Difusión y Oxigenación
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Difusión y Difusión y OxigenaciónOxigenación
Dr. Carlos A. Saavedra Leveau
Profesor Asociado UNMSM
Jefe Servicio Neumología INEN
Presiones parciales de los gases atmosféricos
Ley de DaltonLey de Dalton
La presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones ejercidas por cada uno de los componentes.
Para el aire Pt = PN2 + PO2 + PCO2 + P H2O = % gas x Pt = N2(0,78 x 760) +O2 (0,21 x760)+…… 0,1 x (CO2..He…)
Ley de Boyle
El volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión: P α 1/V.
Las variaciones del volumen de la caja torácica hacen que las presiones cambien permitiendo la entrada o salida de aire
Ley de Charles:Ley de Charles:
El volumen ocupado por un gas es proporcional a la temperatura absoluta (V α T): en la inspiración se expande el volumen del aire por calentamiento al paso por las mucosas
Presiones parciales (mm Presiones parciales (mm Hg)Hg)
AtmoAtmosfsf
Esp. Esp. MuertoMuerto
AlveolaAlveolarr
S. S. Arteria Arteria
P.P.
S. Vena P.S. Vena P.
PresióPresiónn
760760 713713
PHPH2200 4747
POPO22 160160 150150 Teórica Teórica 150150
Real Real 102102
4040 102102
PCOPCO22 0,20,2 00 4040 4646 4040
DIFUSIóNDIFUSIóN
Ley de Fick:Ley de Fick:
VVgg =. =. Dg x ADg x A (P(Palvalv - P - Pcpcp))
dd DDLL
donde: A = área de superficie totaldonde: A = área de superficie total
Dg = coef. De difusión del Dg = coef. De difusión del gasgas
d = distancia recorridad = distancia recorrida
DDLL = 25 ml/min/mm Hg = 25 ml/min/mm Hg
Difusión de ODifusión de O22 en en NormoxiaNormoxia
MEDIDA DE LA DMEDIDA DE LA DLLCOCO
Inspiración única de una mezcla Inspiración única de una mezcla diluída de COdiluída de CO
Mantener la respiración por 10 Mantener la respiración por 10 segundos.segundos.
Medida de transferencia de CO, y Medida de transferencia de CO, y comparación de las comparación de las concentraciones en el aire concentraciones en el aire inspirado y espirado.inspirado y espirado.
Valor normal: 25 ml/min/mmHgValor normal: 25 ml/min/mmHg
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
Función de RelaciónVentilación (V) / Perfusión
Ventilation perfusion (V/Q) matching in healthy lungVentilation perfusion (V/Q) matching in healthy lung
Ventilación es mayor
que perfusión
perfusión es mayor
que Ventilación
PO2 PO2
•El desequilibrio entre la relación entre ventilación / perfusión es
la causa mas frecuente de hipoxemia. •Es el aspecto más importante del intercambio gaseoso y puede
ser causa de retención de CO2.
Comportamiento de las presiones en el sistema vascular sistémico y pulmonar
Comportamiento de las Presiones Alveolar, Arteria y Venosa en las diferentes zonas Del parénquima pulmonar en una persona de pie.
Transportede
Gases
TRANSFERENCIA DE GASESTRANSFERENCIA DE GASES
Limitado por DifusiónLimitado por Difusión Limitado por PerfusiónLimitado por Perfusión
PPAA PPAA
PaPa En pulmón En pulmón PaPa
reflejarefleja anormalidadanormalidad
Inicio (long. Capilar) FinInicio (long. Capilar) Fin Inicio (long. Capilar FinInicio (long. Capilar Fin
TRANFERENCIA DE TRANFERENCIA DE GASESGASES
Limitado por DifusiónLimitado por Difusión CO:CO: Se mantiene el gradienteSe mantiene el gradiente y la y la
transferencia de gas puede transferencia de gas puede continuar.continuar.Sólo las características de la Sólo las características de la membrana alveolo capilar limitan este membrana alveolo capilar limitan este intercambiointercambio..
