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DIFUSIÓN PULMONAR

DIFUSIÓN PULMONAR. ALEJANDRO GÓMEZ RODAS PROFESIONAL EN CIENCIAS DEL DEPORTE Y LA RECREACIÓN ESPECIALISTA EN ACTIVIDAD FÍSICA Y SALUD FISIOTERAPEUTA Y KINESIÓLOGO. GENERALIDADES. El intercambio de gases en pulmones (“Difusión Pulmonar”) cumple dos finalidades:

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DIFUSIÓN PULMONAR

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  1. DIFUSIÓN PULMONAR ALEJANDRO GÓMEZ RODAS PROFESIONAL EN CIENCIAS DEL DEPORTE Y LA RECREACIÓN ESPECIALISTA EN ACTIVIDAD FÍSICA Y SALUD FISIOTERAPEUTA Y KINESIÓLOGO

  2. GENERALIDADES • El intercambio de gases en pulmones (“Difusión Pulmonar”) cumple dos finalidades: • Reemplazar el aporte de O₂ de la sangre que se ha agotado a nivel de los tejidos • Eliminar el CO₂ de la sangre venosa que regresa

  3. MEMBRANA ALVÉOLO - CAPILAR • El intercambio de gases tiene lugar en la membrana alvéolo – capilar, compuesta de manera simplificada de: • La pared alveolar • La pared capilar • Sus membranas subyacentes • La membrana es muy delgada: • 0,5 – 4 μm

  4. PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES • Las presiones individuales de cada gas en una mezcla reciben el nombre de presiones parciales • Ley de Dalton: • La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales en esta mezcla

  5. PRESIONES PARCIALES EN EL AIRE QUE RESPIRAMOS • Nitrógeno (N₂): 79,04% • Oxígeno (O₂): 20,93% • Dióxido de Carbono: (CO₂): 0,03% • Presión atmosférica a nivel del mar: • 760 mmHg • Entonces: • PO₂ = 760 mmHg x 20,93% = 159 mmHg • PN₂ = 760 mmHg x 79,04% = 600,7 mmHg • PCO₂ = 760 mmHg x 0,03% = 0,228 mmHg

  6. LEY DE HENRY • Los gases se disuelven en líquidos en proporción a sus presiones parciales, dependiendo de sus solubilidades en los fluidos específicos y su temperatura • La solubilidad de un gas permanece prácticamente constante • Por tanto, el factor más crítico para el intercambio de gases entre los alvéolos y la sangre es el gradiente de presión entre los gases en las dos áreas

  7. INTERCAMBIO DE GASES EN LOS ALVÉOLOS • Las presiones parciales de los gases en alvéolos y en la sangre crean un gradiente de presión a través de la membrana alvéolo – capilar • Esto forma la base del intercambio de gases en la difusión pulmonar • + • Si las presiones fueran iguales a ambos lados de la membrana, los gases estarían en equilibrio y no habría difusión

  8. INTERCAMBIO DEL OXÍGENO • La PO₂ a presión atmosférica estándar es de 159 mmHg: • Cuando el aire es inspirado e ingresa a los pulmones, cae a 100 ó 105 mmHg • El aire inspirado se mezcla con el aire de los alvéolos que tiene gran cantidad de vapor de agua y CO₂ que contribuyen a la presión total en alvéolo

  9. INTERCAMBIO DEL OXÍGENO • La sangre despojada de gran parte del O₂ por los tejidos, ingresa en arteria pulmonar con una PO₂ de 40 – 45 mmHg, es decir, 60 - 65 mmHg menos que la pO₂ en alvéolos • En otras palabras, el gradiente de presión para el oxígeno en la membrana alvéolo – capilar es de 60 – 65 mmHg • La PO₂ en alvéolo permanece relativamente estable a aproximadamente 105 mmHg • En el extremo arteriolar de los capilares, justo donde el intercambio comienza la PO₂ es de 40 mmHg

  10. INTERCAMBIO DEL OXÍGENO • Cuando se llega al extremo venoso de los capilares, la PO₂ en sangre iguala a la de los alvéolos, es decir, 105 mmHg • El ritmo al que el O₂ se difunde desde los alvéolos hacia la sangre, se denomina: Capacidad de difusión de oxígeno • En reposo, se difunden alrededor de 21 ml de O₂ por minuto, por cada mmHg de diferencia de presión • + • Aunque el gradiente de presión parcial entre la sangre en arteria pulmonar y el aire alveolar es de 65 mmHg (105 mmHg – 40 mmHg), la capacidad de difusión de oxígeno se calcula sobre la base de la presión promedio en capilar pulmonar

