sobretot mitocòndries) � es produeix CO2 � passa a la circulació sistèmica (retorn venós) � va al cor i passa a circulació pulmonar � arriba als pulmons i s’elimina a l’exterior.

El sistema respiratori és molt més que els pulmons. És tot allò que veiem a la imatge de l’esquerra. Comença al SNC (cervell) en concret als centres respiratoris que s’encarreguen, mitjançant nervis, de la contracció dels músculs de la respiració. L’entrada i sortida de l’aire es fa per un joc de pressions que necessita una caixa toràcica normal. Si aquesta està afectada, no es dóna una respiració correcta. L’O2 viatja per la sang pels hematies gràcies a l’Hb.

2

1.2. Funcions respiratòries Les funcions respiratòries són: ventilació, difusió, perfusió i distribució.

A partir de la divisió 17, és a dir del bronquíol terminal, comencem a trobar alvèols independents. La part final del sistema respiratori és l’ací alveolar (conjunt d’alvèols a la part final).

Irrigació i vies respiratòries als pulmons:

• Artèries � segmentàries • Bronquis � segmentaris • Bronquíols � segmentaris • Venes � no segmentàries (pels laterals)

L’intercanvi de gasos és fa mitjançant la barrera alveolocapil·lar perquè és molt fina (<1 µm).

Respiració tissular: aprofitament d’O2 a nivell cel·lular (mitocondrial sobretot). Respiració pulmonar: procés pel qual arriba l’aire als pulmons, es dóna l’intercanvi de gasos i s’elimina el CO2.

3

1.3. Funcions no respiratòries de la circulació pulmonar 1.3.1. Reservori sanguini És un reservori sanguini degut a 2 propietats:

• Sistema d’alta compliància: poca fibra muscular llisa i molta fibra elàstica (facilitat d’eixamplar-se)

• Pressió pleural negativa: es tendeix a absorbir per tal d’expandir-se Aquestes 2 propietats provoquen que el reservori sigui d’uns 500 mL � 10% volèmia. Aquest reservori serveix per mantenir la despesa cardíaca quan:

• Despesa cardíaca esquerre > retorn venós • És a dir, quan baixa CC entra en circulació aquest reservori pulmonar

1.3.2. Filtre Protegeix la circulació sistèmica de substàncies que puguin entrar a la circulació venosa. Aquestes substàncies queden atrapades als capil·lars pulmonars. Aquestes substàncies intruses poden ser per:

• Traumatismes • Mesures terapèutiques o diagnòstiques: cells grasses, cells canceroses, medul·la

òssia, coàguls, bombolles de gas, fibrina • Malalties: agregació de glòbuls vermells (anèmia falciforme), agregació de

plaquetes o leucòcits 1.3.3. Regulació del pH El pH normal en sang: 7,36-7,44. Es regula per l’equació de Henderson Hasselbach:

Es poden donar acidosis o alcalosis tant metabòliques com respiratòries. Exemples:

• Si respirem més ràpid � hi ha poc CO2 � es forma a expenses dels H+ que disminueixen (equació cap esquerra) � augmenta pH � alcalosis respiratòria

• Si respirem més lent (per malaltia) � s’acumula CO2 � es degrada per formar H+ que augmenten (equació dreta) � disminueix pH � acidosis respiratòria

1.3.4. Absorció de substàncies La superfície alveolar és molt gran � 50-100 m2. A nivell alveolar l’aire està en contacte amb la sang (barrera alveolocapil·lar < 1µm); això s’aprofita per l’absorció de substàncies � administració de fàrmacs per via respiratòria.

4

1.4. Funcions no respiratòries de l’aparell respiratori 1.4.1. Funcions metabòliques L’endoteli vascular s’encarrega de metabolitzar substàncies vasoactives. Aquestes substàncies si estan força temps poden ser nocives, l’endoteli vascular les elimina o les transforma per aprofitar-ho. Exemple: eix renina-angiotensina-aldosterona (l’enzim convertidor està als pulmons). Formació i alliberament de substàncies d’us local:

• Surfatant pulmonar: compost fosfolipídic creat pels neumòcits tipus II que disminueix la tensió superficial alveolar

• Histamina, enzims lisosomals, prostaglandines, leucotriens, neutròfils, factor químic eosinòfils, serotonina. Totes aquestes substàncies actuen:

o Anafilàxia, resposta broncoconstrictora, resposta immunològica inflamatòria, reflexos cardiovasculars

Formació i alliberament de substàncies d’us general:

• Bradiquina, histamina, serotonina, heparina, prostaglandines... 1.4.2. Funcions defensives

10000 L aire inspirat � 50-100 m2

• Contaminants: pols, fums, gasos, vapors, pol·len, microbis (bactèries, virus), agents químics, agents locals (asbest, sílice)

• Aspiracions: líquids, menjar, microorganismes • La possibilitat de contaminar-se de malalties per la respiració és molt alta:

o Molt contacte aire-sang (barrera alveolocapil·lar < 1µm) o Molt aire que passa al llarg del dia (10000 L/dia)

• Condicionament de l’aire: s’ha de posar a 37ºC i a 100% de h.r. tenim 160 cm2 per fer-ho. Estructures que intervenen:

o Mucosa nasal (sobretot), cornets nasals, nasofaringe, orofaringe • Olfacte:

o Tenim receptors olfactius a la part posterior de la cavitat nasal o “Sniff”: prevenció exposició (si una cosa olora malament la evitem)

• Filtració i eliminació de partícules segons el seu tamany: o > 15 µm: no entren o 10-15 µm: impactació tabic i cornets nasals o 5-10 µm: impactació NF, OF, tràquea i bronquis principals o 0,5-5 µm: sedimentació a arbre bronquial i alvèols � Molt perilloses o 0,1-0,5 µm: moviment Brownià exhalades 80%

5

• Reflexos via aèria; es caracteritzen per tancament glotis, augment pressió pleural, descompressió brusca i són:

o Tos: espiració boca o Esternut: espiració nasal o Tenen una velocitat de sortida de l’aire molt alta (150-200 km/h)

• Sistema mucociliar. Format per: o Cilis: tenim un epiteli ciliat a tot l’arbre respiratori excepte a la faringe i

el terç anterior de la cavitat nasal. Els cilis fan 600-900 moviments/min: o Moc: es secreta per glàndules submucoses i cells mucoses epitelis

bronquials • Tipus cel·lulars que intervenen en les funcions de defensa:

o Macròfags alveolars (90%): • Destrucció i eliminació • Migració partícules interstici (limfàtics, pleures) • Resposta immune

o Cells inflamatòries PMN (polimorfonucleades) (5%) o Teixit limfoide: Limfòcits T i Limfòcits B (5%)

1.5. Funcions especials de les vies respiratòries: Fonació La parla està composta per diverses parts:

• Fonació: o Aparell respiratori (laringe) o Centres nerviosos escorça cerebral (àrea de Broca i àrea de Wernicke) o Centres de control respiratori del tronc encefàlic

• Articulació: o Llavis, llengua i paladar tou o Fosses nassals i sins paranasals

• Ressonància: o Faringe i cavitat toràcica

6

TEMA 2: Mecànica de la ventilació

2.1. Definició de la mecànica de la ventilació

La P transpulmonar (o P de retracció elàstica) és la pressió que es fa sobre el propi pulmó i que permet que l’aire surti ja que es genera una pressió positiva a l’alvèol. La caixa toràcica tendeix a expandir-se mentre els pulmons tendeixen a retreure’s.A la zona de contacte entre caixa toràcica i pulmons, és a dir, l’espai pleural; es crea una pressió negativa � Ppleural. (-3/-5 cm H2O).

En repòs (no flux d’aire): Palveolar = Patm = 0 cm H2O (és un valor de referència, no vol dir que la pressió sigui nul·la; els cm H2O no són unitats del SI però s’utilitzen molt en medicina) Ppleural = -5 cm H2O (no hi ha pressió negativa, ens indica que està per sota del valor de referència; està sota la tensió extensiva de la caixa toràcica) Ptranspulmonar = 0 cm H2O - (-5 cm H2O) = 5 cm H2O � Equilibri final expiració Mecànica de la ventilació:

• Inspiració: contracció muscular � expansió tòrax (volum tòrax augmenta) � Ppleural disminueix (més sub-atmosfèrica encara) � PTM augmenta � expansió dels pulmons (augmenta volum pulmons) � Palveolar < Patm � flux d’entrada d’aire (0,5 L en 2 s) fins que Palveolar = Patm � final inspiració

• Espiració: relaxació muscular � volum tòrax disminueix � Ppleural torna al seu valor d’equilibri � PTM torna al seu valor d’equilibri � disminueix el volum dels pulmons � compressió aire alveolar: Palveolar > Patm � flux se sortida d’aire fins que Palveolar = Patm � final expiració

inspiració espiració

7

2.2. Moviments i músculs respiratoris Músculs principals:

• Diafragma: 70-80% • IC externs: 20-30%

Músculs accessoris:

• Inspiració: o IC externs + Esternocleidomastoidal + Escalens (anterior, mig i

posterior) + Pectoral major (aquest només en posició de trípode) • Espiració forçada (fenomen passiu; a no ser que sigui forçada):

o IC interns + M. paret abdominal (recte, oblic, transvers)

2.3. Variacions de pressió i de volum en la ventilació Ens interessa construir corbes que relacionen P i V en la ventilació per tal d’analitzar individus malalts:

• Mesurem la Ppleural mitjançant la Pesofàgica (introduïm sonda a l’esòfag) ja que Ppleural = Pesofàgica.

• La Palv no cal mesurar-la perquè sempre que fem aquestes proves l’individu no està deixant anar aire ni agafant-lo (Palv=0). Això implica que als gràfics posem Ppleural o Ptranspulmonar indistintament (únicament hem de posar la primera negativa i la segona positiva, però el valor absolut és el mateix).

• També mesurem els canvis de volum que es produeixen als pulmons. Encara és més important que el gràfic obtenir dades. El paràmetre utilitzat és la compliància o la distensibilitat que fan referència a la capacitat d’expansió del pulmó; és a dir, de l’increment de volum que es produeix al fer un canvi de pressió determinat. Fórmules:

8

2.4. Propietats elàstiques de l’aparell respiratori 2.4.1. Corba de pressió/volum Amb experiments com el de la imatges veiem:

• Inspiració: a mesura que la Ppleural es va fent més negativa el V va augmentant

• Espiració: al deixar d’aplicar la P (diafragma relaxat) el V retorna al punt inicial però per un altre recorregut

Li costa més tornar al punt inicial (espiració) que omplir-se (inspiració) degut a què:

• Inspiració � procés actiu • Espiració � procés passiu

En resum, per a una mateixa P, el V és diferent si el pulmó s’està omplint o buidant � corba d’histèresi. 2.4.2. Compliància/distensibilitat Factors que fan variar aquest paràmetre:

• Relació P/V (nivell d’aire als pulmons): o Volums grans � distensibilitat disminuïda (hem de fer més P) o Volums petits � distensibilitat augmentada (hem de fer menys P)

• Elasticitat: o Fibres elastina � molt extensibles o Fibres col·lagen � poc extensibles

• Edat i emfisema � augmenten distensibilitat • Fibrosi, atelèctasi i edema � disminueixen distensibilitat • Tensió superficial

Tensió superficial La tensió superficial són les forces que es produeixen entre molècules en diferents estats (aire vs. aigua). La formula primera part de la fórmula fa referència a l’alvèol normal (interstici-alvèol-aire) i la part en parèntesis a l’alvèol aïllat (aire-alvèol-aire). Aquesta equació ens diu que al incrementar la tensió superficial, s’incrementa la pressió que es fa cap a l’interior del sac alveolar amb la intenció de col·lapsar-lo (atelèctasi). També ens diu que com més petit sigui el radi, a igual tensió superficial, més tendència al col·lapse, en altres paraules els alvèols petits tendirien a buidar-se en els grans � atelèctasi alveolar que provocaria una disminució de la superfície d’intercanvi.

