TRANSPORTE DE OXIGENO. FACTORES DETERMINANTES EN EL TRANSPORTE DE GASES

TRANSPORTE DE OXIGENO

FACTORES DETERMINANTES EN EL TRANSPORTE DE GASES:

GRADIENTE DE PRESIÓN PARCIAL:

• LEY DE DALTON: LEY GENERAL DE LOS GASES

• presión total de una mezcla de gases corresponde a la sumatoria de las presiones parciales de cada uno
• los gases se mueven, según sus diferencias de presión por difusión
• La presión de un gas específico en una mezcla se denomina presión parcial (Px)

• PRESIÓN ATMOSFÉRICA: 760 MMG (100%): presión total de la mezcla de gases

• nitrogreno (590 mmhg)(78%)
• oxigeno (160 mmg)(21%)
• CO2 (0,3 mmhg) (0,04%)
• otros gases (9,7 mmhg)(0,96%)

DIFERENCIA ENTRE EL GAS INHALADO Y ESPIRADO

• GAS INSPIRADO:

• vía aérea alta, bronquios y bronquíolos hasta llegar al alvéolo
• Durante su pasaje el aire es calentado hasta la temperatura corporal (37"C), humidificado con vapor de agua, de manera que el epitelio alveolar no se dañe con el aire seco, y filtrado de partículas extrañas gracias al epitelio ciliado de la tráquea y los bronquios
• Durante su paso por la vía aérea el aire inspirado se humidifica al l00%

• GAS ALVEOLAR:

• La presión parcial de oxígeno en el aire alveolar disminuye: 105 mm Hg
• La presión parcial de CO2 en el aire alveolar aumenta: 40 mmhg

• La PO2 alveolar debe ser mayor que la PO2 sanguínea para que el oxígeno difunda desde el aire alveolar hacia la sangre. La tasa de difusión es más rápida cuando la diferencia entre la PO2 en el aire alveolar y la sangre que circula por el capilar pulmonar es mayor, y es más lenta cuando la diferencia es más pequeña.

• GAS ESPIRADO:

• contiene más O2 que el aire alveolar (16 versus 13,6%) y menos CO2 (4,5 versus 5,2%) porque parte del aire espirado se encontraba en el espacio muerto anatómico y no participó en el intercambio gaseoso

PRESIONES

• La PCO2 de la sangre desoxigenada es de 45 mm Hg en una persona en reposo, mientras que la del aire alveolar es de 40 mm Hg.
• A causa de esta diferencia en la PCO2, el dióxido de carbono difunde desde la sangre desoxigenada hacia los alvéolos hasta que la PCO2 de la sangre disminuye a 40 mm Hg. La espiración mantiene la PCO2 alveolar en 40 mm Hg.
• La sangre oxigenada que retorna a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares tiene entonces una PCO2 de 40 mm Hg
• La PO2 de la sangre bombeada hacia los capilares sistémicos es mayor (100 mm Hg) que la PO2 en las células (40 mmHg en reposo) porque la células utilizan constantemente O2 para producir ATP.
• Como resultado de esta diferencia de presión, el oxígeno difunde desde los capilares hacia las células y la PO2 de la sangre alcanza 40 mm Hg cuando la sangre abandona los capilares sistémicos

DENSIDAD:

• LEY DE GRAHAM: 

• Esto implica que las moléculas más difusibles son las más pequeña
• Como el O2 tiene un peso molecular menor que el CO2, es de esperar que difunda a través de la membrana respiratoria a una velocidad 1,2 veces mayor

SOLUBILIDAD: LEY DE HENRY: 

• Cuanto mayor es la presión parcial de un gas sobre un líquido y cuanto mayor es su solubilidad, más porcentaje del gas permanece en solución
• OXIGENO Y CO2:

• Dado que tanto el O, como el CO, se transportan a la célula en un medio acuoso (la sangre), que un gas sea altamente soluble implica que a igual presión parcial habrá mayor cantidad de moléculas de gas en el medio líquido

ESPESOR DE LA MEMBRANA

• unidad de difusión del pulmón es la membrana alveolocapilar (grosor total: 0,5 u)

• epitelio alveolar
• espacio alveolocapilar
• endotelio capilar: 10 u,

•  corresponde al tamaño de un glóbulo rojo, lo cual fuerza al eritrocito a mantener un contacto estrecho con la membrana alveolocapilar. los capilares son tan estrechos que los eritrocitos deben pasar por ellos en fila, lo que reduce la distancia de difusión entre el espacio aéreo alveolar y la hemoglobina en el interior de los eritrocitos

• 0,25 seg tiempo de circulación del eritrocito en el capilar pulmonar

SUPERFICIE DE INTERCAMBIO GASEOSO

• la superficie de los alvéolos es muy grande (cerca de 70 m2 o 750 pies2).
• Asimismo, muchos capilares rodean a cada alvéolo, de manera en todo momento que 900 mL de sangre estarían disponibles para participar en el intercambio gaseoso
• proceso de difusión de gases sigue la LEY DE FICK:

• según lo cual la tasa de transferencia de moléculas de un gas a través de un tejido es directamente proporcional al área tisular y al gradiente de presión parcial, e inversamente proporcional al grosor de la membrana

FORMAS DE TRANSPORTE DE OXIGENO: unido a la hemoglobina o disuelto

OXÍGENO DISUELTO EN PLASMA: 1,5 %

• el oxígeno disuelto genera presión parcial, que permite:

• Transferir oxígeno del alvéolo al capilar pulmonar, al generar gradiente de presión:

