FISIOLOGIA DE FISIOLOGIA DE LA RESPIRACIONLA RESPIRACION

Dr. NESTOR RODRIGUEZ ALAYODr. NESTOR RODRIGUEZ ALAYO

Fisiología de la RespiraciónFisiología de la Respiración

1. GASES RESPIRATORIOS Y LEYES1. GASES RESPIRATORIOS Y LEYES 2. VENTILACION PULMONAR2. VENTILACION PULMONAR - Condiciones del aparato respiratorio- Condiciones del aparato respiratorio - Volúmenes y Capacidades Pulmonares - Volúmenes y Capacidades Pulmonares 3. DIFUSION3. DIFUSION - Membrana Alveolo - capilar - Membrana Alveolo - capilar - Presiones Parciales de O- Presiones Parciales de O22 y CO y CO22

4. MECANICA RESPIRATORIA4. MECANICA RESPIRATORIA - Movimiento del tórax: - Movimiento del tórax: huesos, músculos, enervaciónhuesos, músculos, enervación

5. CIRCULACION DEL 05. CIRCULACION DEL 022 y CO y CO22

6. EQUILIBRIO ACIDO BASE6. EQUILIBRIO ACIDO BASE 7. REGULACION DE LA RESPIRACION7. REGULACION DE LA RESPIRACION

FUNCION VENTILATORIA Y DE INTERCAMBIO GASEOSO DEL FUNCION VENTILATORIA Y DE INTERCAMBIO GASEOSO DEL PULMON : PROCESOSPULMON : PROCESOS

3

52

11

4

SANGRE ARTERIALSANGRE

VENOSA MIXTA

MECÁNICA RESPIRATORIA

. . COMPOSICIÒN DEL AIRE SECO COMPOSICIÒN DEL AIRE SECO ( nivel del mar)( nivel del mar)

Gas %Gas % PresiònPresiòn (mm Hg) (mm Hg)______________________________________________________________________CO2 O.O3 O.O2CO2 O.O3 O.O2Arg, Xe 0.97 7.1Arg, Xe 0.97 7.1 02 21.0 159.6 02 21.0 159.6 N2 78 .0 593.1N2 78 .0 593.1 ____________________________________________________________________ 100.00 760.0100.00 760.0 se mantiene constante hasta se mantiene constante hasta

20 Km. de altura20 Km. de altura

GASES DE LA ATMOSFERAGASES DE LA ATMOSFERA

La presión barométrica, (que es la La presión barométrica, (que es la traducción del campo gravitacional de traducción del campo gravitacional de la tierra y la energía cinética de los la tierra y la energía cinética de los gases) también disminuye con la gases) también disminuye con la altura…….altura…….ver esquema.ver esquema.

20

60

100

140

INSP ALV ART CAP VEN-M

Gradiente de presión de O2 del ambiente hasta los tejidos. P

O2

(mm

Hg

)

40 mmHg

Presión Presión del Gas Aire Seco Aire Saturado con vapor de H20(mmHg)del Gas Aire Seco Aire Saturado con vapor de H20(mmHg)

212100CC 373700 C C__________________________________________________________________________

pNpN22 600600 585585 560560

pOpO22 160160 156156 153 153

pCOpCO22 0.20.2 00 0 0

pHpH2 2 OO 0 0 19 19 47 47

______________________________________ ______________________________________

Presión Presión 760 760 760760 760760Barométrica Barométrica

LEY DE HENRYLEY DE HENRY La cantidad de gas que se disuelve en un liquido es La cantidad de gas que se disuelve en un liquido es

proporcional al coeficiente de solubilidad y a la presión parcial proporcional al coeficiente de solubilidad y a la presión parcial de dicho gas. de dicho gas.

A nivel pulmonar las fases gaseosa y sanguínea se ponen en A nivel pulmonar las fases gaseosa y sanguínea se ponen en contacto, entonces en sangre arterial habrá una cantidad de contacto, entonces en sangre arterial habrá una cantidad de oxigeno dada por la ley de Henry.oxigeno dada por la ley de Henry.