9

Per evitar això disposem del tensioactiu pulmonar (fosfolípid) que disminueix la tensió superficial sobretot en els alvèols de radi petit per fer que tots els alvèols tinguin la mateixa pressió i no es buidi cap. Mètode d’actuació:

• La part hidròfila (cap) del tensioactiu està a la barrera alveolocapil·lar i la hidròfoba (cua) cap a dins de l’alvèol

• Quan l’alvèol comença a buidar-se les cues del tensioactiu s’apropen i es repel·leixen elèctricament impedint que l’alvèol es continuï buidant

El tensioactiu també afecta a la corba P/V:

• Corba esquerra: si respiréssim suero no hi hauria gairebé tensió superficial (aigua-aigua)

• Corba dreta: si no tinguéssim tensioactiu es notaria molt més l’efecte de la tensió superficial al respirar (aire-aigua)

• La corba real (gràfic anterior) seria un intermig d’aquestes dues.

Avantatges fisiològics del surfactant:

• Disminueix la tensió superficial � augmenta distensibilitat � disminueix la força necessària per respirar � evita fatiga

• Estabilitza els alvèols � impedeix l’atelèctasi • Manté secs els alvèols: � disminueix tensió superficial � impedeix el descens

de la pressió hidrostàtica del teixit � impedeix la transsudació o Transsudació: pas de líquid del capil·lar pulmonar a l’alvèol (no ens

interessa perquè llavors cap menys oxigen) • Ajuda als macròfags a digerir bacteris (aquesta funció no està demostrada)

Compliància pulmonar

El punt d’equilibri (repòs) és diferent en els diversos elements:

• Pulmons: quan tenen un 15% d’aire al seu interior

• Caixa toràcica: quan els pulmons tenen un 70% d’aire al seu interior

• Pulmons + caixa toràcica: quan els pulmons tenen un 40% d’aire al seu interior

Definim com capacitat residual funcional l’aire que hi ha al pulmó en situació de repòs.

10

2.5. Resistències de l’aparell respiratori 2.5.1. Resistències elàstiques

Invertim una pressió transpulmonar en vèncer una resistència elàstica per tal d’obtenir un augment del volum pulmonar.

2.5.2. Resistències NO elàstiques (= R viscoses = RAW) Es divideixen bàsicament en 3:

• Resistència al flux aeri � 80-90% • Resistència tissular � 5-10% • Resistències inerts � 5-10%

Ens interessa que les Raw a nivell de l’alvèol sigui el més petit possible per permetre un bon intercanvi de gasos. El radi és el factor més important que determina Raw.

Perquè entri un flux d’aire determinat ha d’haver una diferència de pressió (alv-atm) perquè s’ha de superar la resistència de les vies aèries.

Resistències al flux aeri Les resistències es reparteixen per l’arbre respiratori de la següent manera en repòs:

• Nas, boca, faringe i tràquea: 50-60% • Bronquis lobars, segmentaris i

subsegmentaris: 30% • Bronquíols i elements < 2mm: 10-20%

Això s’explica perquè:

• A mesura que disminueix el radi � augmenta RAW individual

• A mesura que es van fent moltes bifurcacions � disminueix RAW total (resistències en paral·lel)

• A partir de la generació 5, l’efecte de les resistències en paral·lel és més fort que el de la disminució de radi � disminueix R

La resistència varia segons el tipus de flux:

• Flux laminar (esquerra) � R baixa • Flux mixt (dreta) � R mitja • Flux turbulent (mig) � R alta

11

El tipus de flux es determina a partir del Número de Reynolds: • Directament proporcional: flux d’aire, densitat gas • Inversament proporcional: viscositat gas, radi via aèria • No té dimensions (unitats) • En conductes rectes, llisos i rígids � flux turbulent si NR > 2000

Depenent del tipus de flux es compleix o no la Llei de Poiseuille:

• Flux laminar: Sí es compleix Poiseuille • Flux turbulent: No es compleix Poiseuille

Flux laminar Flux turbulent

Factors que determinen el diàmetre de la via aèria: • Volum pulmonar:

o Alts V � alta Felàstica parènquima � alt diàmetre via � baixa R o Baixos V � baixes Felàstica parènquima � baix diàmetre via � alta R o Conductància = 1/ RAW o Conductància específica (S GAW ) = 1/ RAW / Vpulmonar

• Pressió transmural: compressió dinàmica de les vies aèries � important en espiració

o Ptm = Pint – Pext o Pext = Ppleural � s’estén homogèniament per tot

el pulmó o Punt d’igual pressió: lloc on hi ha la mateixa P

dins que fora; tendiria a col·lapsar-se el tub però no ho fa degut a la presència de cartílag o múscul llis. Si no hi ha (emfisema) pot donar-se el col·lapse.

• Contracció múscul llis bronquial: o Receptors β adrenèrgics (β2):

� Agonistes � broncodilatació � Antagonistes � broncoconstricció

o Acetilcolina � broncoconstricció o PCO2

� broncoconstricció

• Densitat del gas espirat • Viscositat del gas espirat

12

2.5.3. Relacions P-V S’han de conèixer molt bé aquests valors!!!

2.5.4. Relacions Flux-Volum Ho veurem a la pràctica.

2.6. Treball respiratori El treball respiratori correspon a l’energia necessària per vèncer les R elàstiques i R no elàstiques. Equival a l’àrea que queda entre la P que hem de generar i el V que hi ha. Aquest treball es veu augmentat en malalties:

• Malalties obstructives � augmenta R no elàstica � augmenta treball inspiració (treball espiració es manté constant)

• Malalties restrictives � augmenta R elàstica � augmenta treball espiració (treball inspiració es manté constant)

13

W = P · V El treball és variable:

• Si augmenta freqüència respiratòria � augmenta treball viscós • Si augmenta volum tidal � augmenta treball elàstic

Cost energètic de la respiració:

• 5 % del consum O2 total de l’organisme

• Pot arribar al 30% si hiperventilació (exercici) • Està molt augmentat en cas de malalties pulmonars

14

TEMA 3: Ventilació pulmonar

3.1. Mètodes d’avaluació de la funció ventilatòria L’espirometria consisteix en un sistema compost per:

• Capsa plena d’aigua • Campana a la part superior de la

capsa � cambra d’aire • Tub des de la cambra d’aire al

pacient • Aparell registrador de canvis en la

campana

El pacient ha de respirar normal, fer una inspiració màxima seguida d’una espiració màxima i continuar respirant normal. A partir de les dades obtingudes hem de crear un gràfic V-t:

• Pacient inspira � campana baixa � tira cap amunt el sistema � gràfic puja • Pacient espira � campana puja � tira cap avall el sistema � gràfic baixa

Amb l’espiròmetre només podem mesurar l’aire que podem mobilitzar. Tot i bufar al màxim sempre queda aire al pulmó i aquesta quantitat no és mesurable amb aquest sistema.

3.2. Volums pulmonars

• VT (volum tidal o volum corrent): volum d’aire intercanviat en una respiració normal en repòs � serveix per anar renovant l’aire

• IRV (volum reserva inspiratori): volum que va d’espiració normal a inspiració màxima

• ERV (volum reserva espiratori): volum que va d’inspiració normal a espiració màxima

• RV (volum residual): volum que no podem mesurar i que queda sempre al pulmó

3.3. Capacitats pulmonars

• CI (Capacitat de reserva inspiratòria) � CI = IRV + VT • CE (Capacitat de reserva espiratòria) � CE = ERV + VT • VC (Capacitat vital): aire que podem mobilitzar � VC = VT + IRV + ERV

15

• TLC (Capacitat pulmonar total): aire que hi ha als pulmons � TLC = VT + IRV + ERV + RV

• FRC (Capacitat residual funcional): aire que es té als pulmons en repòs � FRC = ERV + VR

3.4. Flux aeri pulmonar Anys més tard, es van fer estudis sobre la manera com l’individu mobilitza els volums respiratoris i es van determinar els següents paràmetres (l’aspecte del gràfic difereix en l’anterior degut a què fem anar més lent l’aparell enregistrador):

• FEV1: volum espirat forçat en 1 s

• IT = FEV 1/ VC • FEV1% = FEV1/ FVC

IT: Índex de Tiffereau � per calcular-lo s’han de fer 2 maniobres:

• Forçada (FEV1) i no forçada (VC) FEV1% � per calcular-lo només s’ha de fer una maniobra forçada (s’utilitza aquest):

• Forçada (FEV1) i (FVC � capacitat vital forçada) La diferència entre IT i FEV1% només és important en situació de malaltia degut a què al fer la maniobra forçada por donar-se el col·lapse en llocs de punts d’igual pressió (si no hi ha cartílag o múscul llis) i, per tant, en aquests casos FVC < VC � FEV1% > IT (quan en situacions de salut haurien de ser iguals).

3.5. Alteracions del patró ventilatori La relació dels paràmetres anteriors ens indicaran si hi ha o no trastorn respiratori:

• Trastorn obstructiu: dificultat en l’entrada i sortida d’aire • Trastorn restrictiu: disminució de tots els volums pulmonars • Trastorn mixt: combinació dels dos anteriors

T. obstructiu T. restrictiu T. mixt

FEV1 Disminuïda Disminuïda Molt disminuïda FVC Normal/Disminuïda Disminuïda Disminuïda

FEV1% Disminuïda Normal (70-80%) Disminuïda S’han de saber molt bé aquests paràmetres. Tot i això, segons aquesta taula només l’encertarem el 70-80% dels cops; el 20-30% restant ens equivoquem perquè necessitem conèixer VR i TLC. Per conèixer aquests valors hem de fer una calibració (amb una xeringa d’un V d’aire conegut mirem quant puja o baixa la línia i sabrem els cm/L).

16

3.6. Paràmetres: patró ventilatori vs. trastorn ventilatori 3.6.1. Paràmetres patró ventilatori Són paràmetres amb valors aproximats per tota la població. Paràmetres patró ventilatori:

• VT = 500-750 mL • FR = 10-15 respiracions/min • tinsp/tesp = 2-3

• VM = VT x FR = 5-8 L/min • VA = (VT – VD) x FR = 3,5-5 L/min

Notes: VM = volum que podem mobilitzar en 1 min. VA = ventilació alveolar (aire que arriba realment a l’alvèol). VD = Espai mort anatòmic (= 150 mL) (aire que es queda a la via de conducció i que no fa intercanvi de gasos). 3.6.2. Paràmetres trastorn ventilatori Són paràmetres amb valors molt diferents per a cada individu que depenen de:

• Sexe: homes tenen el pulmó més gran que dones • Alçada: com més alt, més gran el pulmó • Edat: com més jove, més capacitat • Raça: els blancs tenim més capacitat • Pes: si hi ha sobrepès, la capacitat disminueix

S’han de calcular els valors per a cada individu i es comparen amb taules que tenen en compte els 5 criteris. Paràmetres trastorn ventilatori:

• FVC • FEV1

• FEV1%

• RV • TLC

Depenent del tipus de trastorn veurem alterats uns paràmetres o uns altres:

T. Obstructiu T. Restrictiu Definició FEV1% TLC Gravetat FEV1 FVC

Definició: si el paràmetre està disminuït, tindrem un tipus de trastorn o un altre. Gravetat: com més disminuït estigui aquell paràmetre, més greu és el trastorn.