• A medida que el oxígeno disuelto se une a la hemoglobina, en el capilar pulmonar disminuye la presión parcial de O, lo cual permite que haya gradiente entre el alvéolo y el capilar para permitir el pasaje de moléculas

• Combinarse con la hemoglobina desoxigenada
• Transferir moléculas de la sangre a la célula por gradiente de presión

OXÍGENO UNIDO A LA HEMOGLOBINA: 98,5%

• Cada 100 mL de sangre oxigenada contiene el equivalente a 20 mL de O2 gaseoso. Con los porcentajes mencionados, la cantidad disuelta en el plasma es de 0,3 mL y la cantidad unida a la hemoglobina es de 19,7 ml
• La porción hemo de la hemoglobina contiene 4 átomos de hierro cada uno capaz de unirse a una molécula de O2
• El oxígeno y la hemoglobina se unen en una reacción fácilmente reversible para formar oxihemoglobina
• El 98,5% del O2 unido a la hemoglobina está atrapado dentro de los eritrocitos, de modo que sólo el O2 disuelto (1,5%) puede difundir fuera de los capilares y dentro de las células. En consecuencia, resulta importante comprender los factores que promueven la unión y la disociación (separación) del O2 de la hemoglobina

TIPOS DE HEMOGLOBINA SEGÚN LA OXIGENACION

DESOXIHEMOGLOBINA:

• La forma desoxigenada tiene una configuración en el espacio más "englobada" o tensa y las uniones de las cadenas polipeptídicas que forman la globina son estrecha.
• Por lo tanto se requiere que el oxígeno genere "presión" para romper esas uniones. Una vez que la primera molécula de oxígeno ingresó, la hemoglobina se vuelve mucho más afín a este gas y la entrada de las moléculas siguientes se facilita
• La molécula de O2 se combina de forma laxa y reversible con la porción hemo de la hemoglobina.
• 1 gramo de hemoglobina a es capaz de unirse a 1,39 mL de oxígeno
• EFECTO HALDANE

• Cuando la presión parcial de O2 es elevada, como ocurre en los capilares pulmonares, se favorece la unión de O2 a la hemoglobina y la liberación de dióxido de carbono

• ocurre en los capilares pulmonares cuando la elevada concentración de O2 hace que se reduzca la afinidad de la Hb por el CO2.

OXIHEMOGLOBINA:

• EFECTO BOHR

• cuando la concentración de dióxido de carbono es alta, como en los tejidos periféricos, se une CO2 a la hemoglobina y la afinidad por el O2 disminuye, haciendo que éste se libere

• ocurre en los capilares tisulares cuando el aumento de la concentración de CO2 origina la liberación de protones. Estos protones se unen a la globina haciendo que se aumente la liberación de O2, disminuyendo la afinidad
• a cualquier PO2, la Hb está menos saturada con O2, cambio conocido como efecto Bohr, que actúa en ambos sentidos: un aumento de la concentración de H+ en la sangre favorece la disociación del O2 de la hemoglobina y la unión del O2 con la hemoglobina promueve la liberación del H+ de la hemoglobina. La explicación del efecto Bohr es que la hemoglobina puede actuar como amortiguador (buffer) para los iones de hidrógeno (H+ ), pero cuando los iones H+ se unen a los aminoácidos de la hemoglobina, alteran levemente su estructura y disminuyen su capacidad de transporte de oxígeno. Por lo tanto, la disminución del pH separa el O2 de la hemoglobina y aumenta el O2 disponible para las células

• HEMOGLOBINA SATURADA

• La saturación de la hb es el porcentaje de sitios disponibles para el oxígeno que están combinados con esta molécula
• La saturación arterial de oxígeno normal se sitúa entre 97 y 98%, y la venosa mixta, entre 70 y 75%

• El factor más importante que determina la cantidad de O2 que se une a la hemoglobina es la PO2 ; cuanto mayor es la PO2 , más oxígeno se combina con la Hb. Cuando la hemoglobina reducida (Hb) se convierte por completo en oxihemoglobina (Hb-O2), se dice que la hemoglobina está totalmente saturada, mientras que cuando la hemoglobina está formada por una mezcla de Hb y Hb-O2, se dice que se encuentra parcialmente saturada.

CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA

• curva sigmoidea en forma de “S” que surge al representar el porcentaje de saturación de O2 de la hemoglobina en función de la presión parcial de O2
• La curva muestra un aumento progresivo del porcentaje de hemoglobina con oxígeno a medida que aumenta la PO2 sanguínea
• cuando la Po, es baja, la saturación de la hemoglobina también lo es (p. ej., cuando la Po, es 50, la saturación de la hemoglobina se ubica entre 75 y 80%)
• Sin embargo, a partir de una Po, aproximada de 70 mm Hg vemos que la saturación de la hemoglobina se mantiene en un máximo de 98%
• Esto de alguna manera es un mecanismo de seguridad del organismo, ya que si por algún motivo (p. ej., alguna patología pulmonar) la Po, cae por debajo de 100, la saturación seguirá siendo máxima con un margen de 30 mmHg.
• Se debe tener en cuenta que la hemoglobina aún está saturada con O2 en un 75% a una PO2 de 40 mm Hg, que es la PO2 promedio de las células de una persona en reposo. En este concepto se basa la afirmación anterior de que sólo el 25% del O2 disponible se desprende de la hemoglobina para que las células tisulares lo utilicen en condiciones de reposo
• P50:

• Presión parcial de O2a la cual la hemoglobina está saturada al 50% y normalmente es de alrededor de 27 mmHg y representa un parámetro útil para evaluar la afinidad de la Hb.

CONDICIONES QUE DISMINUYEN LA AFINIDAD DE LA HB POR EL OXIGENO:

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