La pOLa pO2 2 a = 100 mm Hga = 100 mm Hg αα = 0.023 ml de O = 0.023 ml de O2 2 / ml sangre / ml sangre a a 373700 C C Entonces ml OEntonces ml O22 disuelto/ ml de sangre = 100 x 0.023 = 0.003 disuelto/ ml de sangre = 100 x 0.023 = 0.003 760760 Por lo tanto: cada ml sangre contiene : 0.003 ml. OPor lo tanto: cada ml sangre contiene : 0.003 ml. O22

cada 100 ml sangre contiene: 0.3 ml. Ocada 100 ml sangre contiene: 0.3 ml. O22

LEY DE HENRYLEY DE HENRYPresión Presión del Gas del Gas Sangre arterial Sangre venosa Sangre arterial Sangre venosa

______________________________________________________________

pOpO22 100 100 40 40

O2 O2 disuelto( vol/100ml)disuelto( vol/100ml) 0.30.3 0.120.12

pCOpCO22 4040 45 45

COCO22 disuelto( vol/100ml)disuelto( vol/100ml) 2.6 2.9 2.6 2.9 ____________________________________________________________________

Altura y Presión BarométricaAltura y Presión Barométrica

Cuanto mayor es la altura, la PB Cuanto mayor es la altura, la PB POPO22 = (0.21) (PB – PH = (0.21) (PB – PH22O)O)

La fracción de OLa fracción de O22 en el aire en el aire no cambiano cambia con la altura.con la altura.

Si PB Si PB también también PO PO22 (alt (alt PB PB PO PO22)) 0 m 0 m 760 mmHg 760 mmHg 150 mmHg 150 mmHg 4,330 m 4,330 m 450 mmHg. 450 mmHg. 85 mmHg 85 mmHg

20

60

100

140

INSP ALV ART CAP VEN-M

NANM

Gradiente de Presión de O2 desde el aire a los tejidos

4,500 m PO

2

(mm

Hg

)

CUADROCUADRO: Valores de los cambios diarios de O2 y CO2 de un sujeto en reposo y la : Valores de los cambios diarios de O2 y CO2 de un sujeto en reposo y la

cantidad de sangre requerida para el transporte de ambos.cantidad de sangre requerida para el transporte de ambos. MASAMASA

(KG)(KG)

O2 CONSUMIDA O2 CONSUMIDA POR DÍA (Lit)POR DÍA (Lit)

CO2 PRODUCIDO CO2 PRODUCIDO POR DÍA (Lit)POR DÍA (Lit)

VOL. VOL. CIRCULAT/DÍA(Lit)CIRCULAT/DÍA(Lit)

CEREBROCEREBRO 1.41.4 6767 6767 10801080

CORAZÓNCORAZÓN 0.30.3 4242 3636 324324

RIÑÓNRIÑÓN 0.30.3 2525 2020 18141814

DIGESTIVOSDIGESTIVOS 2626 7373 5151 21602160

MÚSCULO MÚSCULO ESQUELÉTICOESQUELÉTICO

3131 7171 3737 12051205

PIELPIEL 3.63.6 1717 1414 663663

PRESIONES PARCIALES PRESIONES PARCIALES DE ODE O2 2 Y COY CO2 2 PARA LA DIFUSIONPARA LA DIFUSION

PA02Pa02

DA-a02 = PA02 – PaO2

ALTERACION DE LA RELACION V/QALTERACION DE LA RELACION V/Q

V Q = 1

V Q

< 1

v

Q

V

Q V Q

> 1

VA

PAO2

PACO2

PaO2

PaCO2

HIPOVENTILACION

PaCO2 = K VCO2 VA

V Q

<1

TRANSPORTE DE TRANSPORTE DE GASES GASES

RESPIRATORIOSRESPIRATORIOS

Dr. NESTOR RODRIGUEZ ALAYODr. NESTOR RODRIGUEZ ALAYO

TRANSPORTE DE TRANSPORTE DE

OO22

Transporte de OTransporte de O22 en la Hb en la Hb

4O4O22 + Hb + Hb44 ----- Hb ----- Hb44 (0) (0)44 reacción reversible reacción reversibleHb se combina con 4 moléculas de O2Hb se combina con 4 moléculas de O22 formas : Oxihemoglobina (forma R)2 formas : Oxihemoglobina (forma R)

Desoxihemoglobina (forma T)Desoxihemoglobina (forma T)Forma de transporte muy eficienteForma de transporte muy eficiente

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINAEstructura.Estructura. Peso molecular: 68,000. Peso molecular: 68,000. formada por :formada por :

Hem ( 4 ) Hem ( 4 ) Globinas ( 2 beta, 2 alfa). Globinas ( 2 beta, 2 alfa).