17

TEMA 4: Circulació pulmonar

4.1. Particularitats funcionals 4.1.1. Vasos pulmonars

És necessària una bona irrigació per tal del correcte intercanvi de gasos. Els vasos pulmonars formen la vasa publica pulmonis que s’encarrega únicament d’oxigenar l’aire (no de nutrir els propis pulmons). Els vasos pulmonars:

• Artèria pulmonar: surt del VD i porta sang no oxigenada als pulmons

• Venes pulmonars: desemboquen a l’AE i porten sang oxigenada al cor

Característiques dels vasos pulmonars:

• Gran xarxa de capil·lars (70 m2 o 40 vegades la superfície del cos) • Sistema de baixa P i d’alt flux (pq R és baixa) � permet l’intercanvi de gasos • Gruix de la membrana alveolocapil·lar: 0,6-1 µm • Branques arterials molt curtes i parets arterials primes (pq tenen poc múscul llis)

� provoca un augment de la distensibilitat i la capacitat de ser un reservori de sang (2/3 de la despesa cardíaca dreta)

• Venes curtes: distensibilitat similar a les venes sistèmiques 4.1.2. Vasos bronquials Els vasos bronquials venen de la circulació sistèmica (aorta, IC o mamàries internes) i formen la vasa privatis pulmonis que s’encarrega únicament de nutrir els pulmons (no d’oxigenar l’aire). Característiques dels vasos bronquials:

• Representen 1-2% del cabal cardíac • Irriguen els teixits pulmonars (nutrició) • Les vènules bronquials es buiden a les venes pulmonars:

o Provoca que el cabal cardíac esquerre sigui 1-2% superior al dret o Es barreja una mica de sang no oxigenada amb la sang oxigenada que va

als pulmons o Efecte Shunt

L’efecte Shunt consisteix en què un 5% de la sang total del cos mai passa pel pulmó (i per tant mai s’oxigena):

• Vènules bronquials � venes pulmonars: 1-2 % • Venes de la circulació coronària: 2-3 %

18

4.1.3. Limfàtics En el joc de pressions a nivell alveolar, pot haver-hi un mínim d’extravasació (pas de líquid dels capil·lars a l’interstici) que és recollit pels vasos limfàtics. Aquests vasos limfàtics tenen interès en casos de càncer: la propagació de les cells canceroses es fa per via limfàtica.

4.2. Característiques hemodinàmiques 4.2.1. Pressió intravascular

PAP: Sistòlica � 25 /// Diastòlica � 8 PCapP: 8-10 mmHg Pvenosa central: 10-12 mmHg La Pvc correspon a la pressió a la vena cava inferior abans d’entrar a l’AD. És un reflex de com pot estar funcionant el cor dret. Si la Pvc està augmentada vol dir que el cor dret no funciona bé.

4.2.2. Pressions extravasculars A nivell de capil·lars:

• Si la P alveolar és superior a la del vas � colapsabilitat capil·lar A nivell d’artèries i venes pulmonars grans:

• Els trobem a l’hili pulmonar • Estan sotmesos a canvis en la pressió pleural

o Inspiració: augmenta retorn venós � P pleural més negativa � vas es dilata � R disminueix � augmenta el flux

o Espiració: disminueix retorn venós � P pleural menys negativa � vas es contrau � R augmenta � disminueix el flux

4.2.3. Resistència vascular pulmonar (RVP) La RVP és similar a la RAW. Qsanguini = 6 L/min ∆P = PAPmitja – PAE = 15 – 5 = 10 mmHg

19

La RVP = 1,7 mmHg/L/min = 100 dina/seg/cm3 � 10 vegades inferior a la sistèmica. El fet que aquesta RVP sigui menor a la sistèmica és necessari pq la P de l’artèria pulmonar no sigui excessivament alta. És molt perillós que aquesta pressió augmenti molt � HTAP (HiperTensió Arterial Pulmonar) que és un signe de mort en poc temps. L’organisme té mecanismes que, quan una malaltia augmenta la P artèria pulmonar, poden disminuir moltíssim la RVP per tal d’atenuar aquest augment de P. Per altre banda, les malalties que augmenten la RVP són molt perjudicials pq provoquen un augment de la P artèria pulmonar. Mecanismes que disminueixen la RVP (quan hi ha HTAP) per atenuar la pujada de P:

• Si la pujada de P és baixa � Reclutament: tots els capil·lars adopten similar radi per tal de funcionar tots per iguals (en situació de normalitat hi ha alguns capil·lars gairebé ocluits que no s’utilitzen)

• Si la pujada de P és alta � Distensió: pq es doni és necessari primer el reclutament; consisteix en què alguns dels capil·lars augmenten de diàmetre per sobre del normal (el dibuix de distensió no és del tot correcte; els capil·lars petits haurien de tenir el tamany dels del dibuix de reclutament) Normal Reclutament Distensió

Altres factors que afecten a la RVP:

• Volum pulmonar (el que tenim als pulmons): o Alts volums � vasos no comprimits � RVP baixa o Baixos volums � vasos comprimits � RVP alta

• Acció d’agents sobre el múscul llis que rodeja els vasos: o Contracció del múscul llis � vasoconstricció:

� Serotonina, Histamina, Noradrenalina o Relaxació del múscul llis � vasodilatació:

� Antagonistes del Ca++, NO, O2, Acetilcolina, Isoprotenerol, Sidenafil (viagra), Bosestán � els 3 últims són els més efectius i s’utilitzen en tractament de HTAP

20

4.2.4. Distribució del flux sanguini La distribució del flux sanguini no és homogènia per tot el pulmó a causa de la gravetat:

• Base (part inferior): pressió hidrostàtica alta (22 mmHg) � vas molt dilatat � RVP baixa � flux alt

• Hili (part mitja): pressió hidrostàtica mitja (15 mmHg) � vas normal � RVP intermitja � flux intermig

• Àpex (part superior): pressió hidrostàtica baixa (4 mmHg) � vas poc dilatat � RVP alta � flux baix

Per aquesta manera de distribuir-se que té la sang es defineixen les Zones de West:

• Zona de West 1: PA > Pa > Pv � el capil·lar està col·lapsat i la sang no arriba a l’alvèol � zona de No fluxe (només en els casos d’hemorràgia severa)

• Zona de West 2: Pa > PA > Pv � la sang arriba al capil·lar però no pot sortir fins que no hi ha inspiració (PA baixa) � zona de fluxe variable

• Zona de West 3: Pa > Pv > PA � es permet sempre el pas de sang pel capil·lar � zona de fluxe constant

Nota: PA = P alveolar; Pa = P artèria pulmonar; Pv = P vena pulmonar

4.3. Regulació del flux sanguini pulmonar El que ens interessa aconseguir és que arribi sang i aire en mateixa proporció a la mateixa zona. 4.3.1. Control nerviós Fibres aferents i eferents d’origen:

• Simpàtic: augmenten rigidesa � vasoconstricció (Adrenalina / Noradrenalina) • Parasimpàtic: vasodilatació � només si hi ha hagut vasoconstricció prèvia

(acetilcolina) Aquestes fibres actuen sobre artèries (elàstiques > musculars > 30 µm) però no sobre venes i vènules pq no tenen innervació.

21

4.3.2. Control humeral (o hormonal)

• Adrenalina i noradrenalina � Receptors α i β � VC � augment RVP • Histamina � receptors H1 i H2 � VC � augment RVP

• Angiotensina II (es produeix a l’endoteli del capil·lar pulmonar) � acció directe sobre múscul llis � VC � augment RVP

• Acetilcolina � VD (només si hi ha VC prèvia) � disminueix RVP • NO � VD (és el més potent) � disminueix RVP

4.3.3. Mecanismes locals de control ���� vasoconstricció hipòxica La VC hipòxica és el mecanisme regulador més important del flux sanguini pulmonar. Consisteix en una VC dels capil·lars de les zones on hi ha alvèols que no reben oxigen (no ens interessa gastar sang en alvèols que no poden fer intercanvi de gasos; aquesta sang serà aprofitada i enviada a un alvèol que si tingui oxigen). La regulació de la VC hipòxica la fan els propis alvèols i capil·lars de la zona afectada. El que s’aconsegueix és que quant més oxigen hi hagi a l’alvèol, més flux arribi a aquest alvèol � afavorir intercanvi de gasos. Teories sobre com es produeix la VC hipòxica:

• Disminució síntesis NO (teoria més probable): el NO es sintetitza a les cells endotelials per la NO sintetasa; aquest enzim s’inhibeix quan la concentració de O2 és baixa. Si s’inhibeix � poc NO � VC hipòxica

• Alliberació d’endotelina (teoria força probable): la manca d’O2 a l’alvèol lesiona les cells endotelials que al trencar-se segreguen endotelina (agent VC). Si hi ha endotelina � VC hipòxica

• Histamina (acceptada fins fa 20 anys; gens probable): els mastòcits perivasculars detectaven poc O2 i alliberaven histamina (agent VC). Si hi ha histamina � VC hipòxica

• Efecte directe de la pròpia artèria (gens probable): l’artèria provoca la VC del capil·lar pulmonar.

L’objectiu de la VC hipòxica és mantenir una relació V/Q (flux d’aire / flux de sang) adequada. Aquest mecanisme també es dóna en alguns casos especials no fisiològics:

• Mal d’alçada: a grans altures l’oxigen als alvèols disminueix � VC hipòxica generalitzada. Si això passa durant molt temps � HTAP

• Efecte tabac: lesiona els cilis podent desenvolupar una MPOC (Malaltia Pulmonar Obstructiva Crònica) cosa que farà que els alvèols rebin menys oxigen � VC hipòxica generalitzada crònica � HTAP

22

4.4. Equilibri hídric pulmonar Hi ha unes forces (pressions) que poden predisposar un edema pulmonar. L’edema pulmonar consisteix en el pas de líquid del capil·lar pulmonar al pulmó (fragilitat epiteli alveolar) i és molt greu; si no s’actua ràpid pot matar l’individu en hores, però una ràpida actuació permet la cura. Les pressions que intervenen són:

• Pressió hidrostàtica capil·lar pulmonar: PHcap = 7 mmHg

• Pressió hidrostàtica líquid intersticial pulmonar: PHliq = -8 mmHg

• Pressió coloidosmòtica del capil·lar pulmonar: πcap = 28 mmHg

• Pressió coloidosmòtica del líquid intersticial: πliq = 14 mmHg El problema el tenim quan el líquid va del capil·lar a l’espai intersticial pq després passa directament a l’alvèol per difusió simple. Forces de sortida a l’espai intersticial: PHcap + PHliq + πliq = 7 + 8 + 14 = 29 mmHg

Forces d’entrada al capil·lar: πcap = 28 mmHg Forces sortida – Forces entrada = 29 – 28 = 1 mmHg � surt molt poc líquid a l’espai intersticial que pot ser recollit tot ell pels limfàtics i tornat a la circulació sistèmica. Possibles causes d’edema pulmonar:

• Insuficiència cardíaca esquerra (valvulopatia mitral): augmenta la P del capil·lar pulmonar � és la més freqüent (les altres causes són poc comuns)

• Lesió membrana alveolocapil·lar degut a infeccions per inhalació de tòxics • Origen neurogènic: provocat per malaltia neurològica • Disminució de síntesis de surfactant � fa més negativa la PHliq

• Disminució de proteïnes sanguínies � fa més baixa la πcap

4.5. Relació ventilació-perfusió Per efecte de la gravetat: les bases dels pulmons estan molt més perfoses i més ventilades que els àpexs pulmonars:

• Perfusió: explicat en apartat 4.2.4. • Ventilació: l’∆Ppleural no és el mateix en

base que àpex: o Base: ∆Ppleural = -1 – (-10) = +9

mmHg � més volum d’aire que arriba i se’n va

o Àpex: ∆Ppleural = -8 – (-10) = +2 mmHg � menys volum d’aire que arriba i se’n va

Important: no confondre el concepte de ventilació (volum d’aire que es mobilitza) amb quantitat d’aire que hi ha:

