transporte y utilización de oxigeno
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TRANSPORTE Y UTILIZACIÓN DE OXIGENO
RODRIGO MARIN MATEUSResidente Medicina Interna
UNIVERSIDAD DEL VALLE
INTRODUCCION
• La obtención de energía se basa en la utilización de oxígeno.
• Sin energía no hay vida y sin O2 no hay energía
• La interrupción de los procesos que consumen oxigeno prod. Daños celulares de forma casi inmediata y si esta interrupción se mantiene, los daños son irreversibles
DEFINICIONES
• TRANSPORTE DE OXIGENO
• Todos los mecanismos y procesos que van desde la inspiración hasta la entrega del Oxigeno a la mitocondria.
• Procesos:
1- Transporte conectivo
2- Transporte difusivo
DEFINICIONES
Algunos valores normales de parámetros que definen el transporte de O2
DEFINICIONES• CAPTACION DE OXIGENO
La cantidad de Oxigeno extraída de la ventilación alveolar y transferida a la sangre venosa de forma que se convierte en sangre arterial
La medición de la captación de O2 se realiza mediante la siguiente formula:
DEFINICIONES
• APORTE DE OXIGENO (DO2)
La cantidad de Oxigeno puesta a disposición de los tejidos por unidad de tiempo.
El cálculo del DO2 se realiza mediante la siguiente formula:
DEFINICIONESEl CaO2 se calcula por la siguiente fórmula:
En la clínica, la valoración de DO2 está expresada en relación con el peso del enfermo o con el ASC
DEFINICIONES• DEMANDA DE OXIGENO
La cantidad de Oxigeno requerida por los tejidos para mantener el metabolismo aeróbico y también su integridad estructural y funcional.
Difícil de cuantificar directamente.
Se calcula indirectamente por VO2 o por lactato.
DEFINICIONES• CONSUMO DE OXIGENO (VO2)
La cantidad de Oxigeno empleada por las células en un momento dado. En condiciones normales hay equilibrio entre la demanda y el consumo de oxígeno.
La captación de O2 nos permite conocer el VO2
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO POR EL METODO DE FICK
Aplicando el método de Fick sería así:
D(a-v) es la diferencia entre CaO2 y CvO2
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO POR EL METODO DE FICK
Si queremos expresar el VO2 en relación con el peso y la superficie corporal seria así:
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO MEDIANTE CALORIMETRÍA INDIRECTA
Se basa en la relación existente entre la producción y la eliminación de calor → CALORIMETRIA DIRECTA (difícil)
CALORIMETRIA INDIRECTA: El O2 captado es igual al consumido, de modo que el O2 consumido quedaría asi:
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO MEDIANTE CALORIMETRÍA INDIRECTA
De la misma forma se puede calcular la producción de CO2:
Pero la FiCO2 es casi nula, de modo que quedaría asi:
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO MEDIANTE CALORIMETRÍA INDIRECTA
La relación entre VO2 y VCO2 nos definirá el cociente respiratorio (CR) de la siguiente forma:
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO MEDIANTE CALORIMETRÍA INDIRECTA
Siguiendo los datos de la tabla tendríamos:
La cantidad de proteínas metabolizadas puede ser analizada conociendo la excreción urinaria de nitrógeno y las cantidades de oxigeno y grasas metabolizadas.
CALCULO DEL CONSUMO DE OXIGENO MEDIANTE CALORIMETRÍA INDIRECTA
COCIENTE DE EXTRACCIÓN
El cociente de extracción (CE) es la relación que existe entre el consumo y el aporte de O2 (VO2/ DO2), se expresa en % e indica el porcentaje de oxigeno aportado que ha sido utilizado.
El CE normal es del 25%.