Limitado por PerfusiónLimitado por Perfusión NN22, CO, CO22, O, O22:: El gradiente se pierdeEl gradiente se pierde
rapidamente (PA=Pa). La rapidamente (PA=Pa). La transferencia del gas es función del transferencia del gas es función del flujo.flujo.
Para que continúe el proceso de Para que continúe el proceso de transferencia del gas DEBE fluir sangre transferencia del gas DEBE fluir sangre adicional.adicional.
INTERCAMBIO GASEOSO LIMITADO INTERCAMBIO GASEOSO LIMITADO POR DIFUSIóN Y POR PERFUSIóNPOR DIFUSIóN Y POR PERFUSIóN
Equilibrio ventilación/perfusión se alcanza Equilibrio ventilación/perfusión se alcanza normalmente a los 0.25 seg.normalmente a los 0.25 seg.
Limitada por difusión a nivel tisularLimitada por difusión a nivel tisular::
Limitada por perfusión a nivel pulmonarLimitada por perfusión a nivel pulmonar::
Transporte e Intercambio Transporte e Intercambio de Gasesde Gases
Membrana alveolo-capilar: epitelio alveolar, Membrana alveolo-capilar: epitelio alveolar, endotelio capilar, espacio intersticial y endotelio capilar, espacio intersticial y sustancia surfactante alveolar.sustancia surfactante alveolar.
Difusión Difusión (por diferencia de presiones) de O(por diferencia de presiones) de O22 y COy CO22 en direcciones opuestas entre en direcciones opuestas entre
alveolosalveolos. . LaLa presión es directamente proporcional a la presión es directamente proporcional a la
concentración de las moléculas del gas.concentración de las moléculas del gas. Presión de un gas en solución --> Presión de un gas en solución --> Ley de Ley de
HenryHenry
Ley de HenryLey de Henry
La concentración de un gas en solución depende de la presión y de su solubilidad
LEY DE HENRYLEY DE HENRY
[O[O22] = ] = . PO . PO22 POPO2 2 = [O= [O22] / ] /
= 0.003 ml O= 0.003 ml O22 /100 ml . 1 mm Hg /100 ml . 1 mm Hg
Si POSi PO2 2 = 100 mm Hg= 100 mm Hg = 0.003 x 100 = 0.3 ml/100 ml= 0.003 x 100 = 0.3 ml/100 ml
= 0.3 vol%= 0.3 vol%
TranspoTransporte de rte de
O2O2
Transporte de Transporte de OO22 en la en la HbHb
OO22 + Hb + Hb HbO HbO22 reacción reversible reacción reversible 2 formas: Oxihemoglobina y 2 formas: Oxihemoglobina y
DesoxihemoglobinaDesoxihemoglobina Hb se combina con 4 moléculas de Hb se combina con 4 moléculas de
oxígenooxígeno Forma de transporte muy eficienteForma de transporte muy eficiente
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
22
18
14
10
6
2
C
de
O2
ml/100ml
Saturación de la Hb por Saturación de la Hb por el Oel O22
El El porcentaje de saturaciónporcentaje de saturación es el % o es el % o grado de ocupación de grupos Hem grado de ocupación de grupos Hem unidos a Ounidos a O22
Sat = Sat = OO22 combinado con Hb combinado con Hb x 100 x 100
Capacidad de OCapacidad de O22
Sat. arterial = 99 - 97.5% PaOSat. arterial = 99 - 97.5% PaO22 = = 100mmHg100mmHg
Sat. venosa = 75% Pv0Sat. venosa = 75% Pv022 = = 40mmHg40mmHg
Oxígeno en la HbOxígeno en la Hb
(mM) Hb + 4 O(mM) Hb + 4 O2 2 (mM) (mM)
1 mmol Hb = 64.5 g Hb1 mmol Hb = 64.5 g Hb
1 mmol O1 mmol O22 = 22.4 ml. = 22.4 ml.