4 grupos hem por 4 grupos hem por cada mol de Hbcada mol de Hb

Elementos Requeridos para la formación del HemElementos Requeridos para la formación del Hem

AminoácidosAminoácidos: para la síntesis de globina.: para la síntesis de globina.

Fe++:Fe++: El Fe entra al eritrocito inmaduro El Fe entra al eritrocito inmaduro transportado por transferrina. El 70% se transportado por transferrina. El 70% se encuentra en la hemoglobina. El resto se encuentra en la hemoglobina. El resto se guarda en el hígado, bazo y médula en guarda en el hígado, bazo y médula en forma de hemosiderina y ferritina cuando forma de hemosiderina y ferritina cuando se   requiera. se   requiera.

Vitamina B12Vitamina B12:: se requiere para la síntesis se requiere para la síntesis de ADN. de ADN.

Síntesis de la hemoglobinaSíntesis de la hemoglobina

Cobalto : forma parte de la molécula de vitamina B12.

Acido fólico: los derivados de la tetrahidrofolato son

coenzimas esenciales para la   hemopoyesis. Se necesita

ácido fólico para la síntesis de timidilato, precursor del ADN.

Piridoxina : para la formación del ácido delta-aminolevu-

línico, precursor del hem. Su   deficiencia produce anémia

hipocrómica.

Factores esenciales para el crecimiento y la división

celular.

Tipos Hb:

Adultos: Hb A1 : 2 alfa ; 2 ßeta ( 97 %)

Hb A2 : 2 alfa ; 2 delta ( 2.5 %)

Fetal : Hb F : 2 alfa ; 2 gamma (0.5 %)

Hb : Proteína AlostéricaHb : Proteína Alostérica

Tiene 4 sitios de unión al ligando.Tiene 4 sitios de unión al ligando.

Alosterismo cooperativo: la unión del 4º Alosterismo cooperativo: la unión del 4º ligando es más fácil que la del primero, ligando es más fácil que la del primero, gracias a un cambio conformacional en la gracias a un cambio conformacional en la moléculamolécula

Hb: proteína alostéricaHb: proteína alostérica

La unión con el OLa unión con el O22 ocurre debido a ocurre debido a pequeños cambios en la estructura pequeños cambios en la estructura terciariaterciaria de los segmentos cerca del HEM de los segmentos cerca del HEM y un y un gran cambio en la estructura gran cambio en la estructura cuaternariacuaternaria..

Cambio de la forma : Cambio de la forma : T (desoxiHb, tensa)T (desoxiHb, tensa) a a

R (HbOR (HbO22, relajada)., relajada).

Grupo HEM

Fe++

Presione aquí para usar el programa

Movimiento del Hem y la hélice F durante la transición

Hb Deoxigenada Hb Oxigenada

TRANSPORTE O2TRANSPORTE O2

Forma libreForma libre

Ley Henry: cuando la PA 100 mm Hg Ley Henry: cuando la PA 100 mm Hg (mayoría mamíferos)(mayoría mamíferos)

Hay 0,3 ml 02 ---- 100 ml sangreHay 0,3 ml 02 ---- 100 ml sangre

Para 5 litros el aporte será Para 5 litros el aporte será 15 ml O15 ml O22 / 1’ / 1’

Pero la demanda es 250 ml 0Pero la demanda es 250 ml 022 / min / min

Pigmentos: Hemoglobina, mioglobina, citocromo.Pigmentos: Hemoglobina, mioglobina, citocromo.

TRANSPORTE O2TRANSPORTE O2

Forma combinada:Forma combinada: - La cantidad de O2 que la Hb transporta el GR es 65 veces - La cantidad de O2 que la Hb transporta el GR es 65 veces >cantidad disuelta>cantidad disuelta - Fijación del 02 a la Hb del total transportado:- Fijación del 02 a la Hb del total transportado: En reposo: 95 % , En ejercicio 99 %En reposo: 95 % , En ejercicio 99 %

1 g de Hb fija 1 g de Hb fija 1.34 ml de O2 1.34 ml de O2

100 ml sangre 100 ml sangre 15 g. Hb 15 g. Hb 5,000 ml sangre 5,000 ml sangre 750 g Hb 750 g Hb