• Base: hi ha menys aire però es mobilitza molt més • Àpex: hi ha més aire però es mobilitza molt menys

23

TEMA 5: Intercanvi de gasos als pulmons

5.1. Vocabulari L’aire està compost per diferents gasos; el que més ens interessa és l’O2. Segons va avançant per les nostres vies respiratòries la seva pressió parcial rep diferents noms:

• PIO2: pressió parcial d’oxigen en l’aire inspirat

• PItO2: pressió parcial d’oxigen en l’aire inspirat traqueal (humidificat)

• PAO2: pressió parcial d’oxigen en l’aire alveolar. Té 2 destins: o La major part s’uneix a Hb � SaO2: saturació d’oxigen de l’Hb o Una petita part va dissolta en sang � PaO2: pressió parcial arterial

d’oxigen (l’oxigen unit a Hb no genera cap pressió) • PvO2: pressió parcial venosa d’oxigen

5.2. Aire inspirat L’aire que respirem és l’atmosfèric (atmosfera: capa de gasos que envolta el planeta sotmesa a una força gravitatòria que la reté al voltant d’aquest planeta). Propietats:

• Com menys alçada � més comprimit està l’aire � més aire hi ha � més oxigen disponible (a nivell del mar respirem millor que en l’alta muntanya)

• Composició aire: 79% N2 + 21% O2 + Altres gasos

• Els % sempre es mantenen; amb l’alçada disminueix la pressió total i, per tant, totes les pressions parcials � hi ha menys oxigen

• A nivell del mar: PT = 760 mmHg = 1 atm (100 mmHg = 13,3 kPa)

• Everest (màxima alçada): PT = 253 mmHg (mínima pressió a la Terra)

• Radiació solar: com més alçada � més radiació (no és que ens arribin més raigs sinó que l’aire rarificat actua de contrafiltre)

• Temperatura: com menys alçada � més alta • Pes m3 d’aire: com menys alçada � més pes (hi ha més densitat de partícules) • Si ens submergim, la P augmenta i ho fa en molta més proporció que si ens

enlairem els mateixos metres (pq aigua pesa més que aire)

24

Composició i pressions de l’aire inspirat Composició aire inspirat: Pressions parcials aire inspirat:

L’aire atmosfèric té poc vapor d’aigua (0,5%) i gairebé gens CO2 (0,04%).

5.3. Biofísica de pressions La pressió s’origina per l’impacte constant de les molècules en moviment contra una superfície � La pressió d’un gas que actua sobre les superfícies de les vies respiratòries o d’un alvèol és proporcional a la suma de les forces d’impacte de totes les molècules d’aquest gas que impacten sobre la superfície en un instant determinat. Resum:

• La pressió és directament proporcional a la concentració de molècules d’un gas En una barreja de gasos, la pressió parcial de cada gas és la part de la pressió total deguda a les molècules de l’esmentat gas � Llei de Dalton: Els gasos dissolts en un líquid o en els teixits corporals compleixen: El coeficient de solubilitat (Cs) depèn de:

• Afinitat del gas amb l’estructura líquida • Pes molecular del gas

Si la pressió total és 1 atm i el líquid on es dissolen els gasos és aigua, els coeficients de solubilitat són:

El coeficient de solubilitat relatiu es fa referent a l’oxigen i ens indica les vegades que és més soluble l’altre gas que l’oxigen � el CO2 és 20 vegades més soluble que l’O2.

25

5.4. Aire humidificat Les nostres mucoses humidifiquen l’aire inspirat i el transformen en aire inspirat traqueal (o humidificat). La humidificació consisteix en saturar l’aire de vapor d’aigua, és a dir, en posar-lo al 100% d’humitat relativa. Composició i pressions de l’aire humidificat Composició aire humidificat: Pressions parcials aire humidificat:

La pressió parcial de vapor d’aigua augmenta a expenses de la pressió parcial d’oxigen i de la de nitrogen. La pressió parcial de diòxid de carboni es manté força.

5.5. Aire alveolar Concentracions de gasos en aire alveolar són diferents de l’aire atmosfèric degut a:

• Aire traqueal saturat de vapor d’aigua • En cada respiració es renova parcialment l’aire alveolar per l’aire atmosfèric • O2 de l’aire alveolar va als capil·lars pulmonars

• CO2 dels capil·lars pulmonars va als alvèols Taxa de renovació aire alveolar:

• Capacitat residual funcional (CRF) = VR + VRE = 2300 mL • Volum corrent (VC) = 500-750 mL • Aire intercanviat = VC – Espai mort anatòmic = 500 – 150 = 350 mL • En cada respiració només renovem el 15-25% de l’aire; es necessita 1 minut (10-

15 respiracions) per renovar-lo completament Composició i pressions de l’aire alveolar Les pressions parcials de N2 i H2O es mantenen; la del CO2 augmenta i la de l’O2 disminueix. Comparant-les amb l’aire humidificat. Composició aire alveolar: Pressions parcials aire alveolar:

26

5.6. Difusió 5.6.1. Estructura funcional No es respira a tot l’arbre respiratori; només a partir de la divisió 17 (bronquíol terminal) comencem a trobar alvèols. El plexe capil·lar té forma de làmina � Membrana respiratòria (o membrana pulmonar). Ultraestructura de la membrana respiratòria (en tall transversal):

• Tensioactiu: evita el col·lapse d’alvèols petits disminuint la TS • Epiteli alveolar: cells petites (pneumòcits tipus I) que faciliten la difusió • Membrana basal epitelial • Espai intersticial: entre alvèol i capil·lar; hi ha zones on no existeix (fusió Mb) • Membrana basal capil·lar • Endoteli capil·lar • Barrera alveolocapil·lar (<1µm): MB epitelial + espai intersticial + MB capil·lar

27

La difusió de l’O2 d’alvèols a capil·lars és passiva (no necessita E). Hi ha una difusió neta del gas des de la zona més concentrada a la de més baixa concentració (no és que les molècules només vagin en aquest sentit sinó que el balança global va així): 5.6.2. Cascada de gasos La cascada de l’O2 i la del CO2 tenen sentits contraris. Aprendre TOTS els valors:

Tant els valors absoluts com els gradients de pressions són superiors en l’O2 que en el CO2 perquè la solubilitat de l’oxigen és molt inferior. 5.6.3. Llei de Fick: gradient de difusió El gradient de difusió ens indica:

• Sentit de la difusió Llei de • Quantitat de partícules difoses Fick �

28

Factors que afecten la difusió, és a dir, al gradient de difusió: • Espessor de la Mb respiratòria (0,2-1

µm) � inversament proporcional a la difusió � està augmentat en fibrosi i edema pulmonar

• Superfície de la Mb respiratòria (50-140 m2) � directament proporcional a la difusió � està disminuïda en emfisema (trencament fibres elàstiques alvèols que provoca que s’inflin i explotin fent coalescència entre ells) o quan extraiem un tros de pulmó perquè hi havia un tumor

• Coeficient de difusió gas-Mb � directament proporcional a la difusió � els gasos tenen afinitat pels líquids de Mb però no per l’aigua

• Diferència de P als dos costats de la Mb � directament proporcional a la difusió � hi ha canvis en hipòxia i en exercici

5.6.4. Capacitats de difusió dels gasos a membrana Difusió O2 en repòs Difusió O2 repòs = 21 ml/min/mmHg. Difusió O2 alvèol-vena = 1260 – 1344 ml/min:

• 21 ml/min/mmHg · 60 mmHg = 1260 • 21 ml/min/mmHg · 64 mmHg = 1344

Difusió O2 en exercici Difusió O2 exercici = 65 ml/min/mmHg (3 vegades superior). Difusió O2 alvèol-vena = 3900 – 4160 ml/min:

• 65 ml/min/mmHg · 60 mmHg = 3900 • 65 ml/min/mmHg · 64 mmHg = 4160

La PaO2 i la SaO2 es mantenen durant l’exercici a expenses de un augment de difusió:

• Augment FR i FC (transportem més O2 i millor)

• Augment superfície de difusió (capil·lars tancats en repòs s’obren per la VD)

29

Quan fem exercici entrem més O2 (augment FR i FC) de manera més efectiva (augment superfície d’intercanvi). Aquest augment de la superfície d’intercanvi millora la relació ventilació/perfusió disminuint les diferències regionals. La difusió no és entrenable (fenomen físic) però el consum d’O2 i el cabal cardíac sí. Els esportistes d’elit poden tenir problemes en la difusió al fer esport perquè com que la PvO2 baixa molt per sota de 40 mmHg (tenen molt més consum d’oxigen) i la sang passa més ràpid pels alvèols (tenen més cabal cardíac) pot ser que la sang desoxigenada no es carregui del tot d’oxigen � PaO2 < 90-97 mmHg. Difusió CO2 en repòs La difusió de CO2 és molt més ràpida que la d’O2; per altre banda, la diferència de P és molt més petita. La combinació d’aquests factors fa que la difusió de CO2 sigui més alta que la de O2 però tampoc d’una manera molt excessiva: Difusió CO2 repòs = 21· 20 = 400-450 ml/min/mmHg. Difusió CO2 alvèol-vena = 2100 – 2520 ml/min:

• 420 ml/min/mmHg · 5 mmHg = 2100 • 420 ml/min/mmHg · 6 mmHg = 2520

Difusió CO2 en exercici Difusió CO2 exercici = 65· 20 = 1200-1300 ml/min/mmHg. Difusió CO2 alvèol-vena = 2100 – 2520 ml/min:

• 1300 ml/min/mmHg · 5 mmHg = 6500 • 1300 ml/min/mmHg · 6 mmHg = 7800

La quantitat de CO2 que hi ha en sang venosa i a l’alvèol depèn de:

• Metabolisme de la cell (genera CO2)

• Ventilació (elimina CO2) � factor regulador més important

La capacitat de difusió del CO és molt similar a la de l’O2. La capacitat de difusió del CO2 és unes 20 vegades superior a la de l’O2.

30

5.7. Ventilació/Perfusió

• Ventilació (V) = FR · VC (mL aire/min) • Perfusió (Q) = FC · Volum sistòlic ventricle dret (mL sang/min) • Quocient V/Q normal = 0,8

Hi ha un gradient d’O2 però no de CO2 entre alvèol i artèria � hipoxèmia (PaO2 < PAO2 ).

Causes hipoxèmia: • Fisiològiques:

o Difusió incompleta (molt poc important) o Curt circuit � Efecte Shunt: no s’oxigena tota la sang que va al sistema

arterial (venes bronquials i venes de Tebesio) o Desigualtats ventilació/perfusió

• Patològiques: o EPOC: mala saturació d’oxigen o Emfisema

5.7.1. Anomalies de la ventilació/perfusió: ortostatisme Per efecte de la gravetat:

• Àpexs pulmonars (part superior): disminueix ventilació i perfusió • Bases pulmonars (part inferior): augmenta ventilació i perfusió

Això es deu a què:

• RVP és més alta als àpex que a les bases • P transmural (dins-fora) és més alta a les bases que als àpex

31

Perfusió: • La pressió arterial i la venosa disminueixen a per igual als àpex� ∆P és constant

Ventilació:

• P pleurals (sempre negatives) són més grans a les bases que als àpex • Al inspirar, la P pleural es fa igual de negativa a tot arreu • ∆P més gran a les bases que als àpex � més ventilació bases • Als àpex tenim volums més grans d’aire (alvèols expandits) però que no es

renova tant; tot el contrari passa a les bases Àpexs: baixa molt més la perfusió que la ventilació � quocient V/Q augmenta Bases: puja molt més la perfusió que la ventilació � quocient V/Q disminueix Distensibilitat (V/P):

• Àpex: disminuïda � menys ∆V per un determinat ∆P • Base: augmentada � més ∆V per un determinat ∆P

Àpex: espai mort fisiològic: arriba menys sang per efecte de la gravetat i tot hi que hi ha aire no es pot fer intercanvi de gasos � ventilació inefectiva Base: curt circuit fisiològic: arriba molta sang i no hi ha aire suficient per fer l’intercanvi de gasos complert � part de la sang venosa no s’oxigena. Totes aquestes variacions de ventilació/perfusió es deuen a les diferents pressions parcials alveolars que hi ha en les diferents zones del pulmó degut a la gravetat: En decúbit supí: bases � dorsal ; àpex � ventral. En l’exercici es millora la relació ventilació/perfusió degut a l’obertura de molts capil·lars pulmonars per la pròpia VD que provoca l’exercici.

