Ventilación pulmonar. Hematosis. Transporte gases. Regulación. Curva de disociación O Hb. P. Bqca Esp. Samantha Cardozo Fisiología Humana 2011

Transcripción

1 Ventilación pulmonar. Hematosis. Transporte gases. Regulación. Curva de disociación O Hb. P Bqca Esp. Samantha Cardozo Fisiología Humana 2011

2 PROPÓSITOS DE LA RESPIRACIÓN Proveer de O 2 a los tejidos Eliminar CO 2

3 RESPIRACIÓN 4 Etapas funcionales: VENTILACIÓN PULMONAR: Movimiento de entrada y salida de aire entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares. DIFUSIÓN DE O 2 Y CO 2 entre los alveolos y la sangre. TRANSPORTE EN SANGRE Y LÍQUIDOS CORPORALES DE O 2 Y CO 2 hacia las células y viceversa. REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN.

4 DIFUSIÓN DE O 2 Y CO 2 La difusión depende del gradiente de presión La presión de un gas es α a la concentración del gas En una mezcla de gases se debe considerar la presión parcial del gas 600 mm Hg 160 mm Hg Atmósfera: 760 mm Hg

5 DIFUSIÓN DE O 2 Y CO 2 Los gases disueltos en agua o en los tejidos corporales también ejercen presión. La presión de un gas en una disolución depende no sólo de su concentración, también de su coeficiente de solubilidad (α) El coeficiente de solubilidad es una medida de la fuerza con la que los gases son atraídos física o químicamente por la fase acuosa. P (atm) = [gas] (Vgas disuelto/vagua) α O C CO 2 CO N 2 He α 37 C 0,024 0,57 0,018 0,012 0,008

6 DIFUSIÓN DE O 2 Y CO 2 Fase gaseosa HEMATOSIS Fase disuelta En función de los gradientes de concentración

7 PRESIÓN DEL VAPOR DE AGUA Presión de vapor del agua: Presión que ejercen las moléculas de agua para escapar a a través de las superficies HUMEDECEN EL AIRE INSPIRADO P vapor de agua (mm Hg) O C 37 C 100 C

8 DIFUSION DE LOS GASES A TRAVES DE LOS LÍQUIDOS: FACTORES 1) Gradiente de P entre las dos áreas 2) Solubilidad del gas en el líquido 3) Área de sección transversal del líquido 4) PM del gas 5) Distancia a través de la cual debe difundir el gas 6) Temperatura del líquido GAS c.d. O 2 1 CO 2 20,3 CO 0,81 N 2 0,52 He 0,95 D α Δ P x A x S d x PM Coeficiente de difusión Dependen del gas

9 DIFUSION DE LOS GASES A TRAVES DE LOS TEJIDOS O 2 y CO 2 son solubles en lípidos Son solubles en las membranas celulares

10 COMPOSICION DEL AIRE ALVEOLAR Aire atmosférico (mmhg) Aire atmosférico % Aire humedificado (mmhg) Aire alveolar (mmhg) Aire espirado (mmhg) N , O , CO 2 0,3 0,04 0, H 2 O 3,7 0, RAZONES En cada respiración el aire alveolar se renueva parcialmente Constantemente se absorbe O 2 del aire alveolar Constantemente difunde CO 2 desde la sangre pulmonar El aire atmosférico seco que penetra en los alveolos se humidifica antes de llegar a ellos.

11 RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR CAPACIDAD RESIDUAL FUNCIONAL: Cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración normal ml VOLUMEN DE VENTILACION PULMONAR 500 ml VOLUMEN DEL ESPACIO MUERTO 150 ml VOLUMEN DE VENTILACION ALVEOLAR 350 ml de aire nuevo que llega a los pulmones con cada respiración Se renueva 1/7

12 CONCENTRACION DE O 2 y PO 2 EN LOS ALVEOLOS A > absorción de O 2 hacia los tejidos < concentración A > penetración de O 2 desde la atmósfera >concentración Durante el ejercicio moderado la ventilación alveolar puede cuatriplicarse para mantener la Po 2 Respirando aire atmosférico, la Po 2 nunca podrá ser superior a 149 mm Hg

13 CONCENTRACIÓN DE CO y pco EN LOS 2 2 ALVÉOLOS A > eliminación de CO 2 hacia los alvéolos > concentración alveolar A > ventilación alveolar < concentración de CO 2 en los alvéolos PCO 2 1/α VA