1 g Hb1 g Hb 1,34 ml 02 1,34 ml 02

750 g Hb750 g Hb 1,042.5 ml O21,042.5 ml O2

También:También: 1g Hb1g Hb 1.34 ml O2 1.34 ml O2 15 g Hb 15 g Hb 20.1. ml O2 /100 ml 20.1. ml O2 /100 ml

sangresangre

Oxígeno en la HbOxígeno en la Hb

15 g de Hb se combinan con 1.34 ml O15 g de Hb se combinan con 1.34 ml O2 2 (VN)(VN) Capacidad de HbCapacidad de Hb = = 15 x 1.34 = 20.115 x 1.34 = 20.1 ml Oml O22 /100 ml /100 ml

OO22 disuelto disuelto [O[O22] ] = 0.3 ml O= 0.3 ml O22/100 ml/100 ml

CONTENIDO DE OCONTENIDO DE O22

Cont. OCont. O2 2 HbHb = Sat O= Sat O22 x Hb x 1.34 x Hb x 1.34

= 0.98 x 15 x 1.34= 0.98 x 15 x 1.34

= = 19.7 ml O19.7 ml O22 /l00 ml /l00 ml

Cont. OCont. O2 2 TotalTotal = =

Cont. OCont. O2 2 HbHb + Cont. O+ Cont. O2 2 disueltodisuelto

(Cont O(Cont O2 2 dis. = PAOdis. = PAO22 x 0.003 = 100 x 0.003) x 0.003 = 100 x 0.003)

= 0.3 + 19.7 = = 0.3 + 19.7 = 20 ml O20 ml O22 /l00 ml sangre /l00 ml sangre

Saturación de la Hb por el OSaturación de la Hb por el O22

El El porcentaje de saturaciónporcentaje de saturación es el % o grado es el % o grado de ocupación de grupos Hem unidos a Ode ocupación de grupos Hem unidos a O22

Sat = Sat = Contenido deContenido de OO22 en la Hb en la Hb x 100 x 100

Capacidad de OCapacidad de O22

Sat. arterial = 99 - 97% PaOSat. arterial = 99 - 97% PaO22 = 100mmHg = 100mmHg

Sat. venosa = 75% Pv0Sat. venosa = 75% Pv022 = 40mmHg = 40mmHg

INDICES DE TRANSPORTEINDICES DE TRANSPORTE

CAPACIDAD DE CAPACIDAD DE OO22 :: Es la cantidad máxima de Es la cantidad máxima de OO22 que transporta la Hb que transporta la Hb Capacidad de transporte es 20.1 ml de 0Capacidad de transporte es 20.1 ml de 02 2 /100 ml sangre/100 ml sangre

CONTENIDO DE CONTENIDO DE OO2: 2: Equivale a la cantidad real fijada a la Hb más la cantidad disueltaEquivale a la cantidad real fijada a la Hb más la cantidad disuelta

02 fijada 20.102 fijada 20.1 02 disuelto 02 disuelto 0.30.3 20.4 20.4

SATURACION DE SATURACION DE OO2:2: S = S = CONTENIDOCONTENIDO x 100 = x 100 = 20.420.4 x 100 x 100 CAPACIDAD 1.34CAPACIDAD 1.34

Saturación arterial = 99 – 97 %Saturación arterial = 99 – 97 % Pa O2 = 100 mm Hg Pa O2 = 100 mm HgSaturación venosa = 75 % Saturación venosa = 75 % Pv O2 = 40 mmHgPv O2 = 40 mmHg

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

Significado fisiológico de la forma Significado fisiológico de la forma sigmoide de la curvasigmoide de la curva

Critical PO2

V

Curva de Disociación de la Hemoglobina

Presione para usar el programa

Factores que modifican la afinidad Factores que modifican la afinidad de la Hb Oxigenadade la Hb Oxigenada

La concentración de iones hidrógeno.La concentración de iones hidrógeno. La PCO2La PCO2 La Temperatura corporalLa Temperatura corporal El 2,3 – DPGEl 2,3 – DPG

Efectores y Consecuencias de la Efectores y Consecuencias de la Curva de Disociación de la Hb OCurva de Disociación de la Hb O22

La curva se desplaza a la La curva se desplaza a la derechaderecha cuando: cuando:

T°, T°, PCO PCO22, , [H [H++] y ] y 2-3-DPG 2-3-DPG La Hb disminuye su afinidad por el OLa Hb disminuye su afinidad por el O22 y lo y lo

libera.libera. Ocurre en los tejidos.Ocurre en los tejidos. En los pulmones ocurre lo contrario.En los pulmones ocurre lo contrario.