32

5.7.2. Anomalies de la ventilació/perfusió: EPOC En les EPOCs:

• Bronquitis: curt circuit fisiològic � no arriba aire per fer un bon intercanvi de gasos tot i que està ben irrigat

• Emfisema: espai mort fisiològic � arriba aire però no hi ha una bona irrigació i no es permet un bon intercanvi de gasos

Bronquitis Emfisema �

En els dos casos no hi ha bona oxigenació � disminueix SaO2 (alguns alvèols estan normals però altres estan molt afectats) � augmenta l’hematòcrit (sang més espessa) � cor pulmonare (cor ha de fer més força i més vegades) � insuficiència cardíaca a la llarga � clínica EPOC: cianosi + dispnea.

33

TEMA 6: Transport de gasos en sang

6.1. Introducció Transport d’O 2 i CO2 en sang L’oxigen pot ser transportat en sang:

• Unit a Hb � major part (96-99%) • Dissolt � molt poc (1-4%)

L’unit a l’Hb augmenta l’eficàcia de transport 30-100 vegades i permet tenir un dipòsit d’oxigen (efecte amortidor). El diòxid de carboni (o anhídrid carbònic) pot ser transportat en sang:

• Com a H2CO3 � 70%

• Unit a proteïnes (inclòs Hb) � 20% • Dissolt � 7% (tot i ser molt soluble es transporta molt poc dissolt en sang)

El que va en forma de àcid carbònic i el que va unit a proteïnes augmenta l’eficàcia del transport entre 15-20 vegades. El transport de gasos en sang depèn de:

• Flux: quantitat de sang en moviment • Difusió: diferència de pressions parcials � només els gasos dissolts donen

pressions parcials Hemoglobina (Hb) És una proteïna amb 4 subunitats (2 α i 2 β) amb un grup hemo cada una (Fe++) on s’uneix l’oxigen de manera reversible. El CO2 s’uneix a radicals amino de l’Hb. Cada Hb porta 4 O2 � cada glòbul vermell té 280 milions de Hb � cada glòbul vermell porta més de 1000 milions de molècules d’O2 � molt eficaç! Noms de l’hemoglobina:

• Oxi-Hb: porta oxigen • Desoxi-Hb: no porta oxigen • Carbamino-Hb: porta CO2

• Meta-Hb: està oxidada i no fixa oxigen (Fe++ passa a Fe+++)

• Carboxi-Hb: porta CO

34

6.2. Captació O2 per la sang pulmonar Respòs Temps necessari per oxigenar la sang = 0,25 s (1/3 del total) Temps que estan els eritròcits al capil·lar alvèol pulmonar = 0,75 s Temps de reserva = 0,5 (2/3 del total) En repòs i quan no hi ha patologia el temps de difusió no és un factor limitant en la transferència d’O2. Tenim un sistema molt eficaç ja que la PO2

a la

sang s’estabilitza abans d’arribar als 0,75s (el que dura un cicle de la respiració); concretament ho fa als 0,25s deixat un temps de reserva d’uns 0,5s on la sang ja està oxigenada completament. Exercici intens Temps necessari per oxigenar la sang = 0,25 s (= que en repòs) Temps que estan els eritròcits al capil·lar alvèol pulmonar = 0,375 s (½ que en repòs) Temps de reserva = 0,125 (menys que en repòs) El que passa en repòs és:

• Augment x20 de les necessitats d’oxigen • Augment del CC � disminució a la meitat del temps de l’eritròcit al capil·lar

Els mecanismes de compensació respiratoris i cardíacs són:

• Obertura de capil·lars suplementaris • Augment x3 de la difusió d’oxigen (augmenta àrea superfície + millora V/Q) • Temps oxigenació < temps permanència eritròcit al capil·lar

Només trobem problemes (temps oxigenació > temps eritròcit al capil·lar) en:

• Situació d’hipòxia • Individus molt entrenats � necessiten més oxigen pq PvO2 baixa molt més

35

6.3. Difusió O2 Difusió oxigen de capil·lar a líquid tissular:

• Depèn del flux sanguini i de la taxa metabòlica de la cell • És una situació dinàmica: si hi ha alt requeriment cel·lular � baixa Pintersticial

d’oxigen� augmenta el flux per compensar-ho • En resum: a més taxa metabòlica � més flux • Per a un mateix flux sanguini, la Pintersticial d’oxigen és més alta allà on la cell

tingui un requeriment metabòlic menor (veure gràfica) • Pintersticial d’oxigen màxima = 97 mmHg (quan el flux és màxim i la taxa

metabòlica mínima) Difusió oxigen del líquid tissular a la cell:

• Depèn de: flux sanguini, taxa metabòlica de la cell i distància cell-capil·lar: o < 50 µm: cap problema o > 50 µm: li costa arribar (però ho fa)

• Cap dels factors dels què depèn és limitant en condicions fisiològiques: o Requeriments cel·lulars = 1-3 mmHg (PO2cell = 23 mmHg)

36

6.4. Difusió CO2 La difusió del CO2 és 20 vegades més gran que la de l’O2. Els increments de pressions són molt més petits que en el cas de l’O2.

Efecte de la taxa metabòlica i del flux sobre la Pintersticial de CO2:

• Flux sanguini és inversament proporcional a la Pintersticial de CO2 (la sang s’emporta el CO2 de d’interstici) Per a un mateix flux sanguini, la Pintersticial de CO2 és més alta allà on la cell tingui un requeriment metabòlic major (veure gràfica)

• Taxa metabòlica cel·lular és directament proporcional a la Pintersticial de CO2 (si hi ha molta activitat hi haurà molt CO2 a l’interstici)

6.5. Aire espirat Té uns valors mitjans entre l’aire humidificat i l’alveolar pq es barreja l’aire alveolar amb el que hi ha a les vies respiratòries (humidificat): Composició aire espirat: Pressions parcials aire espirat:

37

6.6. Transport O2 en sang 6.6.1. Unit a Hb La corba de saturació de l’Hb:

• És similar a funció matemàtica sigmoide: SaO2 = f(PaO2)

• Es desplaça a dreta o esquerra si varia pH, temperatura, PCO2: o Desplaçament a la dreta: disminueix afinitat per O2 (més fàcil separar-se) o Desplaçament a l’esquerra: augmenta afinitat per O2 o Gràfic normal: pH = 7,4; PCO2 = 40 mmHg; T =37ºC

Podem definir 2 zones:

• Zona horitzontal: la baixada de P a la sortida dels pulmons no canvia la saturació • Zona vertical: la baixada de P als teixits canvia molt la saturació

La sang no va saturada al 100% d’O2 per tant, volum O2% < 20,1: Coeficient d’utilització d’O2 (%) i O2 alliberat als teixits (mL %) són dos paràmetres que ens indican exactament el mateix.

38

Exercici intens En exercici augmenta el consum d’O2 però es mantenen PaO2 i SaO2; l’aport ve de:

• Augment x6-x7 CC; augment ventilació pulmonar � augment capacitat transp • Disminució Pintersticial O2 � augment O2 alliberat de la sang arterial x3-x4

En resum: transport d’oxigen augmenta 18-28 vegades (x6-7 · x3-4). La disminució de la Pintersticial O2 fa que el buidatge d’O2 de la sang augmenti (75-100%) � això vol dir que en el múscul es descarrega tot l’oxigen que porta la sang i que per tant la PvO2 del múscul serà nul·la � la PvO2 total no és nul·la perquè en esport s’inhibeixen algunes parts del cos (ronyó...) però sí estarà molt disminuïda, al igual que el mL O2% en sang venosa. En resum, en esport:

• Es manté: PaO2 i SaO2

• Disminueix: Pintersticial O2, PvO2 i mLO2% sang venosa

• Augmenta: consum O2 (75-100%) i transport O2 (18-28 vegades) 6.6.1.1. Factors que desplacen la corba dissociació O2-Hb

Pulmons (corba vermella): les condicions desplacen la corba a l’esquerra � Ka molt alta � molta afinitat � unió. Teixits perifèrics (corba blava): les condicions desplacen la corba a la dreta � Ka més baixa � afinitat més baixa � dissociació. Els factors que desplacen la corba són: pH, CO2, TºC, DPG.

39

pH Es pren com a model pH =7,4:

• Si pH > 7,4 � corba a l’esquerra � unió (pulmons) • Si pH < 7,4 � corba a la dreta � dissociació (teixits)

CO2 Es pren com a model PCO2 = 40 mmHg:

• Si hipocàpnia (disminució CO2) � corba a l’esquerra � unió (pulmons)

• Si hipercàpnia (augment CO2) � corba a la dreta � dissociació (teixits) Efecte Bohr: el desplaçament de la corba de dissociació O2-Hb en resposta a les variacions de CO2 i de H+ sanguinis potència l’oxigenació de la sang als pulmons i l’alliberació de l’O2 als teixits. 2,3-DPG S’uneix al centre de la molècula d’Hb afavorint la dissociació de l’O2. Es pren com valor normal � [2,3-DPG] = 5,5 mmol/L:

• Si augmenta (altitud, anèmia, malalties pulmonars cròniques, hipòxia crònica) � corba a la dreta � dissociació

• Si disminueix (sang conservada als bancs de sang) � corba a l’esquerra � unió (als pacients que reben transfusions els hi costa dissociar durant un temps)

El 2,3-DPG es sintetitza als eritròcits (metabolisme anaeròbic) a partir d’una derivació de la via glucolítica que porta al lactat. L’enzim que el sintetitza és la difosfogliceromutasa:

• S’inhibeix si hi ha oxigen a la sang • S’activa si hi ha hipòxia

Temperatura Es pren com a model T = 37ºC:

• Si T < 37ºC � corba a l’esquerra � unió (pulmons)

• Si T > 37ºC � corba a la dreta � dissociació (teixits)

Massa corporal relativa i taxa de producció de calor

Massa corporal max � múscul Taxa producció calor max en exercici � múscul Taxa producció calor max en repós � vísceres

40

Exercici En exercici es donen una sèrie de condicions que desplacen la corba a la dreta per tal de facilitar la dissociació als teixits:

• Augmenta [H+]� disminueix pH

• Augmenta PCO2 • Augmenta T al múscul (2-3ºC)

6.6.2. Dissolt en sang

• El transport d’O2 dissolt en sang és només 1-4 % del total (la resta amb Hb)

• En exercici el transport d’O2 dissolt disminueix a ½ o es manté constant (poca rellevància)

• Si donem O2 a més pressió � augmenta O2 dissolt � intoxicació cel·lular per O2 � s’utilitza en diferents malalties:

o Intoxicació CO o Crisis anèmiques o Gangrena gasosa o Malaltia per descompressió (submarinistes) o Nounats prematurs (compte: pot causar fibroplasia retinoocular � cecs)

6.6.3. Ús metabòlic de l’O2 per les cèl·lules Que es pugui utilitzar o no depèn de:

• Disponibilitat d’O2 � NO és limitant

• Disponibilitat d’ATP � SÍ és limitant • Distància de difusió � NO és limitant (només si Pintersticial O2 < 1mmHg)

• Flux sanguini � NO és limitant (només si flux sanguini disminueix molt � hemorràgia severa)

41

6.7. Combinació de CO-Hb El CO i l’O2 s’uneixen al mateix lloc de l’Hb, el problema és que l’afinitat de l’Hb pel CO és 250 vegades més gran que per l’O2 � si hi ha CO, l’O2 no es pot unir a l’Hb i, a més, el que està unit es dissocia:

• Es necessita PaO2 = 100 mmHg per SaO2 = 100%

• Es necessita PaCO = 0,4 mmHg per SaCO = 100% Si hi ha intoxicació per CO, donem:

• O2 a més pressió � desplaçament CO de la Hb + molt més O2 dissolt

• CO2 a més pressió (5%) � estimulem el centre respiratori � augmentem ventilació � expulsem CO

• Corticoides: millora el possible edema cerebral causat per la hipòxia del CO • Hipotèrmia: baixem la T per tal que les necessitats cells d’O2 disminueixin

42

6.8. Transport del CO2 El CO2 es transporta en grans quantitats en sang. Rellevància:

• Estimula el centre respiratori (estímul CO2 >>> estímul O2)

• Regula l’equilibri àcid-base

Formes químiques de transport de CO2 ���� H2CO3

Les cells produeixen CO2 que va a la sang:

• Es dissol • Entra a l’eritròcit

El que va a l’eritròcit es combina amb H2O gràcies a l’anhidrasa carbònica per donar H2CO3. Aquesta reacció també es dona dissolta però 5000 vegades més lenta pq no hi ha l’enzim.

