fisiologÍa de la respiraciÓn
TRANSCRIPT
![Page 1: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/1.jpg)
FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN(Difusión, Transporte de Gases)
Fabiola León-VelardeDpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas
Laboratorio de Transporte de Oxígeno
![Page 2: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/2.jpg)
20
60
100
140
INSP ALV ART CAP VEN-M
Gradiente de presión de O2 del ambiente hastalos tejidos.
PO
2
(mm
Hg
)
40 mmHg
![Page 3: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/3.jpg)
PROCESOS FISICOS RESPONSABLES DE LA RESPIRACIÓN
DIFUSIÓN: Es el movimiento de moléculas de un gas de una alta concentración a una baja concentración de acuerdo a sus presiones parciales individuales.
CONVECCIÓN: Es el movimiento de un gas de una alta concentración a una baja concentración en función del movimiento del medio en que se encuentra dicho gas.
![Page 4: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/4.jpg)
En el pulmón:CONVECCIóN : MO2 = Vaire (CiO2 – CeO2)
En la membrana alveolo-capilar:DIFUSIóN : MO2 = DL (PAO2 – PaO2)
En la sangre:CONVECCIóN : MO2 = Vsang (CaO2 – CvO2)
En los tejidos:DIFUSIóN : MO2 = DT (PcO2 – PtO2)
Variables del intercambio gaseoso
![Page 5: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/5.jpg)
Variables del intercambio gaseoso
CONVECCIóN: MO2 = Vaire (CiO2 – CeO2)
MO2 = masa de O2; Vaire = volumen de aire; CiO2 = concentración de O2 en aire inspirado; CeO2 = concentración de O2 en aire espirado.
Afectado por: resp/min, volumen corriente, espacio muerto.
DIFUSIóN: MO2 = DL (PAO2 – PaO2)
DL = capacidad de difusión del pulmón; PAO2 = presión de O2 en aire alveolar; PaO2 = presión de O2 en sangre arterial.
Afectado por: área de superficie, volumen capilar, espesor de la pared alveolar, concentración de Hb.
![Page 6: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/6.jpg)
Variables del intercambio gaseoso
CONVECCIóN: MO2 = Vsang (CaO2 – CvO2)
Vsang = volumen de sangre; CaO2 = concentración de O2 en sangre arterial; CvO2 = concent. de O2 en sangre venosa.
Afectado por: latidos/min, volumen min, CDHb, 2,3-DPG, [Hb], distribución de flujo sanguíneo.
DIFUSIóN: MO2 = DT (PcO2 – PtO2)
DT = capacidad de difusión de los tejidos; PcO2 = presión de O2 en sangre capilar; PtO2 = presión de O2 en los tejidos.
Afectado por: área de superficie de las células, densidad mitocondrial, volumen y densidad capilar, concentración de las enzimas respiratorias.
![Page 7: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/7.jpg)
DIFUSIóN
Ley de Fick:
Vg =. Dg x A (Palv - Pcp) d
DL
donde: A = área de superficie total Dg = coef. de difusión del
gas d = distancia recorrida
DL = 25 ml/min/mm Hg
![Page 8: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/9.jpg)
MEDIDA DE LA DLCO
• Inspiración única de una mezcla diluída de CO
• Mantener la respiración por 10 segundos.
• Medida de transferencia de CO, y comparación de las concentraciones en el aire inspirado y espirado.
• Valor normal: 25 ml/min/mmHg
![Page 10: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/10.jpg)
CAPACIDAD DE DIFUSIóN
(DL)
DEPENDE DE:
- El componente de membrana- área de intercambio- distancia de difusión- presión parcial
- El componente sanguíneo- tiempo de reacción Hb-O2 (flujo sang.) - concentración de Hb
![Page 11: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/11.jpg)
Limitado por PerfusiónTRANSFERENCIA DE GASES
![Page 12: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/12.jpg)
Difusión de O2 en Normoxia
![Page 13: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/13.jpg)
TRANSFERENCIA DE GASES
Limitado por Difusión Limitado por Perfusión(en tejidos)
PA PA
Pa En pulmón Pa refleja anormalidad
40
Inicio (long. Capilar) Fin Inicio (long. Capilar Fin 40
100100
![Page 14: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/14.jpg)
TRANFERENCIA DE GASES
• Limitado por Difusión– CO: Se mantiene el gradiente y la transferencia de gas
puede continuar.Sólo las características de la membrana
alveolo capilar limitan este intercambio.
• Limitado por Perfusión– N2, CO2, O2: El gradiente se pierde rapidamente
(PA=Pa). La transferencia del gas es función del flujo.– Para que continúe el proceso de transferencia del gas
DEBE fluir sangre adicional.
![Page 15: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/15.jpg)
INTERCAMBIO GASEOSO LIMITADO POR DIFUSIóN Y POR PERFUSIóN
Equilibrio ventilación/perfusión se alcanza normalmente a los 0.25 seg.
Limitada por difusión a nivel tisular:PA>PCAP porque hay poca afinidad por el gas o porque ha sido captado por la hemoglobina, como en el caso de CO.