Efectores de la Curva de Disociación de la Hb OEfectores de la Curva de Disociación de la Hb O22

PCOPCO22, , [H [H++] y ] y 2-3-DPG 2-3-DPG

Se unen a la desoxiHb y estabilizan la Se unen a la desoxiHb y estabilizan la estructura T, disminuyendo la afinidad.estructura T, disminuyendo la afinidad.

Todos los efectores se unen en diferentes Todos los efectores se unen en diferentes lugares de las cadenas lugares de las cadenas y y , pero pueden , pero pueden competir por un mismo sitio.competir por un mismo sitio.

T°, debilita la unión entre la Hb y el OT°, debilita la unión entre la Hb y el O22. .

Efecto BohrEfecto Bohr

El El incrementoincremento de ácidos o Cde ácidos o COO22 disminuye disminuye el pH del plasma y mueve la curva de el pH del plasma y mueve la curva de disociación de la Hb disociación de la Hb hacia la derechahacia la derecha..

Un aumento de Un aumento de CCOO22 promueve una mayor promueve una mayor entrega de Oentrega de O22 a los tejidos a igual a los tejidos a igual PPOO22..

Efecto Bohr = Efecto Bohr = log P50/log P50/pHpH

Factores que afectan la Factores que afectan la capacidad de la Hbcapacidad de la Hb

Cambios en la concentración de HbCambios en la concentración de Hb Presencia de COPresencia de CO Formación de metaHbFormación de metaHb (fierro ferrico a ferroso) (fierro ferrico a ferroso)

TRANSPORTE DETRANSPORTE DE

COCO22

Transporte de CO2Transporte de CO2

En el EritrocitoEn el Eritrocito

5 % disuelto5 % disuelto

21 % CO21 % CO2 2 + Hb + Hb Hb CO Hb CO22

63 % CO63 % CO22 + H + H22O O H H22COCO3 3 H H++ + + HCO HCO33

En el PlasmaEn el Plasma::

1 % carbamino proteínas1 % carbamino proteínas

5 % CO5 % CO2 2 + H+ H22O O H H22COCO3 3 HH++ + HCO3 + HCO3

5 % disuelto5 % disuelto

COCO22 Disuelto Disuelto

Obedece a la Ley de HenryObedece a la Ley de HenryEs 20 veces mas soluble que el OEs 20 veces mas soluble que el O22, por lo , por lo

que disuelto tiene un papel más que disuelto tiene un papel más significativo en el transportesignificativo en el transporte

pCOpCO22 venosa = 45 torr venosa = 45 torrpCOpCO22 arterial = 40 torr arterial = 40 torr

COCO22 EN LOS TEJIDOS EN LOS TEJIDOS

La Hb desoxigenada tiene mayor afinidad La Hb desoxigenada tiene mayor afinidad por los H+ ( la curva se mueve hacia la por los H+ ( la curva se mueve hacia la derecha y entrega más Oderecha y entrega más O22 a igual pO a igual pO22..

Disminuye la afinidad de la Hb por el ODisminuye la afinidad de la Hb por el O2 2

Aumenta la capacidad para liberar OAumenta la capacidad para liberar O22

COCO22 EN LOS PULMONES EN LOS PULMONES

El COEl CO22 es espirado y aumenta la es espirado y aumenta la

afinidad de la Hb por el Oafinidad de la Hb por el O22

EFECTO DE HALDANEEFECTO DE HALDANE La formación de deoxiHb, aumenta la afinidad La formación de deoxiHb, aumenta la afinidad

de la Hb por el COde la Hb por el CO22.. Tampona el COTampona el CO22 e indirectamente evita una e indirectamente evita una

mayor acidificación de la sangre.mayor acidificación de la sangre. FavoreceFavorece : :Toma de COToma de CO22 en los capilares en los capilares

y su eliminación en los pulmones. y su eliminación en los pulmones. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- EFECTO BOHR EFECTO BOHR Un aumento de COUn aumento de CO22 promueve una mayor entrega promueve una mayor entrega

de Ode O2 2 a los tejidos a igual pOa los tejidos a igual pO22

Carga de COCarga de CO22 Descarga de O Descarga de O22

Efecto BohrEfecto Bohr

Descarga de ODescarga de O22 Carga de CO Carga de CO22

Efecto HaldaneEfecto Haldane