14 EFECTO DEL COCIENTE Aire humidificad PO 2 = 149 mm Hg PCO 2 = 0 mm Hg VA/Q SOBRE LA CONCENTRACIÓN ALVEOLAR DE LOS GASES Si VA = 0 VA/Q = 0 P gases en el aire alveolar se equilibran con P gases de sangre venosa PO 2 = 40 mm Hg PCO 2 = 45 mm Hg Si Q = 0 VA/Q = P gases en el aire alveolar se equilibran con P gases del aire inspirado humidificado PO 2 = 149 mm Hg PCO 2 = 0 mm Hg

15 DIFUSION DE GASES A TRAVES DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA UNIDAD RESPIRATORIA (Lobulillo respiratorio) Bronquiolo respiratorio Conductos alveolares Atrios Alvéolos

16 MEMBRANA RESPIRATORIA 1. Surfactante 2. Epitelio alveolar 3. Membrana basal alveolar 4. Espacio intersticial 5. Membrana basal del capilar 6. Endotelio capilar

17 MEMBRANA RESPIRATORIA Espesor promedio: 0,63 μm Superficie total en adulto normal: 160 m 2 Volumen de sangre en capilares pulmonares: ml Diámetro de capilares: 8 μm

18 DIFUSION DE GASES A TRAVES DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA. FACTORES INVOLUCRADOS 1) Espesor de la membrana 2) Superficie de la membrana 3) Coeficiente de difusión de los gases 4) Gradiente de presión GAS c.d. O 2 1 CO 2 20,3 CO 0,81 N 2 0,52 He 0,95

19 CAPACIDAD DE DIFUSION DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA: Volumen de un gas que difundirá por una membrana cada minuto para un gradiente de presión de 1 torr Capacidad de difusión del O 2 : 21 ml/min/torr Capacidad de difusión del CO 2 : ml/min/torr En el ejercicio Capacidad de difusión del O 2 : 65 ml/min/torr Capacidad de difusión del CO 2 : ml/min/torr Razones??? 1) Aumento del flujo sanguíneo pulmonar 2) Aumento de la ventilación alveolar

20 EFECTO DEL COCIENTE VA/Q SOBRE LA CONCENTRACIÓN ALVEOLAR DE LOS GASES VA es normal Q es normal VA/Q = 1

21 VA/Q < 1 Perfunde pero no ventila Derivación fisiológica (Qdf) 2 % del GC Sangre que fluye por vasos bronquiales y no por capilares alveolares Para medirla CiO 2 : [O 2 ] en sangre arterial si VA/Q es ideal CaO2: [O2] arterial CvO 2 :[O 2 ] en sangre venosa mixta GC Qdf = CiO 2 - CaO2 GC CiO 2 - CvO 2 Cuando mayor sea la DF, mayor será la cantidad de sangre que no se oxigena a su paso por los pulmones

22 VA/Q > 1 Ventila pero no perfunde ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO (VDfis): Zona ventilada pero no perfundida + Espacio Muerto Anatómico Para medirlo PaCO 2 Presión parcial del CO 2 en sangre arterial PECO 2 Presión parcial media del CO 2 en todo el aire espirado VT Volumen de ventilación pulmonar Vdfis = PaCO 2 - PECO 2 VT PaCO 2 Cuando mayor sea el EMF, mayor será la cantidad de aire ventilado que no llega a la sangre mayor desperdicio del trabajo de ventilación

23 VA/Q VA / Q es 3 veces > al valor ideal GRADO MODERADO DE EMF En el ejercicio aumenta el flujo en las porciones superiores, en consecuencia, disminuye el EMF VA / Q es < al valor ideal GRADO MODERADO DE DF

24 TRANSPORTE DE O Y 2 DE CO POR LA 2 SANGRE Y LOS LÍQUIDOS CORPORALES

25 DIFUSION DE O 2 Y DE CO 2 VENA PO 2 40 mmhg PCO 2 45 mmhg INTERSTICIO PO 2 40 mmhg PCO 2 45 mmhg INTRACELULAR PO 2 23 mm Hg PCO 2 46 mmhg ARTERIA PO 2 95 mmhg PCO 2 40 mmhg VENA PO 2 40 mmhg PCO 2 45 mmhg ALVEOLO PO mmhg PCO 2 40 mmhg CAPILAR PULMONAR PO mmhg PCO 2 40mmHg