  11. INTERCAMBIO DEL OXÍGENO • El gradiente entre la media de presión parcial en capilar pulmonar y el aire alveolar es aproximadamente de 11 mmHg. • Esto provee una difusión de (21 ml O₂/min/1 mmHg x 11) 231 ml de oxígeno por minuto a través de la membrana respiratoria • Durante el ejercicio máximo, la capacidad de difusión de oxígeno se puede incrementar hasta 3 veces la de reposo, llegando a tasas de 80 ml/min

  12. INTERCAMBIO DEL OXÍGENO • El incremento en la capacidad de difusión de oxígeno desde reposo hasta las condiciones de ejercicio máximo, se deben a: • Circulación relativamente ineficaz y lenta a través de los pulmones en reposo • El flujo sanguíneo a los pulmones durante el esfuerzo aumenta debido a la mayor tensión arterial, incrementándose la perfusión • Un mayor gasto cardíaco en deportistas • Una mayor superficie alveolar en deportistas • Una menor resistencia a la difusión en membrana alvéolo capilar en deportistas

  13. INTERCAMBIO DEL DIÓXIDO DE CARBONO • Se produce por un gradiente de presión: • PCO₂ en arteria pulmonar de 46 mmHg • PCO₂ en alvéolos de 40 mmHg • Gradiente de presión de 6 mmHg: • Aunque es pequeño, la solubilidad del dióxido de carbono en la membrana es 20 veces superior a la del oxígeno • Se difunde con mayor rapidez

  14. TRANSPORTE DE OXÍGENO • El oxígeno se transporta en sangre combinado con Hb (> 98%) o disuelto en plasma (<2%) • En cada litro de plasma sólo están disueltos 3 ml de O₂ • Con volumen total de plasma de 3 a 5 L, sólo se transportarían entre 9 a 15 ml de O₂ en estado de solución • En reposo se necesitan hasta 250 ml de O₂ por minuto (dependiendo del tamaño del cuerpo) • La hemoglobina permite transportar 70 veces más oxígeno que el disuelto en plasma

  15. SATURACIÓN DE HEMOGLOBINA • Cada molécula de Hb transporta 4 moléculas de O₂, formándose oxihemoglobina • La Hb que no se combina con el O₂ se denomina desoxihemoglobina • La combinación de Hb con O₂ depende de la PO₂ de la sangre y de la fuerza del enlace o afinidad entre la Hb y el O₂ • Una PO₂ elevada en la sangre produce una casi completa saturación de la hemoglobina que indica la cantidad máxima de O₂ que se combina • Cuando la PO₂ se reduce también lo hace la saturación de la hemoglobina

  16. SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA • Factores que influyen en la saturación de la hemoglobina: • Si la sangre se vuelve más ácida la curva se desplaza hacia la derecha, es decir, se descarga más O₂ de la hemoglobina a nivel de los tejidos (Efecto Bohr) • El pH en los pulmones suele ser alto, por lo que la Hb que pasa a través de los pulmones tiene una fuerte afinidad por el O₂, favoreciendo una elevada saturación • A nivel de tejidos, el pH es más bajo, provocando que el O₂ se disocie de la Hb, suministrando O₂ a los tejidos • Con el ejercicio, la capacidad para descargar oxígeno a los músculos aumenta cuando el pH muscular se reduce

  17. SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA • Factores que influyen en la saturación de la hemoglobina: • El aumento de la temperatura desplaza la curva de disociación hacia la derecha, es decir, se descarga oxígeno más fácilmente, lo cual sucede en el ejercicio o en estados febriles • En los pulmones, dónde la sangre puede ser un poco más fría (no está cerca a músculos), la afinidad de la Hb por el O₂ aumenta

  18. SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA • Factores que influyen en la saturación de la hemoglobina: • El CO₂ también puede unirse a Hb produciendo efecto similar a los H⁺ • Cuando la PCO₂ aumenta, la Hb libera O₂ con mayor facilidad • Un bajo pH sanguíneo es consecuencia de una PCO₂ alta: • CO₂ + H₂O →(Anhidrasa carbónica de hematíes) → • H₂CO₃ (Ácido Carbónico) → H⁺(hidrogenión) + HCO₃⁻ (ion bicarbonato)