El H2CO3 es dissocia en: HCO3- i H+:

• HCO3-: surt a expenses del Cl- que entra per un transportador antiport �

trobarem més Cl- en sang venosa • H+: a la sang venosa el pH és inferior � pH = 7,37 (pot arribar a 6,91 en

exercici intens) Corba dissociació CO2 Efecte Haldane: la unió de l’O2 a la Hb tendeix a desplaçar el CO2 d’aquesta i de la sang als alvèols � és quantitativament més important per promoure transport de CO2 que l’efecte Bohr per promoure el d’O2.

43

6.9. Quocient respiratori (R) R (quocient respiratori) = relació entre CO2 que eliminem respecte l’O2 que utilitzem:

El R depèn de la dieta: • Rica en carbohidrats � R =1 • Variada � R = 0,825 • Rica en greixos � R = 0,7 (també es forma H2O2)

6.10. Resum Composició de tots els gasos

Transport de gasos en sang

44

TEMA 7: Regulació de la respiració La regulació de la respiració es fa a partir d’un controlador central (protuberància, bulb...) que emmagatzema tot el que passa i dóna ordres als efectors (músculs respiratoris) per tal de poder realitzar la respiració. Aquestes ordres venen determinades per la informació que arriba al controlador central des dels sensors (quimioreceptors, receptors pulmonars) que informen de la quantitat d’oxigen disponible.

7.1. Funcions dels centres respiratoris Els centres respiratoris es divideixen per zones del encèfal:

• Bulb raquidi: o Centre inspiratori (grup

respiratori dorsal) o Centre espiratori (grup

respiratori ventral) • Protuberància:

o Centre pneumotàxic o Centre apnèustic

• Altres centres no tant importants: o Control de l’escorça

cerebral o Sistema límbic o Hipotàlem

7.1.1. Centre inspiratori (o grup respiratori dorsal)

• Té funcions únicament inspiratòria. • Està format pel nucli solitari: terminació sensitiva de N. vague i N. glossofaringi

(actua com quimioreceptor, baroreceptor, altres receptors) • Marca el ritme bàsic de la respiració

7.1.2. Centre espiratori (o grup respiratori ventral)

• És bàsicament espiratori però també participa en aspectes de la inspiració • Està format pel nucli ambigu i el nucli retroambigu; tots dos es situen 5 mm per

davant i enfora del grup respiratori dorsal • Està constituït per 4 subgrups:

o Regió caudal (M. IC int i M. abdominals) � Regula l’espiració activa o Nucli para-ambigu � regula la obertura de la laringe (regulació

inspiratòria via aèria superior) o Regió posterior: Complex Bötzinguer � regulació espiratòria via aèria

superior + regulació final inspiració o Regió posterior: Complex Pre-Bötzinguer � regula l’inici de la

inspiració (similar al node sinusal en l’inici de l’estímul cardíac)

45

7.1.3. Centre pneumotàxic

• Està format pel nucli parabraquial; situat a la part superior de la protuberància • Regula el grup respiratori dorsal (centre inspiratori), provocant:

o Disminució del Vt � limita la inspiració o Augment de la FR � limita la inspiració

� Senyal forta: 30 respiracions/min � Senyal dèbil: 5 respiracions/min

7.1.4. Centre apnèustic

• Situat a la protuberància inferior • Provoca bloquejos inspiratoris � apnees • Està regulat pel centre pneumotàxic • Regula al grup respiratori dorsal (o centre inspiratori)

7.2. Ritme respiratori El ritme respiratori bàsic està generat pel grup respiratori dorsal (centre inspiratori) mitjançant potencials d’acció inspiratoris. Aquests potencials d’acció fan la seva despolarització com una senyal en “rampa”; és a dir, de forma progressiva per tal que la contracció del diafragma sigui continua. Senyal en rampa (només GRD):

• Activació inspiratòria � 2 segons

• Desactivació espiratòria � 3 segons l l l l l ______ l l l l l ______ Estudis recents creuen que l’inici del ritme respiratori es dóna al complex Pre-Bötzinguer i el final al complex Bötzinguer. Regulació de l’estímul en rampa:

• Impulsos inhibidors del centre pneumotàxic • Modulació dels nervis vague i glossofaringi • Modulació escorça cerebral

Al regular l’estímul en rampa podem aconseguir:

• Control del ritme: si volem augmentar FR � desp + ràpida lllll_____

• Control del volum: si volem augmentar Vt � desp + intensa l l l l l ______

7.3. Regulació nerviosa de la respiració 7.3.1. Influència dels centres superiors Centres superiors:

• Escorça cerebral: permet hiperventilació o hipoventilació (fins a cert punt) • Sistema límbic: permet hiperventilació en situacions d’ira • Hipotàlem: permet hiperventilació en situacions de por

46

7.3.2. Respostes reflexes i receptors pulmonars Receptors d’estirament: Reflex de Hering-Breuer

• Afecta al múscul llis de la via aèria degut a fibres amielíniques del N. Vague • Només es dóna en Vt molt alts � Vt > 1-1,5 L • És un mecanisme d’autoregulació o de retroalimentació negativa (no es pot

omplir al màxim el pulmó) � disminució de la rampa (despolarització) inspiratòria

Respostes reflexes: Receptors pulmonars Receptors d’irritació:

• Estan a les cells epitelials de les vies aèries (capten substàncies tòxiques: gasos tòxics, pols, aire fred...)

• Innervació mitjançant fibres amielíniques del N. Vague • Provoquen una broncoconstricció (impedeix l’entrada de partícules) i una

hiperventilació (intenta treure les partícules que ja han entrat) • Intervenen en la resposta asmàtica � activació per la histamina

Receptors de les vies aèries superiors (nas-faringe):

• Detecten estímuls mecànics i estímuls químics • Provoquen respostes reflexes:

o Esternuts (intenta treure les partícules que ja han entrat) o Tos (intenta treure les que ja han entrat) o Broncoconstricció (impedeix l’entrada de partícules)

• Detecten espasmes laríngics: tancament laringe per obstrucció per cos estrany Receptors J:

• Estan a les parets alveolars juxtacapil·lars • Detecten l’entrada de líquid capil·lar-alvèol (dificultat entrada aire). Exemples:

o Ingurgitació capil·lar o Edema pulmonar o Tòxics sanguinis

• Innervació mitjançant fibres amielíniques del N. Vague • Provoquen respiració ràpida i superficial • Donen la sensació de dispnea (ofec)

Sistema gamma:

• Fusos musculars que capten l’estirament dels músculs IC i diafragma • Són una mesura de la força muscular • Donen la sensació de dispnea (ofec)

Receptors articulars i musculars:

• Informen al SNC que tenim les extremitats en moviment • Provoquen una estimulació de la ventilació • Són útils en la resposta a l’exercici

47

Baroreceptors arterials: • Detecten canvis en la P arterial:

o Si augmenta P arterial � hipoventilació o apnees o Si disminueix la P arterial � hiperventilació

� La disminució de la P arterial, a més a més, provoca l’estimulació dels baroreceptors aòrtics i del si carotidi

Receptors del dolor i temperatura:

• Si hi ha dolor somàtic (cop) provoquen hiperventilació • Si hi ha dolor visceral (mal de panxa) provoquen hipoventilació • Si hi ha hipertèrmia (febre) provoquen hiperventilació • Aquests canvis en la ventilació són deguts a:

o Estímul receptors hipotalàmics o Acció centre pneumotàxic

7.4. Regulació humoral de la respiració La regulació humoral de la respiració és molt més important que la nerviosa en el dia a dia i està controlada per quimioreceptors. 7.4.1. Quimioreceptors perifèrics i quimioreceptors centrals Els quimioreceptors són cells molt especialitzades que actuen com a sensors de canvis de la composició química de la sang o del medi que els envolta. Detecten canvis en:

• O2, CO2, H+, osmolaritat... Quimioreceptors centrals Els trobem a la zona central del bulb (IX-XII), és a dir, prop del GRD i del GRV. Estan disposats en 3 àrees: M (Mitchell), S (Shlaefke) i L (Loeschcke). Aquests quimioreceptors centrals detecten canvis únicament en la [H+] extracel·lular, és a dir, del líquid cefaloraquidi (LCR). La sang perifèrica i el LCR no estan en contacte directe; la barrera hematoencefàlica (unions estretes cells endotelials capil·lars cerebrals) els separa impedint la difusió de partícules excepte de CO2. Conclusió: els quimioreceptors centrals detecten canvis en [H+] del LCR que ens indiquen indirectament la [CO2] perifèrica (el CO2 entra i provoca l’augment de H+):

• Si augmenta [H+] � molt CO2 en sang � hiperventilació

• Si disminueix [H+] � poc CO2 en sang � hipoventilació Aquesta regulació ha de ser molt precisa perquè si falla, hi haurà canvis en el pH. El pH ha de estar entre 7,36-7,44 si varia:

• Augmenta: alcalosis (pot ser respiratòria o metabòlica) • Disminueix: acidosis (pot ser respiratòria o metabòlica)

48

Característiques de la barrera hematoencefàlica: • No permet difusió passiva de H+ i HCO3

- però sí de CO2

• Fa transport actiu d’ions � controla la composició iònica del LCR • Alcalosi i acidosi metabòlica provoquen que [H+] sigui diferent en sang i LCR • Acidosi respiratòria � CO2 altament difusible � augmenta [H+] LCR

Quimioreceptors perifèrics Es troben al mateix lloc que els baroreceptors, és a dir, a la crossa aòrtica i al si carotidi. Aquests receptors detecten canvis sobretot en la PaO2 (ho fan directament, no com els centrals) i tenen poca resposta als canvis de PaCO2 (però una mica sí, a diferència dels centrals). Hi ha 2 tipus de receptors perifèrics:

• Cossos carotidis: responen sobretot a la hipòxia � augmenten ventilació: o Els trobem al si carotidi (bifurcació caròtides primitives) o L’estímul arriba al GRD pel nervi del si (glossofaringi, IX) o Responen també a disminucions del pH (metabòlics o respiratoris) o Són estimulats també per: hiperpotassèmia, hipertèrmia, hiperosmolaritat

• Cossos aòrtics: responen sobretot a la resposta cardiovascular en la hipòxia � augmenten la circulació de la sang:

o Els trobem a la crossa aòrtica o L’estímul arriba al GRD pel nervi vague (X)

Els glomus d’aquests quimioreceptors estan compostos per 2 tipus de cells:

• Cells tipus I (efectores): detecten canvis de PaO2 a la sang i alliberen dopamina que es captada pel nervi que envia l’estímul al GRD:

o Si augmenta dopamina (ha disminuït PaO2) � augmenta ventilació

• Cells tipus II (estructurals): són cells de suport de les tipus I

Valors de les pressions parcials normals PaO2 = 93-100 mmHg PvO2 = 40 mmHg PAO2 = 100-104 mmHg PaCO2 = 40 mmHg PvCO2 = 45 mmHg PACO2 = 40 mmHg 7.4.2. Efectes de les variacions en la concentració de CO2, O2 i H+ Resposta al CO2 Sinergisme entre quimioreceptors perifèrics (detecten canvis O2) i quimioreceptors centrals (detecten canvis CO2) � cooperació positiva que estimula doblement el GRD � obtenim més efecte regulador. Aquesta resposta es veu disminuïda (receptors menys efectius) durant el son, l’edat avançada (receptors s’esgoten) i amb l’entrenament (receptors s’adapten als canvis de situació).