26 TRANSPORTE DE O 2 97 % unido a Hb PaO2 100 mm Hg saturación de Hb 97 % PvO2 40 mm Hg saturación de Hb 75 % 3 % disuelto 0,29 ml (a) 0, 12 ml (v) [Hb] 15 g/dl 1 g de Hb transporta 1,34 ml de O 2 15 g Hb transporta 20,1 ml O 2 (sat 100 %) 19,4 ml O 2 (sat 97%) 14,4 ml O 2 (sat 75%) Entrega a los tejidos 5 ml Coeficiente de utilización: 25 %

27 Hb como amortiguador La po 2 tisular tiene un valor prácticamente constante a pesar de las variaciones de la po 2 alveolar La po 2 tisular mm Hg Volumen de O 2 / 100 ml sangre % de sat Hb 100 % 75 % 50 % Hb fetal ph pco2 t 2, 3 DPG EFECTO BOHR po2 (mm Hg)

28 DISPONIBILIDAD DE OXÍGENO Depende de: 1) Cantidad de oxígeno transportado por cada 100 ml de sangre (1:20) 2) Intensidad del flujo sanguíneo: Q

29 TRANSPORTE DE CO 2 CO 2 + H2O _ac H2CO3 _ac H+ + HCO3-70 % HCO 3 - CO 2 + Hb CO2Hb HCO 3 CO 2 Cl- 23 % unido a Hb y proteínas plasmáticas CO 2 Cl- HCO 3 7 % disuelto PaCO2 40 mm Hg disuelto 2,4 ml/100 ml PvCO2 45 mm Hg disuelto 2,7 ml/100 ml Toma en los tejidos 4ml EFECTO ALDANE: La fijación de O 2 a la Hb disminuye la afinidad de ésta por el CO 2

30 REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN CONJUNTO DE MECANISMOS DE CONTROL DE LA RESPIRACIÓN Y COORDINACIÓN CON LA CIRCULACIÓN Y METABOLISMO EL SN AJUSTA EL RITMO DE VENTILACIÓN ALVEOLAR SEGÚN LAS NECESIDADES ORGÁNICAS

31 CENTRO RESPIRATORIO Compuesto por varios grupos de neuronas ubicados de manera bilateral en el bulbo raquídeo y la protuberancia anular

32 GRUPO RESPIRATORIO DORSAL Casi todas sus neuronas están ubicadas en el NÚCLEO DEL HAZ SOLITARIO (NHS) El NHS es la terminación nerviosa de los nervios Vago y glosofaríngeo (trasmiten señales de quimiorreceptores y barorreceptores)

33 GRUPO RESPIRATORIO DORSAL Este grupo de neuronas genera el ritmo básico de la respiración. Señal de <<rampa>> inspiratoria. La señal nerviosa que se transmite a los músculos inspiratorios primarios como el diafragma no es una salva instantánea de potenciales de acción. Por el contrario, en la respiración normal, la inspiración comienza débilmente y crece en forma de <<rampa>> durante un período de unos 2 segundos. Cesa de forma repentina durante los 3 segundos siguientes, lo que interrumpe la estimulación del diagrama y permite que la retracción elástica de la pared torácica y los pulmones originen la espiración. Después, la señal inspiratoria comienza de nuevo otro ciclo, y así una y otra ves, con las espiraciones interpuestas. Por tanto, la señal inspiratoria es una señal de rampa, que permite un aumento sostenido del volumen de los pulmones La rampa inspiratoria se regula controlando: 1) velocidad de aumento de la señal de rampa 2) la duración de la señal: FR