4 x 22.4 ml/mmol O4 x 22.4 ml/mmol O22 / 64.5 g Hb / 64.5 g Hb
= 1.34 ml O= 1.34 ml O22/g Hb /g Hb
1g de Hb se combina con 1.34 ml O1g de Hb se combina con 1.34 ml O2 2 (VN)(VN)
Capacidad de Hb = 20.1 ml OCapacidad de Hb = 20.1 ml O22 /100 ml /100 ml
OO22 disuelto = 0.3 ml O disuelto = 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
Hb: proteína alostéricaHb: proteína alostérica
Tiene más de un sitio (4) de unión al Tiene más de un sitio (4) de unión al ligando.ligando.
Alosterismo cooperativo: la unión del Alosterismo cooperativo: la unión del 4° ligando es más fácil que la del 1°, 4° ligando es más fácil que la del 1°, gracias a un cambio conformacional gracias a un cambio conformacional en la molécula.en la molécula.
Significado fisiológico de la Significado fisiológico de la forma sigmoide de la curvaforma sigmoide de la curva
Critical PO2
V
Factores que modifican la Factores que modifican la afinidad de la Hb afinidad de la Hb
oxigenadaoxigenada La concentración de iones hidrógeno, [HLa concentración de iones hidrógeno, [H++]] La presión parcial de gas carbónico, PCOLa presión parcial de gas carbónico, PCO22
La TemperaturaLa Temperatura [2,3-DPG][2,3-DPG]
Caso especial: COCaso especial: CO
Efectores de la Curva de Efectores de la Curva de Disociación de la Hb ODisociación 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 libera.y lo libera. Ocurre en los tejidos.Ocurre en los tejidos. En los pulmones ocurre lo contrario.En los pulmones ocurre lo contrario.
Efecto BohrEfecto Bohr
El El incrementoincremento de ácidos o Cde ácidos o COO22 disminuye el pH del plasma y mueve disminuye el pH del plasma y mueve la curva de disociación de la Hb la curva de disociación de la Hb hacia hacia la derechala derecha..
un aumento de un aumento de CCOO22 promueve una promueve una mayor entrega de Omayor entrega de O22 a los tejidos a a los tejidos a igual 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 Formación
de metaHbde metaHb
Aporte de OxígenoAporte de Oxígeno
ApOApO22 = Q = QTT . (C . (Cartart O O22 x 10) x 10)
= 5L x (20 vol% x 10 = 5L x (20 vol% x 10
= 1000 ml O= 1000 ml O22 /min /min
Donde QDonde QTT es el gasto cardíaco o flujo total de es el gasto cardíaco o flujo total de sangre, Csangre, Cartart O O22 es el contenido de O es el contenido de O22 en sangre en sangre arterial arterial (GC = Vol.lat x lat/min)(GC = Vol.lat x lat/min)
ApOApO22 disminuyedisminuye si se reduce: si se reduce: La oxigenación de la sangreLa oxigenación de la sangre La concentración de hemoglobinaLa concentración de hemoglobina El gasto cardiacoEl gasto cardiaco
Diferencia a-v en contenido Diferencia a-v en contenido de Ode O22
CaOCaO22 - CvO - CvO22
CaOCaO22 = 20 vol%; = 20 vol%; CvOCvO2 2 = 15 vol%= 15 vol% CaOCaO22 - CvO - CvO2 2 = 5 vol%= 5 vol%
50 ml O50 ml O22 / L / L 50 ml de O50 ml de O22 son extraídos de 1L de son extraídos de 1L de
sangre sangre
para el metabolismo tisular.para el metabolismo tisular.
