Transporte de gases

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Transporte de O2 y CO2

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  • Presion atmosferica: 760 Presión del H2O: 47 mmHg, 760-47: 713. 713 * 21: 149mmHg
  • 40 x 1,2 = 48 150 – 48 = 102 mmHg
  • Un pequeño porcentaje del O2 circula disuelto en el plasma , debido a que su solubilidad en el mismo es muy baja. El oxígeno disuelto tiene una importancia fisiológica considerable ya que su presión es la que determina tanto el grado de saturación de la hemoglobina, como la difusión o movimiento de oxígeno desde la sangre a los tejidos. Además, es la que miden los instrumentos más empleados en clínica.
  • O2 disuelto : El O2 disuelto sigue la ley de Henry, que establece que, a temperatura constante, la cantidad de gas que se disuelve en un líquido es proporcional a la presión parcial del gas: QO2= α PO2, donde α es la solubilidad del oxigeno y vale 0.023 ml de oxigeno por ml de sangre por atmósfera de presión parcial (ó lo que es lo mismo 0,003 ml de oxígeno por decilitro de sangre y mm de Hg de presión). Ej: La cantidad de oxigeno disuelto en 100 ml de sangre con PO2 = 40 mm Hg será: 100*0.023*40/760 = 0,121; con PO2 = 100 mm Hg será: 100*0.023*100/760 = 0,302 en los dos casos ml de O2 por 100 ml de sangre. La molécula de hemoglobina está formada por cuatro cadenas polipeptídicas (Alfa 1, Beta 1 , Alfa 2, Beta 2), unidas no covalentemente entre sí. Hay cuatro complejos hemo-hierro. Cada cadena posee un grupo hemo, que a su vez contiene un átomo de Fe++.
  • Actúa como un vehículo que se carga de oxígeno en los capilares pulmonares y lo transporta a los tejidos. Así como la afinidad de la Hb no es la misma en todo el rango de PO 2 , los 4 sitios de la Hb que se pueden unir con O 2 , NO tienen la misma afinidad con dicho gas . Esto se debe a un fenómeno, conocido con el nombre de cooperatividad , el cual indica que cada grupo hem no actúa en forma independiente . Cuando el O 2 ocupa el primer sitio, aumenta la afinidad de los otros en forma sucesiva . Por lo tanto, podemos afirmar que: “Una molécula de Hb con 4 grupos hem no es lo mismo que 4 moléculas de Hb con un grupo hem cada una”
  • Cuando el oxígeno se une a la hemoglobina, se forma la oxihemoglobina (HbO2), mientras que la forma desoxigenada se llama desoxihemoglobina (Hb). La unión del oxígeno a la hemoglobina es reversible y depende de la presión parcial de oxígeno en la sangre es decir del oxígeno que va en disolución. Un sujeto con pulmón normal y, por lo tanto, una P a O 2 normal de 90 mmHg si tiene una una anemia de 10 g de Hb/dl tendrá una capacidad de solo 13,4 ml que, con una saturación de 97,5%, determina un contenido reducido de 13 ml de oxígeno por 100 ml de sangre. La respuesta a la administración de oxígeno 100% será casi igual que en el individuo sin anemia, ya que su HB disminuida está altamente saturada  y  lo que aumenta es el oxígeno en disolución. En resumen, en este caso tenemos una presión parcial de oxígeno normal, ya que el pulmón esta sano, con un contenido bajo porque la capacidad es baja. Un paciente con un trastorno pulmonar que baja su presión alveolar de oxigeno a 40mmHg tendrá un contenido de mas o menos 10 ml/dl ya que su Hb de 15gr se satura sólo en un 50%.En este caso el problema no es de transporte sino de oferta pulmonar de O 2 .
  • CONSUMO DE OXÍGENO : puede aumentar hasta 10 veces en estados de hipermetabolismo (sepsis, hipertiroidismo, ejercicio) CONTENIDO DE OXÍGENO : determinado por la presión parcial de oxígeno y por la cantidad de Hb en sangre. CAPACIDAD DE OXÍGENO : depende de la cantidad de Hb capaz de transportar oxígeno.