Limitada por perfusión a nivel pulmonar:PA = PCAP
![Page 16: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/16.jpg)
Diferencia A-a
• PAO2 - PaO2 Valores normales 5-20 mmHg– CAUSA:
– El “shunt” anatómico normal
– Ventilación/Perfusión alterada.
• La diferencia A-a aumenta con las enfermedades pulmonares.
• NOTA: Los valores normales varían en 100% O2.
![Page 17: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/17.jpg)
Transporte e Intercambio de Gases
• Membrana alveolo-capilar: epitelio alveolar, endotelio capilar, espacio intersticial y sustancia surfactante alveolar.
• Difusión (por diferencia de presiones) de O2 y
CO2 en direcciones opuestas entre alveolos. • La presión es directamente proporcional a la
concentración de las moléculas del gas.• Presión de un gas en solución --> Ley de Henry
![Page 18: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/18.jpg)
LEY DE HENRY
[O2] = . PO2 PO2 = [O2] /
= 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%
![Page 19: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/19.jpg)
Grupo HEM
Fe++
![Page 20: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/20.jpg)
Transporte de O2 en la Hb
• 4O2 + Hb4 Hb4 (O2) 4 reacción reversible
• Hb se combina con 4 moléculas de oxígeno
• 2 formas: Oxihemoglobina (forma R) y Desoxihemoglobina (forma T)
• Forma de transporte muy eficiente
![Page 21: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/21.jpg)
Oxígeno en la Hb
(mM) Hb + 4 O2 (mM)
1 mmol Hb = 64.5 g Hb1 mmol O2 = 22.4 ml.
4 x 22.4 ml/mmol O2 / 64.5 g Hb
= 1.39 ml O2/g Hb
15 g de Hb se combinan con 1.34 ml O2 (VN) Capacidad de Hb = 15 x 1.34= 20.1 ml O2 /100 ml
O2 disuelto [O2] = 0.3 ml O2/100 ml
![Page 22: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/22.jpg)
O2 disuelto
O2 combinado con Hb
O2 total
0 20 40 60 80 100 600 Po2 mmHg
100
80
60
40
20
0
Sat
(%)
Hb
2
2
1
8
1
4
1
0
6
2
C
de
O2
ml/100ml
![Page 23: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/23.jpg)
Saturación de la Hb por el O2
• El porcentaje de saturación 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 = 99 - 97% PaO2 = 100mmHg
• Sat. venosa = 75% Pv02 = 40mmHg
![Page 24: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/24.jpg)
CONTENIDO DE O2
Cont. O2 Hb = Sat O2 x Hb x 1.34
= 0.98 x 15 x 1.34 = 19.7 ml O2 /l00 ml
Cont. O2 Total =
Cont. O2 Hb + Cont. O2 disuelto (Cont O2 dis. = PAO2 x 0.003 = 100 x 0.003)
= 0.3 + 19.7 = 20 ml O2 /l00 ml sangre
![Page 25: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/25.jpg)
Hb: proteína alostérica
• Tiene más de un sitio (4) de unión al ligando.
• Alosterismo cooperativo: la unión del 4° ligando es más fácil que la del 1°, gracias a un cambio conformacional en la molécula.
![Page 26: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/26.jpg)
Hb: proteína alostérica
• La unión con el O2 ocurre debido a pequeños cambios en la estructura terciaria de los segmentos cerca del HEM y un gran cambio en la estructura cuaternaria.
• Cambio de la forma T (desoxiHb, tensa) a R (HbO2, relajada).
![Page 27: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/27.jpg)
Significado fisiológico de la forma sigmoide de la curva
Critical PO2
V
![Page 28: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/28.jpg)
N de Hill = 3 (O2 liberado 80%)
logPO2 mm Hg
Log (SatO2/1-Sat02)
n
log P50
![Page 29: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/29.jpg)
Log (SatO2) = log K + n log PO2
(1-SatO2)
A SatO2 = 50%log 0.5 = 0 1- 0.50 = logK + n log P50Log K = - n log P50
A < n ; < cooperatividad
P50
![Page 30: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/30.jpg)
Factores que modifican la afinidad de la Hb oxigenada
• La concentración de iones hidrógeno, [H+]
• La presión parcial de gas carbónico, PCO2
• La Temperatura• [2,3-DPG]
Caso especial: CO
![Page 31: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/31.jpg)
Efectores de la Curva de Disociación de la Hb O2
• La curva se desplaza a la derecha cuando:
T°, PCO2, [H+] y 2-3-DPG
• La Hb disminuye su afinidad por el O2 y lo libera.
• Ocurre en los tejidos.
• En los pulmones ocurre lo contrario.
![Page 32: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/32.jpg)
Efectores de la Curva de Disociación de la Hb O2
• PCO2, [H+] y 2-3-DPG• Se unen a la desoxiHb y estabilisan la
estructura T, disminuyendo la afinidad.• Todos los efectores se unen en diferentes
lugares de las cadenas y , pero pueden competir por un mismo sitio.