  19. SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA • Factores que influyen en la saturación de la hemoglobina: • 2,3 DPG (difosfoglicerato): • Sustancia en hematíes • Disminuye afinidad de Hb por O₂ • Descarga más O₂ en tejidos • Se forma en hematíes cuando éstos hacen glucólisis • Cuando el DPG se combina con Hb, ésta se vuelve menos afín con el O₂ • La tiroxina, la hormona del crecimiento, la adrenalina, la noradrenalina, la testosterona y las grandes altitudes, aumentan la formación de DPG

  20. CAPACIDAD DE LA SANGRE PARA EL TRANSPORTE DE O₂ • Es la cantidad máxima de O₂ que la sangre puede transportar • Depende principalmente del contenido de Hb en sangre • Cada 100 ml de sangre contienen de 14 a 18 g de Hben hombres y de 12 a 16 g en mujeres • Cada gramo de Hbpuede combinarse con alrededor de 1,34 ml de O₂ • Así, la capacidad de transporte de O₂ de la sangre es de 16-24 ml de O₂ por cada 100 ml cuando la sangre está totalmente saturada de O₂

  21. CAPACIDAD DE LA SANGRE PARA TRANSPORTAR O₂ • Cuando la sangre pasa a través de los pulmones, está en contacto con el aire alveolar durante 0,75 s • Este tiempo es suficiente para que la Hb se combine con casi todo el O₂ que puede retener, produciendo una saturación del 98% • A intensidades altas de ejercicio, el tiempo de contacto se reduce en gran medida, reduciendo los enlaces del O₂ con la Hb, disminuyendo así la saturación • Qué pasaría en la anemia?

  22. TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO • El CO₂ depende de la sangre para su transporte • Una vez el CO₂ es liberado de las células para su transporte, lo hace en la sangre mediante tres sistemas: • Disuelto en el plasma • Como iones bicarbonato resultantes de la disociación del ácido carbónico • Combinado con la Hb

  23. Dióxido de carbono disuelto: • Parte del CO₂ liberado por los tejidos se disuelve en plasma: 7-10% • El CO₂ disuelto en plasma, abandona la solución donde la PCO₂ es baja, como en los pulmones, allí sale de los capilares hacia los alvéolos para ser espirado • Iones de bicarbonato: • La mayor parte del CO₂ es transportado como iones de bicarbonato: 60-70% • CO₂ y H₂O se combinan para formar ácido carbónico (H₂CO₃) • Este ácido es inestable y se disocia con rapidez, liberando un hidrogenión (H⁺) y formando ion bicarbonato (HCO₃⁻)

  24. Iones bicarbonato: • El H⁺ sobrante, se combina con la Hb y produce el efecto Bohrque desplaza a la derecha la curva de disociación de la oxihemoglobina • La formación de iones de bicarbonato favorece entonces la descarga de O₂ • La Hbactúa como tampón evitando la acidificación de la sangre • Cuando la sangre entra en los pulmones donde la PCO₂ es menor los iones H⁺ y de bicarbonato (HCO₃⁻) vuelven a unirse para formar ácido carbónico (H₂CO₃) que se descompondrá en CO₂ y H₂O • El CO₂ formado podrá entonces ser espirado

  25. Carbaminohemoglobina: • El CO₂ se puede transportar combinado con Hb • El CO₂ se combina con aminoácidos de la globina en lugar de los grupos Hem como lo hace el oxígeno • Estos dos procesos, por tanto, no compiten entre sí • La combinación del CO₂ con la globina depende de: • La oxigenación de la Hb (Se combina más fácil el CO₂) • La PCO₂ (Se libera de la Hb cuando la PCO₂ es baja) • En pulmones donde la PCO₂ es baja, el CO₂ se libera fácilmente de la Hb para ser espirado

  26. INTERCAMBIO DE GASES EN LOS MÚSCULOS • Diferencia arterio-venosa de oxígeno: • En reposo, el contenido de O₂ en sangre es de unos 20 ml/100 ml de sangre • Este valor cae hasta 15 o 16 ml O₂/100 ml cuando la sangre pasa a través de los capilares hacia el sistema venoso • A esta diferencia, se le denomina: • Diferencia arterio venosa de O₂ (dif. a-vO₂) • Refleja los 4 o 5 ml de O₂/100 ml de sangre tomados por los tejidos • Cuando el ritmo de utilización de oxígeno aumento, también lo hace la dif. a-vO₂

  27. INTERCAMBIO DE GASES EN LOS MÚSCULOS • Diferencia arterio-venosa de oxígeno: • En ejercicio intenso, la dif. a-vO₂ puede aumentar a valores de 15-16 ml de O₂/100 ml • Así, la sangre descarga más oxígeno a los músculos • Refleja entonces un aumento de la extracción de oxígeno arterial por los músculos activos

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