  • Cianuro: impide el empleo del O2 por la citocromooxidasa. I nhibe de manera competitiva el metabolismo aeróbico al unirse al hemo binuclear de la citocromo oxidasa c
  • La forma sigmoide de la curva se debe a que la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno no es lineal o uniforme, sino que varía en función de cuál sea la presión parcial de oxígeno. Esta forma de la curva es de gran importancia fisiológica: en la porción casi vertical, pequeños cambios de la P a O 2 causan cambios importantes en la saturación y, por lo tanto, en el contenido de oxígeno. Por el contrario, en la porción casi horizontal, grandes cambios de PO 2 apenas modifican el contenido de oxígeno de la sangre, lo que explica que aun cuando la P a O 2 normal varía entre 90 y 65 mmHg según la edad, el contenido normal de oxígeno cambia muy poco. Un desplazamiento hacia la izquierda supone un aumento de la afinidad (o descenso de la P50) y un desplazamiento hacia la derecha supone una disminución de la afinidad de la Hb por el O2 (o aumento de la P50) = entrega + O2. El p50 es un indicador del estado de la curva. Su aplicación práctica consiste en que mientras mayor sea su valor, menor será la afinidad de la Hb por el O 2 , y mientras menor sea dicho valor, mayor será la afinidad de la Hb. Por debajo del p50 se presentan fenómenos anaeróbicos de producción de energía. El % de Sat de Hb que garantiza una adecuada oxigenación hística (90%) se alcanza con una presión de 62 mmHg apróx. El incremento de la concentración de hidrogeniones o descenso del pH provoca un desplazamiento de la curva hacia la derecha. Este factor está ligado al aumento de pCO2 ya que su incremento por acción de la anhidrasa carbónica produce un aumento de H+ que son los que al fijarse a la hemoglobina disminuyen su afinidad. Este efecto se denomina "efecto Bohr". La parte inferior más empinada, significa que los tejidos periféricos pueden extraer gran cantidad de O 2 con sólo una pequeña disminución de la PO 2 tisular. Para recordar: un músculo en ejercicio es ácido, hipecápnico y está caliente, y se beneficia del aumento de la descarga de O2 desde sus capilares. DAG: Metabolito intermediario de la glucólisis anaerobia del eritrocito. Aumenta con la hipoxia crónica.
  • SUMA DE OXIHEMOGLOBINA Y O2 DISUELTO EN PLASMA. EL TRANSPORTE DE O2 NO DEPENDE EXCLUSIVAMENTE DE LOS FACTORES ANTES MENCIONADOS, SINO QUE DEBE EXISTIR ADEMÁS UN FUNCIONAMIENTO ADECUADO DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR (Q = Gasto Cardíaco).
  • En el interior del hematíe se combina con agua para producir ácido carbónico (Anhidrasa carbónica) que luego sufre disociación iónica a bicarbonato + hidrogeniones Carbamino hemoglobina: reacción rápida que se produce sin acción enzimática. Los iones H + son captados por la hemoglobina y los aniones HCO 3 salen del glóbulo rojo hacia el plasma, donde la concentración de este ión es menor, intercambiándose por el anión cloro (efecto Hamburger).
  • Curva más empinada que la de O2. La concentración varía en función directa que la presión. La sangre oxigenada transporta menos CO2 para la misma PCO2.
  • Transporte de gases

    1. 1. TRANSPORTE DE GASES Anne-Marie Chassin-Trubert C. Programa de Formación en Medicina interna USACH
    2. 2. El sistema de transporte de los gases en sangreconstituye el objetivo último de la función respiratoria.Objetivo: Aportar O2 a los tejidos para poder realizar susprocesos metabólicos y eliminar el CO2 producido.Constituye una fase vital y crítica que exige la integraciónde los sistemas respiratorio y circulatorio
    3. 3. PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES ATMOSFÉRICOS
    4. 4. Presión parcial del O2 en distintos compartimentosPO2 aire respirado= 149 mm Hg En las vías aéreas superiores, se adiciona vapor de agua al aire inspirado. La presión del vapor de agua es igual a 47 mm Hg a temperatura corporal normal. Por lo tanto la presión endotraqueal de oxígeno es: P02 = 0.21 X (760 - 47) = 149 mm Hg.
    5. 5. Presión parcial del O2 en distintos compartimentos El aire alveolar no tiene la misma composición que el aire atmosférico normal debido a:PO2 interior alveolo= 100 mm Hg a)En cada respiración sólo se sustituye una parte del aire alveolar. b)Constantemente se absorbe O2 del aire alveolar. c)Se difunde constantemente CO2 desde los capilares pulmonares hacia los alvéolos. Por lo tanto cuando el aire se desplaza desde la tráquea al alvéolo la PO2 desciende 1.2 mm Hg por cada 1 mm Hg de incremento en la PCO2. Si la PO2 en la tráquea es de 150 mmHg y la PCO2 alveolar es de 40 mm Hg, la PRESIÓN ALVEOLAR DE OXÍGENO es de 102 mm Hg.
    6. 6. Presión parcial del O2 en distintos compartimentos PO2 arterial= 80-90 mm Hg PO2 venas= ~40 mm Hg El gradiente de difusión inicial para el oxígeno es igual a la PAO2 menos la presión de oxígeno de la sangre mezclada (PVO2).