TRANSPORTE NORMAL DE OXIGENO EN LA SANGRE
El oxígeno se transporta en mayor parte unido a la hemoglobina a través del grupo HEM y una pequeña parte va disuelta en el plasmaIZQUIERDA:
Alcalosis↓ PCO2
Hipotermia↓ 2-3 DFG
DERECHA:Acidosis↑ PCO2
Hipertermia↑ 2-3 DFG
TRANSPORTE NORMAL DE OXIGENO EN LA SANGRE
La cantidad de oxígeno disuelta en el plasma es muy pequeña comparada con la unida al HEM, sin embargo, puede llegar a alcanzar importancia clínica cuando al PaO2 es aumenta.
2000mmHg → Camara hiperbárica
OTRAS FORMAS DE TRANSPORTAR OXIGENO
Soluciones de hemoglobina
a. Hb sin modificar
b. Hb modificada
Emulsiones de Perflourocarbonados
Estudios se han llevado a cabo en Sudafrica y Europa. Hb bovina polimerizada - Pacientes con patología quirúrgica Disminuye necesidad de transfusión en 43% Hasta por 28 días post – Qx Aprobado desde 2001.
Indicacion: Reducción de la necesidad de transfusión Alogénica en pacientes adultos quirúrgicos quienes estén agudamente anémicos.
HEMOPURE
FDA no acepta para uso en U.S.A.
Estudios en animales sugieren que puede aumentar
el riesgo de stroke e IAM.
Vida media: 19 hs
Viabilidad: 36 meses (20° - 30°C)
Europa: Estudios en fase II
HEMOPURE
Reprod Toxicol 2015 Feb 16. Epub 2015 Feb 16.
Desarrollada por US Army y Lab Northfield Inc.
Guerra de Vietnam
Hb polimerizada de sangre humana obsoleta
Vida media: 24hrs Viabilidad: 12 meses (refrigerada)
Proceso de polimerización y adición de solución con
Electrolitos.
POLYHEME
Indicación:
Uso militar. Traumatismo con hemorragia en áreas
remotas por 24 hrs mientras se obtiene atención
médica adecuada.
Limitantes: Tiempo. Requerimiento de sangre
humana para su producción.
POLYHEME
Desarrollada por Hemosol Corporation, Canadá
Manufación:
Donantes humanos + O-rafinosa reticulada
Uso: Cirugia cardiaca electiva
↓ Hb: 7.0 y aplican Hemolink en bypass cardiopulmonar y se
transfunde la sangre de Nuevo de acuerdo a requerimiento y
objetivos de transfusion
Proyecto se interrumpió en Jun. 2004 por limitación de recursos
de Hemosol Corporation
HEMOLINK
Desarrollada por Sangart Inc., San Diego, California Estudios se llevan a cabo en Europa (Fase II)
Manufación: PEG + Hb humana conjugada o bovina
Molecula es mas grande con gran capacidad de
Transporte de O2. Vida media: 43 hrs
MALEIMIDE PEG-HB (MP4)
Desarrollada por Baxter Hemoglobin Therapeutics
E. coli: Síntesis de Hb humana funcional
Capacidad de producción ilimitada
rHB 1.1 (HemAssist®) buen trasnportador de O2 pero ligaba también NO.
→ Hipertensión pulmonar
rHB 2.0. No HTP Adecuado mantenimiento de gasto cardiaco y transporte de Oxigeno.
Baxter suspendió la financiación de esta iniciativa
HB HUMANA RECOMBINANTE
rHB 2.0
Compuestos sintéticos hechos de átomos de flúor que sustituyen al hidrogeno a los largo de una cadena principal de carbono.Químicamente son inertes Capacidad de disolver gases (O2 y CO2) por solubilidad directaRequieren PaO2 altas (>300mmHg)
PERFLUOROCARBONOS
In 1966, Leland C. Clark
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Son hidrocarburos lineales o ciclicos que los cuales los atomos de hidrogeno han sido sustituidos por un atomo de fluor. Son materiales completamente inertes y sin metabolismo in vivo
(Jahr et al., 2007)
1st Generation
Fluosol-DATM
2nd Generation
OxyfluorTM OxygentTM
3rd Generation
PerftoranTM
PHER-O2TM
3rd Generation
PerftoranTM
PHER-O2TM
PERFLUOROCARBONOS (PFC)
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Perfluorocarbonos no tienen las propiedades de unión de oxígeno sino que actúan como disolventes simples.