34 CENTRO NEUMOTÁXICO Esta localizado dorsalmente en el núcleo parabranquial de la parte superior de la protuberancia, transmite señales al área inspiratoria. Su efecto principal consiste en controlar el punto de <<inactivación>> de la rampa inspiratoria y, por tanto, la duración de la fase de llenado del ciclo pulmonar. Señales neumotáxicas fuertes: la inspiración puede durar tan solo 0.5 segundos y el llenado es pequeño, Señales neumotáxicas débiles:, las inspiraciones pueden durar 5 segundos o más, llenando los pulmones con un gran exceso de aire. Por consiguiente, LA FUNCIÓN FUNDAMENTAL DEL CENTRO NEUMOTÁXICO CONSISTE EN LIMITAR LA INSPIRACIÓN. ESTO TIENE EL EFECTO SECUNDARIO DE AUMENTAR LA FRECUENCIA RESPIRATORIA, debido a que la limitación de la inspiración también acorta la espiración y todo el período respiratorio. Una señal neumotáxica fuerte puede elevar la frecuencia respiratoria de 30 ó 40 respiraciones por minuto, mientras que una señal débil pude reducirla a solo 3 a 5 respiraciones por minuto.

35 GRUPO RESPIRATORIO VENTRAL DE NEURONAS Localizado a ambos lados del bulbo, unos 5mm. por delante y por fuera del grupo de neuronas respiratorio dorsal, esta el grupo de neuronas respiratorio ventral, que se encuentra en el núcleo ambiguo por delante y el núcleo retroambiguo por detrás. La función de este grupo de neuronas difiere en varios aspectos importantes de la del grupo respiratorio dorsal. 1. Las neuronas del grupo respiratorio ventral permanecen casi totalmente inactivas durante la respiración normal tranquila. Por tanto, la respiración normal tranquila se genera a expensas de las señales inspiratorias repetitivas del grupo respiratorio dorsal, transmitidas fundamentalmente al diafragma, y la espiración se debe a la retracción elástica de los pulmones y de la caja torácica. 2. No se ha demostrado que las neuronas respiratorias ventrales participen en la oscilación rítmica básica que la controla la respiración.

36 GRUPO RESPIRATORIO VENTRAL DE NEURONAS 3. Cuando el impulso respiratorio incrementa la ventilación pulmonar, se propagan señales respiratorias a las neuronas respiratorias ventrales desde el mecanismo oscilante básico de la zona respiratoria dorsal. Como consecuencia, el área respiratoria ventral aporta su contribución al impulso respiratorio. 4. La estimulación eléctrica de algunas de las neuronas del grupo ventral produce inspiración mientras que la estimulación de otras provoca espiración. Por tanto ESTAS NEURONAS CONTRIBUYEN TANTO A LA INSPIRACIÓN COMO A LA ESPIRACIÓN.

37 CENTRO APNEÚSTICO Localizado en la parte baja de la protuberancia Impide que se apague la señal en rampa, enviando señales al grupo respiratorio dorsal. Sólo cuando se han seccionado los nervios vagos en su trayectoria hacia el bulbo raquídeo y se han bloqueado las conexiones con el centro neomotáxico. Se presume que actúa junto con este centro en la regulación de la profundidad de la respiración.

38 REGULACIÓN QUÍMICA DE LA RESPIRACIÓN La finalidad última de la respiración es mantener las concentraciones adecuadas de oxigeno, dióxido de carbono e hidrogeniones en los tejidos. El exceso de dióxido de carbono o de hidrogeniones es la sangre estimula fundamentalmente al propio centro respiratorio y aumenta mucho la fuerza de las señales inspiratorias y espiratorias a los músculos respiratorios. Existe otro grupo de neuronas, un ÁREA QUIMIOSENSIBLE, situada solo a un quinto de milímetros por debajo de la superficie ventral del bulbo. Esta zona es extremadamente sensible a las variaciones de la pco 2 o de los hidrogeniones sanguíneos y excita a las demás porciones del centro respiratorio. H+ principal estímulo, CO 2, atraviesa fácilmente barrera hematoencefálica, genera H+ (por disociación del ácido carbónico).

39 REGULACIÓN QUÍMICA DE LA RESPIRACIÓN Por otra parte, el oxígeno no tiene un efecto directo significativo en el centro respiratorio del encéfalo para el control de la respiración. Por el contrario, actúa casi exclusivamente sobre quimiorreceptores periféricos situados en los cuerpos carotídeos y aórticos y estos, a su vez, transmiten las señales nerviosas oportunas al centro respiratorio para el control de la respiración.

40 BIBLIOGRAFÍA Best y Taylor: Bases fisiológicas de la práctica médica. 13ra. Ed. Editorial médica Panamericana Gayton, A.: Tratado de Fisiología Médica. 8va. Ed. Interamericana McGraw-Hill. México Centro respiratorio en