    7. 7. TRANSPORTE DE OXÍGENOEl consumo de oxígeno en reposo de un individuo normal esalrededor de 250 ml/min y en ejercicio intenso puede aumentarmás de 10 veces.El oxígeno atmosférico es la fuente del oxígeno que seconsume al nivel de las mitocondrias y llega los alvéolos porefecto de la ventilación.De allí difunde a la sangre del capilar pulmonar y estransportado a las células por el aparato circulatorio.
    8. 8. TRANSPORTE DE OXÍGENOO2 se transporta por la sangre de 2 formas: Disuelto Combinado con hemoglobina
    9. 9. O2 DISUELTO EN EL PLASMA: Definición: Volumen de O2 que circula disuelto por el plasma. - Obedece la ley de Henry: a temperatura constante, la cantidad de gas que se disuelve en un líquido es proporcional a la presión parcial del gas. Por cada mmHg de pO2 existe 0,003 ml O2/100 ml de sangre = 0,3 ml de O2/100 ml (pO2 100 mmHg) - Esta cantidad es muy baja e insuficiente para cubrir los requerimientos metabólicos. - Ejerce la presión parcial que determina los gradientes de presiónnecesarios para el intercambio gaseoso tanto a nivel alvéolo-capilar comotisular. - Como el flujo sanguíneo es de ± 5 l/min, entonces:5000 x 0.003=15 ml/min de O2 transportado en la sangre arterial
    10. 10. O2 COMBINADO CON HEMOGLOBINA:O2 FIJADO A LA MOLÉCULA DE FE++Definición: Volumen de O2 que circula transportado por la Hb.
    11. 11. HEMOGLOBINAProteína conjugada de 64.400 DCompuesta por 4 cadenaspolipeptídicas (globina) y sus gruposHem.2 cadenas α y 2 cadenas ßEl grupo Hem está constituido por 4núcleos pirrólicos que tienen en unnúcleo central el Fe++.Cada molécula de Hb transporta 4moléculas de O2. cooperatividad
    12. 12. O2 COMBINADO CON HEMOGLOBINA:•Principal sistema de transporte de O2.• En el centro de cada grupo Hem se encuentra una molécula de hierro capaz decaptar el O2, formando la oxihemoglobina.•O2 + Hb HbO2•1 g de Hb se combina con 1,39 ml de O2 = CAPACIDAD DE OXÍGENO: cantidad máxima de oxígeno que se puede combinar con Hb.•Sangre: 15 g Hb/100 mL, la capacidad de O2 es de 20,8 ml O2/100 ml
    13. 13. DEFINICIONES• CONSUMO DE O2 (VO2) - Volumen de O2 que el organismo consume para la generación de ATP en función de las necesidades metabólicas celulares. - Valor normal en reposo: 3.5 mL/Kg/min (250-300 mL/min)• CONTENIDO DE O2 (CAO2) - O2 transportado por el plasma: Volumen de O 2 en 100 mL de sangre - Suma de la oxihemoglobina + O2 disuelto en plasma - Individuo sano: 20 mL/100 mL• CAPACIDAD DE O2 - Cantidad máxima de O2 que se puede combinar con Hb (todos los lugares de unión disponibles están ocupados por O2).  Máx. cantidad de O2 que puede ser transportada en 100 mL de sangre (1 g de Hb se combina con 1,39 ml de O2)• SATURACIÓN DE O2 (SO2) - % de lugares de unión disponibles que tienen O 2 fijado. - Normalmente con una presión parcial de O2 de 80-90 mmHg, la SO 2 es de 94-
    14. 14. • HIPOXIA - Déficit en la oxigenación tisular, lo que limita la producción de energía a niveles por debajo de los requerimientos celulares. - Se reconocen 5 tipos de hipoxia: 1.- Hipoxia hipoxémica: por disminución de la paO2 2.- Hipoxia anémica: por disminución en los niveles de Hb, lo que conduce a hipoxia por disminución del CaO2 y por lo tanto del transporte de O2 (DO2). 3.- Hipoxia histotóxica: por la imposibilidad de la célula para utilizar el O2 (ej. Intoxicación por cianuro) 4.- Hipoxia isquémica: por la disminución del GC, lo que compromete el DO2 (ej. IAM, shock). 5.- Hipoxia por trastornos de la afinidad de la Hb por oxígeno: hemoglobinopatías (*intoxicación por CO)• HIPOXEMIA - Disminución de la PaO2 bajo los límites normales para la edad del paciente. PaO2 esperada según edad = 90 - edad en años x 0,3
    15. 15. • P50 - Valor de paO2 necesaria para saturar el 50% de la Hb (27 mmHg) - Por debajo de la P50 se presentan fenómenos anaeróbico de producción de energía.• paO2 - Presión parcial de oxígeno en sangre arterial. - Evalúa la oxigenación (captación de O2 del aire atmosférico). - paO2 baja = hipoxemia y paO2 elevada = hiperoxia.• pAO2 - Presión alveolar de oxígeno - pAO2 = FIO2 x (P. atmosférica – PH2O) – PaCO2/R Donde FIO2 es la fracción inspirada de oxigeno, PH2O es la presión del vapor de agua, PaCO2 es la presión alveolar de dióxido de carbono, igual a la presión arterial de CO2 y R es el cociente respiratorio, aprox. 0.8• Concentración de O2 - proporción de O2 dentro de una mezcla de gases - La concentración de O2 en el aire a nivel del mar es de 20,9%