49

La resposta als canvis de PaO2 i PaCO2 no és igual:

• PaCO2: la resposta ventilatòria és lineal (qualsevol canvi portarà conseqüències) i és molt efectiva (petits augments de 2 mmHg dupliquen la ventilació en repòs) � la PaCO2 és el factor més important en el control diari de la ventilació

• PaO2: la resposta ventilatòria no és lineal (petits canvis no portaran conseqüències) i no és molt efectiva (ha de baixar molt, fins a 60-70 mmHg, pq actuïn els quimioreceptors) degut a què el nostre organisme té reserves d’O2

Hi ha malalties que retenen el CO2; en aquests casos el que es fa per mantenir un pH normal és retenir HCO3- a nivell renal (lo important es mantenir la relació CO2/HCO3

- constant) � això té un desavantatge: inhibeix els receptors centrals ja que [H+] en plasma i LCR està augmentada constantment. A nivells molt alts de CO2 (PaCO2 > 70 mmHg), aquest actua com a narcòtic inhibint les neurones del centre respiratori. En aquesta situació, l’únic estímul que té el centre respiratori per augmentar la ventilació és la manca d’O2 � gran importància dels receptors perifèrics. És un error gravíssim donar O2 a aquests malalts ja què deixaríem el centre respiratori sense estímul per respirar per ell mateix � provoquem la mort del pacient. Resposta a la hipòxia Si hi ha hipòxia (falta d’oxigen) s’estimulen els cossos carotidis. Pot ser que per una operació o malaltia aquests cossos carotidis no estiguin presents � la hipòxia actua com a depressora del SNC (nivells alts d’oxigen inhibeixen el GRD). Si hi ha un descens > 5% de l’O2 en sang � s’estimulen els quimioreceptors. La regulació de la hipòxia és poc important en la ventilació diària. Només és important quan hi ha mol poc O2 disponible (PaO2 <60-70 mmHg) � ambients hipobàrics i malalties. Resposta al pH La disminució del pH (augment [H+]) estimula els quimioreceptors perifèrics que provoquen un augment de la ventilació. En humans, és difícil diferenciar entre la disminució del pH i l’augment de la H+ (sí que es pot en animals de laboratori). Si una malaltia provoca acidosis molt extrema (pH<7), es trenca la barrera hematoencefàlica i entren H+que també estimularan els quimioreceptors centrals.

50

Resposta a l’exercici Durant l’exercici, els valors de PO2, de PCO2 i de pH no es modifiquen; tot i això el flux d’O2 i de CO2 es veu molt augmentat degut a:

• Estímul directe de l’escorça motora (al pensar que hem de córrer ja respirem més ràpid)

• Receptors articulars: detecten fusos musculars que es mouen

• Receptors del si carotidi: hiperpotassèmia, hiperosmolaritat, hipertèrmia

• Els quimioreceptors perifèrics tenen un paper poc important

51

TEMA 8: Respiració en ambients especials

8.1. Fases d’adaptació a l’altitud El factor més important que altera la respiració en l’altitud és la Patm; sempre tenim un 21% O2 en l’aire però la PO2 depèn també de la Patm: La cascada de l’O2 és idèntica però amb valors inferiors. L’adaptació depèn de l’alçada a la que estem:

• 0 – 2000 m � els canvis són mínims • 2000 – 5000 m � zona de compensació completa • 5000 – 7000 m � zona de compensació incompleta (perill) � no compensa pH • 7000 – 8848 m � zona crítica � no podem estar gaire estona

La cota màxima de vida està als 5400 – 5500 m per sobre del nivel del mar (m. s.n.m.). Fase d’acomodació És la 1a que es fa � augment FR + augment FC. Si no es corregeix amb això:

• Mal de muntanya (mal de cap) i, si s’ha pujat molt despresa, edema pulmonar Fase d’adaptació És la 2a que es fa � augmenta % eritròcits + augment 2,3-DPG + disminució pH + augment CO2... No tothom és capaç de fer aquesta fase; els que tenen cardiopatia no poden � Mal crònic del Monjo.

52

Fase de degradació És la 3a que es fa � pèrdua de massa corporal (múscul) + trastorns fisiològics (poden acabar sent trastorns mentals).

8.2. Mecanismes d’adaptació a l’altitud 8.2.1. Mecanismes respiratoris Resposta ventilatòria a la hipòxia en altitud La hipòxia es detectada pels QR (detecten baixada PaO2) � estimulen el centre respiratori dorsal � augment de la FR + VC sistèmica � augment del VM (ventilació) � renovació aire alveolar � baixa CO2 (alcalosi) � es fixa més O2. Hi ha un augment del flux cerebral: predomina la VD cerebral degut a baixada de PaO2

sobre la VC cerebral deguda a l’alcalosi. Definim com EVO (Equivalent Ventilatori d’O2) el volum d’aire respirat per cada litre d’oxigen consumit; és més elevat com a més altitud estem:

La resposta respiratòria i cardíaca (FC augmenta) no són constants:

• FR: s’aclimata fins 2,5 L/min superior als normals • FC: s’aclimata del tot

Si volem fer esport en alçada, s’ha d’augmentar molt el VM:

• Repòs nivell mar: VM = 5-7 L/min � FR =12; Vt = 0,5 L • Exercici nivell mar: VM = 20-30 L/min � FR = 23; Vt = 1,1 L • Exercici a extrema altitud: VM = 200 L/min � FR = 48; Vt = 4,2 L

53

Difusió de l’oxigen L’ ∆P és molt més petit que a nivell del mar:

• Nivell mar � ∆P = 60-65 mmHg • 8848 m � ∆P = 12-14 mmHg � difusió molt dificultada � augment de la

descàrrega d’O2 als teixits és insuficient pq PaO2 és molt baixa. La PaO2 baixa provoca VC capil·lar pulmonar � millora V/Q (només estan oberts els capil·lars dels alvèols que tenen aire) � desavantatges:

• Disminució de la superfície d’intercanvi • Reducció del temps d’intercanvi

Exercici a gran alçada En esport el temps de difusió pot ser limitant ja què:

• Temps eritròcit capil·lar < 0,375 s • Temps d’oxigenació > 0,25 s

El CC pateix canvis:

• Repòs: augmenta tant en hipòxia aguda com crònica

• Exercici: es manté en hipòxia aguda però disminueix en crònica

El que passa durant la hipòxia crònica es deu a què hi ha un β-bloqueig (disminució del nombre i de l’efectivitat dels receptors β -adrenèrgics).

54

Equilibri àcid-base El pH va augmentant amb l’alçada pq hiperventilem (expulsem CO2):

• 0 m � pH = 7,4 • 200 m � pH = 7,4 � alcalosi compensada pel ronyó en 24h • 4500 m � pH = 7,47 � alcalosi parcialment compensada • > 6500 m � pH = 7,58-7,7 � alcalosi respiratòria no compensada

Saturació arterial O2 En alçada (hipòxia) la corba de l’Hb està desplaçada a la dreta sobretot pq augmenta moltíssim el 2,3-DPG � fàcil dissociació � cosa molt saturar � SaO2 disminueix. Contingut arterial d’O 2 Intentem recuperar els valors homeostàtics: com que disminueixen SaO2 i PaO2, augmentem la [Hb] per compensar:

8.2.2. Mecanismes cardíacs La disminució de PaO2 provoca taquicàrdia (augment FC):

• Augmenta la perfusió tissular • Augmenta la intensitat circulatòria pulmonar � augmenta fixació O2

L’augment de l’activitat cardíaca provoca respecte el nivell del mar:

• Augment FC • Augment contractibilitat • Augment volum/min • Manteniment del volum d’ejecció sistòlic • Manteniment de Psistòlica i Pdiastòlica • Augment de la PAP (sobretot en exercici i durant el son)

55

8.2.3. Mecanismes hematològics Sempre que hi ha hipòxia i, per tant, en l’alçada; es dóna la poliglobúlia � mecanismes que augmenten l’hematòcrit (augment Hb):

• Hemoconcentració: o Mobilització reserves i dipòsits

sanguinis o Alliberació reticulòcits o Disminució volum plasmàtic

• Neoformació � eritropoesi (EPO) Hi ha un augment molt sobtat d’EPO que baixa de cop; en canvi, l’hematòcrit va pujant progressivament fins i tot després de tornar a nivells normals d’EPO. 8.2.4. Mecanismes endocrins Augmenta la formació d’algunes hormones:

• Augmenta EPO � factor eritropoètic • Augmenten ALD i ADH � control líquids corporals (es retenen líquids) • Augmenten CATECOLAMINES, GC’s, GH, GG � adaptació estrès fisiològic • Disminueix insulina � no volem que la glucosa de la sang vagi a llocs que no

siguin el múscul (capta glucosa sense necessitat d’insulina) • Disminueixen hormones gonadals, hormones tiroïdals... � poden quedar estèrils

8.2.5. Mecanismes metabòlics Es donen alguns canvis metabòlics degut a l’altitud:

• El consum calòric està molt augmentat � 8000-9000 cal/dia • Es mobilitzen greixos, carbohidrats, proteïnes • Augmenta gluconeogènesi i gluconeogènesi • Augmenta glucosa, lactat i àcid grassos lliures • Augmenta 2,3-DPG i disminueix adenosintrifosfatasa • Augmenta pH � alcalosi • Disminueix capacitat aeròbica màxima

8.2.6. Altres mecanismes

• Augment capil·laritat (angiogènesi) • Aclimatació cel·lular: augmenten mitocòndries i augmenten enzims aeròbics • Augmenta mioglobina � augmenta disponibilitat d’O2

56

PRÀCTICA AULA 4: TRASTORNS DE L’ADAPTACIÓ A L’ALTITUD

Malalties de l’altitud

• Mal agut de muntanya (MAM) • Edema pulmonar (EPA) • Edema cerebral (ECA) • Edema perifèric • Hemorràgia retinal • Afàsia transitòria • Accident vascular cerebral • Tromboembolisme pulmonar • Altres: cardiopatia de l’altitud (o mal muntanya subagut), mal muntanya crònic

1. Mal agut de muntanya (MAM) També es coneix amb el nom de Soroche = Mundara = Mareo de la puna Característiques

• Es dóna en alçada superior a 2500 m • Els símptomes apareixen 6-10 hores després d’arribar a una alçada determinada;

això es deu a què en un inici s’intenta compensar però després no es pot • És una forma benigna però pot comportar a formes malignes (EPA, ECA) si no

hi ha descens Quadre clínic

• Malestar agut: cefalea, insomni, vertigen, fatiga física i mental • Desordres digestius: anorèxia, digestió lenta, nàusees, vòmits, trastorns

deposicions • Dispnea

2. Edema pulmonar altitud (EPA) no cardiogènic NOTA: la majoria d’edemes pulmonars són cardiogènics i es deuen a insuficiències cardíaques esquerres (vàlvula mitral normalment). En l’alçada trobem el no cardiogènic. Característiques

• Una de les formes malignes del Mal Agut de Muntanya (MAM) • Si es dóna, sol ser sobre els 2500 m i al poc temps de l’exposició a l’altitud � es

dóna ràpidament per manca de compensació (si passa un temps, ja no es dóna)

57

• Existeix clara predisposició personal � Fonament genètic: o Més freqüència d’AG leucocitaris (HLA), DR-6 i DQ-4 que a la població o Polimorfismes als gens: síntesi NO, síntesis catecolamines (tirosina

hidroxilasa) i enzim eix Ren-Ang-Ald • Freqüència: 5/1000 persones l’assoleixen als 3500 m (és més freqüent en

aquelles persones que ja han tingut algun episodi anterior) • Ràpid deteriorament (coma, mort) o millora si hi ha descens � empitjoren molt

ràpid però també es curen molt ràpid si baixen Quadre clínic EPA no cardiogènic

• Dispnea: a l’oxigen li costa travessar la barrera respiratòria pq hi ha aigua: o És més greu en repòs que en exercici (s’hiperventila) o Ortopnea: dispnea quan estem estirats; és la més greu pq l’aigua ocupa

tot el pulmó (drets només bases) � no estirar mai malalts amb EP cardiogènic!!!