Se puede disolver más oxígeno que la sangre biológica.
El transporte y la liberación de los gases en función de su solubilidad física, y la cantidad de gas disuelto linealmente
relacionados con su presión parcial.
Transportan mucho menos oxígeno que los productos basados en la hemoglobina
PERFLUOROCARBONOS (PFC)
Las partículas de PFC son unos 0,2 micras de diámetro (1/40 de tamaño RBC), con un núcleo de perfluorocarbono yun fosfolípidos de lecitina delgados como una membrana.Los perfluorocarbonos no son hidrosolubles y administraron como emulsiones llamadas perfluorocarbono emulsiones
(PFCEs)
POLIMEROSOMAS CON PFC
La primera generacion de PFC desarrollado fue Fluosol-DATM en 1989, que fue aprobado por FDA en humanos, pero retirado posteriormente por sintomas similares a gripa.
La segunda generación de PFCs desarrolladas fueron OxyfluorTM y OxygentTM, con mejoria de la lipofilia. Oxifluor → Retirado por efectos colaterales severos Oxigent → Retirado: ACV e IAM
DESARROLLO DE LOS PERFLUOROCARBONOS (PFC)
La tercera generacion de PFC desarrollado fueron:
PerftoranTM y PHER-O2TM
PerftoranTM fue retirado por produccion de
Hipertensión
PHER-O2TM continua en fase de investigación
DESARROLLO DE LOS PERFLUOROCARBONOS (PFC)
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Nombre Laboratorio Estado
OxygentTM Alliance pharmaceuticals(USA)
Discontinuado
OxycyteTM Oxygen biotherapeutics(USA)
Discontinuado
PHER-O 2TM Sanguine Corp(USA)
En investigación
PerftoranTM PERFTORAN(Russia)
Aprobado en Rusia para uso cliínico
Y EN COLOMBIA QUÉ?
Bloodox® (PFC)
Universidad de los Andes y Fundación Cardioinfantil
Dr. Juan Carlos Briceño
Anesthesiology 2011; 114:901–11
Anesthesiology 2011; 114:901–11
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TRANSPORTE DE OXIGENO
La Hb es el principal transportador de O2. Sin embargo, los niveles muy altos de Hto (%) aumentan la viscosidad y pueden entorpecer la DO2.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TRANSPORTE DE OXIGENO
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TRANSPORTE DE OXIGENO
Diversos niveles de hematocrito encontrados en la clínica
DEPENDENCIA DEL CONSUMO DE OXIGENO
Relación DO2 y VO2 → CE
En condición fisiologíca VO2 no depende del DO2.
Dependencia Fisiológica de VO2
Extracción crítica: Punto por debajo del cual se compromete VO2.
REGULACION DEL FLUJO SANGUINEO EN CONDICIONES NORMALES
Los mecanismos de regulación de flujo sanguíneo a distintos órganos son de gran importancia porque permiten mantener constante el aporte y consumo en condiciones de baja y alta demanda.
REGULACION DEL FLUJO SANGUINEO EN CONDICIONES NORMALES
Estos mecanismos de regulación pueden actuar de 2 formas:
A- De forma aguda → Corto plazo
B- De forma crónica: → Mediano y largo plazo
Suele manifestarse como cambios en el tamaño y numero de vasos que irrigan un territorio.
REGULACION LOCAL DE LA CIRCULACION
El metabolismo de un tejido es el principal regulador del FS de dicho tejido, en general un aumento del metabolismo de hasta 8 veces se traduce en un aumento del FS en 4 veces.
En carencia de O2, aumenta el FS aunque no aumente VO2.