T°, debilita la unión entre la Hb y el O2. Reacción exotérmica (H=-11 kcal/mol).
![Page 33: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/33.jpg)
Efecto Bohr
• El incremento de ácidos o CO2 disminuye el pH del plasma y mueve la curva de disociación de la Hb hacia la derecha.
un aumento de CO2 promueve una mayor entrega de O2 a los tejidos a igual PO2.
Efecto Bohr = log P50/pH
![Page 34: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/34.jpg)
Factores que afectan la capacidad de la Hb
• Cambios en la concentración de Hb• Presencia de CO• Formación de metaHb(el Fe++ se oxida a Fe+++)
![Page 35: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/35.jpg)
Pregunta de examen
• ( ) La hemoglobina se satura al 50% con oxígeno a un PO2 de aproximadamente 27 mm Hg.
• ( ) La hemoglobina de la sangre arterial está aproximadamente 97% saturada a un PO2 de 100 mm Hg.
• ( ) La unión del oxígeno al HEM convierte el fierro ferroso a férrico.
• ( ) El oxígeno disuelto en sangre es función lineal de la presión parcial de O2.
![Page 36: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/36.jpg)
• ( V ) La hemoglobina se satura al 50% con oxígeno a un PO2 de aproximadamente 27 mm Hg.
• ( V ) La hemoglobina de la sangre arterial está aproximadamente 97% saturada a un PO2 de 100 mm Hg.
• ( F ) La unión del oxígeno al HEM convierte el fierro ferroso a férrico.
• ( V ) El oxígeno disuelto en sangre es función lineal de la presión parcial de O2.
![Page 37: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/37.jpg)
Aporte de Oxígeno
ApO2 = QT . (Cart O2 x 10)
= 5L x (20 vol% x 10 = 1000 ml O2 /min
Donde QT es el gasto cardíaco o flujo total de sangre, Cart O2 es el contenido de O2 en sangre arterial (GC = Vol.lat x lat/min)
ApO2 disminuye si se reduce: La oxigenación de la sangre La concentración de hemoglobina El gasto cardiaco
![Page 38: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/38.jpg)
Diferencia a-v en contenido de O2
• CaO2 - CvO2
• CaO2 = 20 vol%; CvO2 = 15 vol%• CaO2 - CvO2 = 5 vol%
– 50 ml O2 / L
– 50 ml de O2 son extraídos de 1L de sangre
para el metabolismo tisular.
![Page 39: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/39.jpg)
Consumo de Oxígeno
VO2 = QT . (Cart O2 - Cven O2) x 10
= 5L x (5 vol% x 10) = 250 ml O2 /min
Donde QT es el gasto cardíaco o flujo sanguíneo, Cart O2 es el cont. de O2 en sangre arterial y Cven O2 es el cont. de O2 en sangre venosa
– 250 ml de O2 son extraídos de la sangre
en 1 min.
![Page 40: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/40.jpg)
Coeficiente de extracción de oxígeno
Coef. E = (CART O2 - CVEN O2)
CART O2
= 5 vol% = 0.25 20 vol%
ApO2 = 1000 ml O2 /min
En 1 min, con un ApO2 = 1000 ml O2 /min y un Coef. E de 0.25, 250 ml de O2 son metabolizados por los tejidos y 750 ml de O2 regresan a los pulmones.
![Page 41: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/41.jpg)
Hipoxia Tisular
• La cantidad disponible de O2 para el metabolismo celular es inadecuada. Existen 4 tipos de hipoxia:
1. Hipóxica (hipoxemia).
2. Anémica.
3. Circulatoria
4. Histotóxica.
![Page 42: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/42.jpg)
Hipoxemia
• La Hipoxemia es causada por cuatro razones principales:
1. Hipoventilación (enf. Resp.), disminución de la PO2, respirar menos de 21% de O2.
2. Difusión alterada.
3. Cortocircuitos (“shunts”)
4. Relación Ventilación – Perfusión alterada.
![Page 43: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/43.jpg)
Hipoxia Anémica
La PaO2 es normal, pero disminuye la capacidad de
la sangre para el O2.
Es causada por:
1. Concentración disminuída de Hb.
2. CO
3. Meta Hb.
![Page 44: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/44.jpg)
Hipoxia Circulatoria
La PaO2 y el Cont. O2 son normales, pero disminuye
la cantidad de sangre y por lo tanto de O2.
• La Hipoxemia es causada por:
1. Disminución de flujo sanguíneo, insuficiencia vascular.
2. Cortocircuitos (“shunts”) arterio-venosos.
![Page 45: FisiologÍa de La RespiraciÓn](https://reader030.vdocuments.co/reader030/viewer/2022012321/5571f21a49795947648c2831/html5/thumbnails/45.jpg)
Hipoxia Histotóxica
• Es causada por:
La incapacidad de los tejidos de utilizar el O2.
La PaO2 y el Cont. O2 son normales, pero los tejidos
están muy hipóxicos.La PvO2, el CvO2 y SvO2 pueden estar elevados,
pues el O2 no está siendo utilizado.