• Tos persistent, pot produir expectoració espumosa o hemoptoica � degut a què es trenquen estructures pulmonars

• Cianosi a: extrem nas, llavis, lòbuls orelles, subungleal � hipòxia perifèrica • Espiració allargada característica • Taquicàrdia (circula més sang pq porta menys oxigen), pols dèbil (volum

ejecció més petit) • Altres: cansament, intranquil·litat, sensació opressió toràcica, febre (dóna

problemes pq dificulta el diagnòstic), somnolència • Auscultació � estertors humits i sibilants respiratoris:

o Sentim sorolls pq l’aire xoca contra l’aigua que hi ha o S’ha de fer a les bases pulmonars pq és on hi ha més aigua per gravetat

Fisiopatologia

• Disminueix PO2 alveolar de l’aire inspirat � hipòxia � VC hipòxica � es tanquen capil·lars pulmonars degut a secreció d’Endotelina 1 i que no es secreta tant NO � HTAP

• La VC hipòxica es dóna en tots els humans excepte els Sherpas • La VC hipòxica es dóna degut a què:

o Cèl·lules endotelials: secreten endotelina � VC pulmonar o No secreten tant NO � no efecte VD

• Es perd H2O en direcció al pulmó degut a: o Trencament mecànic de la barrera alveolocapil·lar (discutit pq sinó al

baixar no es curaria tan ràpid si hi hagués trencament � hipòtesis: hi ha uns porus que s’obren al augmentar la pressió del capil·lar)

o Augment de la permeabilitat capil·lar • Si no hi ha una bona aclimatació: major retenció d’H2O i Na+ degut a l’augment

de: [Renina], [ANG-II] i [ALD] � oligúria o Efecte beneficiós del Pèptid Natriurètic Auricular � inhibeix ALD (no

s’utilitza el PNA pq la retenció d’H2O per hormones no és molt imp)

• Augmenta activitat SN Simpàtic: o Efecte beneficiós de α-bloquejants (tractament poc utilitzat)

58

• Alteració del transport alveolocapil·lar de Na+/H2O: o És una bomba fisiològica que drena aigua de l’alvèol (sempre entra una

mica en respiració normal) o Efecte beneficiós de β-estimulants (sí que s’utilitza pq activa la bomba)

• Arriba sang mal oxigenada al cervell � somnolència Tractament Si no tenim un equip especialitzat:

• Descens de 300-500 m ja ens serveixen per disminuir efectes EPA (donem oxigen indirectament pq al baixar augmenta la pressió total)

Si tenim un equip especialitzat:

• Arreglar el factor que ho provoca � donem oxigen • Arreglar la causa que ho provoca � donem VD via sublingual (Nifedipino):

o Millor tractament de tots pq elimina la VC hipòxica o Hem de vigilar la P arterial sistèmica:

� Per saber si aquesta ha disminuït, fem ajupir-se i aixecar-se a l’individu que es marejarà si la P ha baixat

� Per recuperar-la se li dóna de veure H2O

• Arreglar la situació que hi ha al pulmó � donem diürètic (Acetazolamida): o Es perdrà H2O de tot arreu, inclòs el pulmó o S’ha de donar H2O per evitar la deshidratació per respiració o S’utilitza molt, juntament amb els VD o Té efectes sobre l’anhidrasa carbònica � inhibeix AC:

� S’acumula CO2 � augmenta FR (QR centrals) � renovació O2 � No serviria de res activar-la ja què l’H2O que utilitza és la que hi

ha als eritròcits i no als pulmons • Arreglar possible edema cerebral (típic hipòxia) � donem corticoides

(Dexametasona) � els corticoides no influeixen en el EPA • Cambra hiperbàrica: és molt efectiva; individu dins 1-2 hores:

o És un sac de dormir hermètic o Donem oxigen indirectament bombejant aire dins la cambra (augmenta la

pressió total interna); l’aire es renova per uns forats que hi ha o Aconseguim una recuperació similar al descens de 2000 m o Les variacions de pressió (entrada i sortida d’aire) s’han de fer molt a

poc a poc perquè sinó es pot perforar el timpà o Si hi ha ortopnea, hem de posar la cambra inclinada (no horitzontal) o Hi ha 3 tipus: americana, francesa, australiana

Profilaxi (prevenció)

• La mateixa que pel MAM • Evitar fàrmacs que augmentin PAP (Amfetamines) • Donar VD (Nifedipino) • Menjar all (ajo) � augmenta síntesis NO

La profilaxi serveix pels equips de rescat; ja que si la prens, no fas aclimatació.

59

Cas clínic: 5380-4260 m 1r dia: 4260-4900 m � cefalea 2n dia: 4900-5380-4260 m � cefalea, esgotament important i tos seca no productiva 3r dia: 4260 m � SaO2 va disminuint (80%, 71%, 64%):

• Estertors humits a la auscultació, més forts a les bases • Dispnea d’esforç • No cianosi ni febre • Posem mascareta � puja SaO2 (74%) però 20 min després ha baixat (50%)

• Cambra hiperbàrica � puja SaO2 (84%) que és mantinguda durant el dia (75%)

• Com que no podia fer-se l’evacuació pel mal temps � a la nit cada 20 min s’havia de despertar per respirar conscientment

• A l’endemà evacuació � 4 dies a l’hospital IMPORTANT: si hi ha EPA, l’individu ha de tornar a casa pq si es queda i recau, la possibilitat de mort és gairebé del 100% (només 4 casos descrits de supervivència).

3. Edema cerebral altitud (ECA) Característiques

• Una de les formes malignes de MAM • Encefalopatia greu • Més freqüent en homes joves, però pot donar-se a qualsevol edat, sexe i raça • La majoria dels casos apareixien durant els primers dies en altitud i en persones

no aclimatades (generalment precedit de MAM) • També pot donar-se en altitud extrema i sobtadament en individus sans i ben

aclimatats (es tornen mig bojos) • Incidència: 1-2% persones a més de 4500 m

Quadre clínic

• Cefalea intensa • Nàusees i vòmits (vòmits molt violents, en “escopetazo”) • Atàxia (desequilibri de la marxa) � determinant bàsic de EC • Trastorns conducta: irritabilitat, irracionalitat (es tornen mig bojos), confusió,

desorientació • Trastorns percepció: al·lucinacions (veuen coses rares) • Baixa nivell de consciència: somnolència, obnubilitat, estupor, coma • Hipertensió endocranial

Fisiopatologia

• Hipoxèmia cerebral (sobretot els 1rs dies): augmenta el flux sanguini cerebral pq la VD per hipòxia predomina sobre la VC per hipoàpnia

• Internalització dels líquids a les cells: disfunció bomba Na+/K+ (mecanisme citotòxic)

60

• Extravasació de líquid: o Augment de la pressió del capil·lar per alteració autoregulació (dies més

tard): predomina VC per hipocàpnia sobre la VD per hipòxia o Augment de permeabilitat de la barrera hematoencefàlica

Cas clínic: 4910 m

• Noia 32 anys dins cambra hiperbàrica amb coma per greu ECA: o Algú li ha posat corticoides (Dexametasona) � es dóna per ECA però no

serveix per EPA o La SaO2 segons els companys era 37% (impossible, seria 45% aprox) �

els pulsioxímetres només mesuren bé valors alts • El dia anterior no havia fet activitat pq es trobava malament i conducta irracional • Cambra hiperbàrica estava trencada (fugues i manòmetre espatllat); pq funcionés

bé es van tapar forats amb draps i es va col·locar un altímetre per mesurar • Pèrdua gairebé total de la consciència dins la cambra però pugem SaO2 (50%); a

la cambra ha d’estar de cantó pq si vomita no s’ofegui • Aconseguim efectes similars a baixada 1000-1300 m � augmentem SaO2 (68-

70%) i recupera la consciència • Es sol·licita:

o Cambra hiperbàrica nova i O2 (triguen 2 h) � efectes similars a baixada 2000 m � augmentem SaO2 (78%)

o Helicòpter per evacuació (triga 3 h) • Surt de la cambra per anar a l’helicòpter i es posa immediatament a 50% de

SaO2 � trasllat amb O2 fins l’helicòpter � evacuació a l’hospital on està 6 dies

4. Accident vascular cerebral Característiques

• Es dóna si la hiperventilació és molt extrema � al cervell, VC per hipocàpnia predomina sobre VD per hipòxia � disminució del flux sanguini cerebral

Cas clínic

• Pèrdua consciència, desmai i cremada per estufa (mala sort al caure) • Recuperació parcial amb disminució del nivell de consciència: desorientació,

obnubilació i estupor • No EPA ni ECA; auscultació normal • En repòs: augment de la FR (28 x’), augment FC (135-150 x’), SaO2 74% �

disminueix O2 cerebral per VC � accident isquèmic transitori

• Descens assistit a peu acompanyat per 2 persones

61

5. Cardiopatia altitud (o Mal Subagut de Muntanya) Característiques

• Hi ha gent que té sensibilitat per fer VC hipòxica fàcilment; si estan a gran alçada molt temps, pulmó hipertens durant temps perllongat � augmenta RVP � el cor dret ha de fer més força per enviar la sang al pulmó � hipertròfia ventricular dreta � el cor es va dilatant pq acumula sang (augmenta distensió) � insuficiència ventricular dreta

6. Mal de Muntanya Crònic (MMC) o Malaltia del Monj o Característiques

• Hi ha gent amb predisposició a problemes en l’aclimatació � no poden fer resposta hiperventilatòria quan hi ha hipòxia � augment bestial de l’hematòcrit (fins a 80%) � la sang es torna espessa � flux sanguini cerebral compromès (hi ha capil·lars molt petits que es poden taponar) � problemes cerebrals

Quadre clínic

• Augment policitèmia � hematòcrit fins al 80% • Cianosis • Símptomes sobre el SN derivats de la disminució del flux sanguini cerebral per

hiperviscositat sanguínia

62

Test Tolerància Oral Glucosa (Endocrí 2n quatri)

Basal (mg/dL) 2h (mg/dL) Normal >60 i <110 <140

DM >126 NO fem TTOG (>200) TAG >60 i <110 >140 i <200 GBA >110 i <126 <140

DM amb basal baixa <126 >200 DM = Diabetis Mellitus TAG = Tolerància Anormal a la Glucosa GBA = Glicèmia Basal Alterada