TRANSPORTE DE GASES

Anne-Marie Chassin-Trubert C.Programa de Formación en Medicina interna USACH

El sistema de transporte de los gases en sangre constituye el objetivo último de la función respiratoria.

Constituye una fase vital y crítica que exige la integración de los sistemas respiratorio y circulatorio

Objetivo: Aportar O2 a los tejidos para poder realizar sus procesos metabólicos y eliminar el CO2 producido.

PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES ATMOSFÉRICOS

Presión parcial del O2 en distintos compartimentos

PO2 aire respirado= 149 mm HgEn 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.

PO2 interior alveolo= 100 mm Hg

Presión parcial del O2 en distintos compartimentos

El aire alveolar no tiene la misma composición que el aire atmosférico normal debido a:

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.

PO2 arterial= 80-90 mm Hg

PO2 venas= ~40 mm Hg

Presión parcial del O2 en distintos compartimentos

El gradiente de difusión inicial para el oxígeno es igual a la PAO2 menos la presión de oxígeno de la sangre mezclada (PVO2).

El consumo de oxígeno en reposo de un individuo normal es alrededor de 250 ml/min y en ejercicio intenso puede aumentar más de 10 veces.

El oxígeno atmosférico es la fuente del oxígeno que se consume al nivel de las mitocondrias y llega los alvéolos por efecto de la ventilación.

De allí difunde a la sangre del capilar pulmonar y es transportado a las células por el aparato circulatorio.

TRANSPORTE DE OXÍGENO

TRANSPORTE DE OXÍGENO

O2 se transporta por la sangre de 2 formas:

DisueltoCombinado con hemoglobina

O2 DISUELTO EN 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 presión necesarios para el intercambio gaseoso tanto a nivel alvéolo-capilar como tisular.

- Como el flujo sanguíneo es de ± 5 l/min, entonces: 5000 x 0.003=15 ml/min de O2 transportado en la sangre arterial

Definición: Volumen de O2 que circula disuelto por el plasma.

O2 COMBINADO CON HEMOGLOBINA:

O2 FIJADO A LA MOLÉCULA DE FE++

Definición: Volumen de O2 que circula transportado por la Hb.

Proteína conjugada de 64.400 D

Compuesta por 4 cadenas polipeptídicas (globina) y sus grupos Hem.

2 cadenas α y 2 cadenas ß

El grupo Hem está constituido por 4 núcleos pirrólicos que tienen en un núcleo central el Fe++.

Cada molécula de Hb transporta 4 moléculas de O2.

HEMOGLOBINA

cooperatividad

O2 COMBINADO CON HEMOGLOBINA:

•Principal sistema de transporte de O2.

• En el centro de cada grupo Hem se encuentra una molécula de hierro capaz de captar 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

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 O2 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 O2 fijado.

- Normalmente con una presión parcial de O2 de 80-90 mmHg, la SO2 es de 94-97%

• 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 paO22.- 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

• 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%

• 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) y a 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.

Curva de disociación de la hemoglobina

CONTENIDO ARTERIAL DE O2

Para 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 adecuada producción de eritrocitos.

TRANSPORTE DE OXÍGENO

CaO2 = HbO2 + dO2

DO2 = CaO2 x Q

Todos 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 líquido es proporcional a la presión parcial del gas en contacto con el líquido.

   c = p x K Donde c = concentración máxima de un gas disuelto, p = presión parcial del gas 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

CONCEPTO DE SOLUBILIDAD

El CO2 se produce a nivel las mitocondrias, como producto final del metabolismo celular.

Desde las mitocondrias atraviesa el citoplasma, pasa a la sangre en los capilares tisulares y es llevado por la sangre al alvéolo, desde donde se elimina a la atmósfera gracias a la ventilación alveolar.

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:DisueltoBicarbonatoCombinado con proteínas como compuestos carbamino

• CO2 DISUELTO EN PLASMAAl 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

TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO

• 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 CARBAMINOSe 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.

Curva de disociación del CO2

PCO2

Para 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 pO2 disminuya la afinidad de la Hb por el CO2