Consumo de OxígenoConsumo de Oxígeno
VOVO22 = Q = QTT . (C . (Cartart O O22 - C - Cvenven O O22) x 10) x 10
= 5L x (5 vol% x 10)= 5L x (5 vol% x 10)
= 250 ml O= 250 ml O22 /min /min
Donde QDonde QTT es el gasto cardíaco o flujo es el gasto cardíaco o flujo sanguíneo, Csanguíneo, Cartart O O22 es el cont. de O es el cont. de O22 en sangre en sangre arterial y Carterial y Cvenven O O22 es el cont. de O es el cont. de O22 en sangre en sangre venosavenosa 250 ml de O250 ml de O22 son extraídos de la son extraídos de la
sangre sangre
en 1 min.en 1 min.
Coeficiente de extracción de Coeficiente de extracción de oxígenooxígeno
Coef. E = (CCoef. E = (CARTART O O22 - C - CVENVEN O O22))
CCARTART O O22
= 5 vol% = 0.25= 5 vol% = 0.25
20 vol% 20 vol% ApOApO22 = 1000 ml O= 1000 ml O22 /min /min
En 1 min, con un En 1 min, con un ApOApO22 = 1000 ml O= 1000 ml O22 /min /min y un y un Coef. E de 0.25, 250 ml de OCoef. E de 0.25, 250 ml de O22 son son metabolizados por los tejidos y 750 ml de Ometabolizados por los tejidos y 750 ml de O22 regresan a los pulmones.regresan a los pulmones.
Hipoxia TisularHipoxia Tisular
La cantidad disponible de La cantidad disponible de OO22 para el para el metabolismo celular es inadecuada. metabolismo celular es inadecuada. Existen 4 tipos de hipoxia:Existen 4 tipos de hipoxia:
1.1. Hipóxica (hipoxemia).Hipóxica (hipoxemia).
2.2. Anémica.Anémica.
3.3. CirculatoriaCirculatoria
4.4. Histotóxica.Histotóxica.
HipoxemiaHipoxemia
La Hipoxemia es causada por La Hipoxemia es causada por cuatro razones principales:cuatro razones principales:
1.1. Hipoventilación (enf. Resp.), disminución Hipoventilación (enf. Resp.), disminución de la Pde la POO22, respirar menos de 21% de , respirar menos de 21% de OO22..
2.2. Difusión alterada.Difusión alterada.
3.3. Cortocircuitos (“shunts”)Cortocircuitos (“shunts”)
4.4. Relación Ventilación – Perfusión Relación Ventilación – Perfusión alterada.alterada.
Hipoxia AnémicaHipoxia Anémica
La PaLa PaOO22 es normal, pero disminuye la es normal, pero disminuye la
capacidad de la sangre para el capacidad de la sangre para el OO22..
Es causada por:Es causada por:
1.1. Concentración disminuída de Hb.Concentración disminuída de Hb.
2.2. COCO
3.3. Meta Hb.Meta Hb.
Hipoxia CirculatoriaHipoxia Circulatoria
La PaLa PaOO22 y el Cont. y el Cont. OO22 son normales, pero son normales, pero disminuye la cantidad de sangre y disminuye la cantidad de sangre y por lo tanto de por lo tanto de OO22..
La Hipoxemia es causada por:La Hipoxemia es causada por:
1.1. Disminución de flujo sanguíneo, Disminución de flujo sanguíneo, insuficiencia vascularinsuficiencia vascular..
2.2. Cortocircuitos (“shunts”) arterio-Cortocircuitos (“shunts”) arterio-venosos.venosos.
Hipoxia HistotóxicaHipoxia Histotóxica
Es causada por:Es causada por:La incapacidad de los tejidos de utilizar el La incapacidad de los tejidos de utilizar el
OO22..La PaLa PaOO22 y el Cont. y el Cont. OO22 son normales, pero los son normales, pero los
tejidos están muy hipóxicostejidos están muy hipóxicos..La PvLa PvOO22, el Cv, el CvOO22 y Sv y SvOO22 pueden estar pueden estar
elevados, pues el elevados, pues el OO22 no está siendo no está siendo
utilizadoutilizado..