REGULACION LOCAL DE LA CIRCULACION
Para explicar la regulación local existen 2 teorías:
1- La teoría vasodilatadora.
2- La teoría de la demanda de Oxigeno.
CO2 – Histamina – lactato – adenosina – ADP – K – H+
REGULACION LOCAL DE LA CIRCULACIÓN
Para explicar la regulación local existen 2 teorías:
1- La teoría vasodilatadora.
2- La teoría de la demanda de Oxigeno.
CO2 – Histamina – lactato – adenosina – ADP – K – H+
OXIGENO Y NUTRIENTES
AUTOREGULACION DEL FLUJO SANGUINEO
En condiciones normales las variaciones en la TAM no modifican el flujo sanguíneo, por mecanismos de regulación local que actúan de forma inmediata impidiendo las fluctuaciones del FS dentro de rangos muy amplios de TAM.
Esta regulación podría explicarse por las teorías vasodilatodora o de demanda de O2. pero…. Hay una tercera
AUTOREGULACION DEL FLUJO SANGUINEO
3- TEORIA MIOGENICA: Un vaso sanguíneo responde a un estiramiento brusco ( ↑ TAM) con una contracción de la pared vascular, que permite disminuir su diámetro, mientras que la disminución de la TAM prod. relajacion de la pared y aumento FS.
Ejemplos: Autorregulacion cerebral y coronaria
AUTOREGULACION DEL FLUJO SANGUINEO
CELULAS ENDOTELIALES → Quimioreceptores locales.
Respuesta del endotelio a Ach.
Regulacion humoral: acción sobre el FS que tienen diversas moléculas existentes en los liquidos corporales.
REGULACION NERVIOSA DEL FLUJO SANGUINEO
SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO: Inervación simpática de corazón y todos los vasos excepto los capilares. - Regulacion de la presión arterial
- Regulacion del tono venoso
QUIMIORECEPTORES AORTICOS Y CAROTIDEOS: Junto a los baro-receptores a través del nervio de Hering y el vago al centro vasomotor
MEDIDA DE LA OXIGENACIÓN TISULAR
Existen varios métodos que permiten valorar clínicamente el estado de oxigenación: PULSIOXIMETRIA – CATETER DE SWAN GANZ
Saturación de oxígeno en órganos específicos: - - Saturación venosa del golfo yugular
- Saturación regional cerebral de oxigeno transcraneal
METODOS DE MEDICION DE LA OXIGENACIÓN TISULAR
Se puede clasificar en 3 grupos:
1- Los que miden variables de entrada
2- Las que indican la utilización de oxigeno
3- Los que miden las variables de salida
PH DE LA MUCOSA GÁSTRICA Y TONOMETRÍA GASTROINTESTINAL
TGI muy sensible a cambios hemodinámicos → Redistribución de flujo sacrificando el lecho esplácnico.
pH en la mucosa gástrica (ipH): Valora la perfusión esplácnica.
También se utilizaba la PgCO2 sola con una valor predictivo mejor que la ipH.
PH DE LA MUCOSA GÁSTRICA Y TONOMETRÍA GASTROINTESTINAL
Muchos estudios pudieron demostrar la correlación entre ipH y lactato y con el pronostico en pacientes críticos.
ipH < 7.35 Hipoperfusión de la mucosa gástrica.
ACIDO LÁCTICO
Factor pronostico en la evolución de los pacientes graves.
Adaptación del metabolismo celular ante la hipoxia.
Cifras inferiores a 2.5mmol/L se considera normales mientras que los niveles superiores a 10mmol/L, la mortalidad asociada es superior al 95%
OTRAS ALTERNATIVAS
1- Medicion con electrodo de Clark dentro del tejido
2- Espectroscopia de resonancia magnética con 31-P
3- Resonancia magnética de alta resolución con 13-C
4- Desoxiglucosa marcada radiactivamente como indicador de la tasa de glicolisis.
GRACIAS!!!!