    16. 16. • AFINIDAD POR LA HEMOGLOBINA AFINIDAD QUÍMICA = fenómeno en el que ciertos átomos o moléculas tienen la tendencia a agregarse o enlazarse. - La afinidad de la Hb por el O2 no es igual en todo el rango de pO2. A mayor P50, menor afinidad del O2 por la Hb (la Hb cede más O2) ya menor P50, mayor afinidad (libera menos O2). - Las propiedades ideales de la Hb como transportador se basan en que su afinidad aumenta cuando tiene que tomar O2 como ocurre al pasar por los pulmones (ayuda a la difusión de O2 por la barrera hemato-gaseosa) y que ésta disminuye cuando tiene que cederlo, como cuando circula por los tejidos. - La afinidad de la Hb por el CO2: La hemoglobina es más afín con el dióxido de carbono pero la presión de CO2 es menor que la presión de O2, por lo tanto cuando aumenta la presión de CO2, el CO2 tiende a desplazar al oxígeno. Cuando la hemoglobina llega a un tejido con una alta concentración de CO2 baja la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno y se libera éste. La afinidad de la hemoglobina por el CO es 200 veces mayor que por el O2. Se satura a niveles muy bajos de presión parcial de CO.
    17. 17. Curva de disociación de la hemoglobina
    18. 18. CONTENIDO ARTERIAL DE O2 CaO2 = HbO2 + dO2Para garantizar un CaO2 adecuado se requiere el funcionamiento óptimo de:1)Funcionalidad normal del sistema respiratorio que permita cifras adecuas de paO2(parámetro vital para determinar la saturación de hemoglobina).2)Correcto funcionamiento del sistema hematopoyético que garantice una adecuadaproducción de eritrocitos.TRANSPORTE DE OXÍGENO DO2 = CaO2 x Q
    19. 19. CONCEPTO DE SOLUBILIDADTodos los gases del aire son solubles en el agua pero en diversa proporción.LEY DE HENRY: Establece que la solubilidad de un gas disuelto en un líquidoes proporcional a la presión parcial del gas en contacto con el líquido. c=pxKDonde c = concentración máxima de un gas disuelto, p = presión parcial delgas en el aire y K = coeficiente de solubilidad característico de cada gas.SOLUBILIDAD: Concentración máxima de un gas disuelto en equilibrio. Solubilidad del CO2 > O2
    20. 20. TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONOEl CO2 se produce a nivel las mitocondrias, como productofinal del metabolismo celular.Desde las mitocondrias atraviesa el citoplasma, pasa a lasangre en los capilares tisulares y es llevado por la sangre alalvéolo, desde donde se elimina a la atmósfera gracias a laventilación alveolar.
    21. 21. TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO• La mayor parte del CO2 transportado en sangre proviene del metabolismo celular, que en condiciones basales o de reposo forma 200 ml/minuto.• CO2 se transporta de 3 formas: Disuelto Bicarbonato Combinado con proteínas como compuestos carbamino• CO2 DISUELTO EN PLASMA Al igual que el O2 obedece la ley de Henry. El CO2 es unas 20 veces más soluble que el O2 (solubilidad de 0,067 ml/dl) Alrededor del 10% se encuentra en la forma disuelta, encontrándose 2,9 ml de CO2/100 ml de sangre
    22. 22. • BICARBONATO 80-90% del CO2 está en forma de bicarbonato. La mayor parte del CO2 difunde hacia el interior del hematíe. Aunque la formación de bicarbonato tenga lugar en el eritrocito, una vez formado se desplaza al plasma, siendo transportado en sus 3/4 partes como bicarbonato plasmático y sólo 1/4 permanece en el eritrocito.• COMPUESTOS CARBAMINO Se forman por la combinación de CO2 con los grupos amino terminales de las proteínas sanguíneas. La proteína más importante es la globina de la Hb. Aprox. un 10% del CO2 es transportado de esta forma.
    23. 23. Curva de disociación del CO2 PCO2Para una PCO2 determinada, el CaCO2 se modifica en relación al % saturación de Hb  la magnitud de la SatO2 desvía la curva.EFECTO HALDANE: tendencia a que el aumento de la pO2disminuya la afinidad de la Hb por el CO2

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