FISIOLOGIA DE LA RESPIRACION

Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Sistema Respiratorio

Figuras por: Arthur Gayton

Textos: Gayton - Hall Textbook of Medical Physiology, 11th.

Presentado por Rene R. Garcia-Szabo, M.D., Ph.D.

Santo Domingo, 15 de agosto 2009

Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Vistazo a los Objetivos: Ventilación Pulmonar

• Mecánica de la ventilación pulmonar.• Inspiración – espiración.• Volúmenes y capacidades pulmonares.• Ventilación alveolar.• Presión intra – alveolar e intrapleural.• Funciones de las vías respiratorias.• Medición de volúmenes y capacidades.• Flujo y resistencia respiratoria.


Vistazo a los Objetivos: Principios Fisicos del Intercambio Gaseoso

• Composición del aire alveolar.• Difusión del oxigeno y del dioxido de carbono a traves de

las membranas alveolares.• Presiones del dióxido de carbono y del oxigeno.• Factores que afectan la difusion.• Capacidad de difusión.• Difusion de gases a traves de los tejidos.


Vistazo a los Objetivos: Transporte de Oxigeno y Dióxido de Carbono en la Sangre y Líquidos Corporales

• Captacion de oxigeno, transporte, difusion.• Hemoglobina.• Funciones.• Curvas de disociación.• Coeficiente de utilización.• Saturación de la hemoglobina.• Captacion del dioxido de carbono, transporte, difusion.• Efecto Haldane.


Vistazo a los Objetivos: Control Nervioso y Regulación de la Respiración

• Centro respiratorio.• Control químico de la respiración.• Quimio – receptores.• Efectos del pH, PO2, PCO2.• Patologías mas frecuentes: Hipoxia, hipocapnia,

hipercapnia, apnea, apneusias, hipernea, anoxemia, asma.


Propiedades de los Gases

• Presión = fuerza/área.

• Presión absoluta: es en relación al vacío

completo.

• Presión calibrada: es en relación a la presión

atmosférica.


Las Leyes de los Gases

Ley de DaltonEn una mezcla de gases la presión ejercida por cada gas de

una manera individual en un determinado espacio es independiente de la presión ejercida por otros gases.

P atm = P H2O + P O2+ P N2

P gas = % total gases * P total

Ley de Boyle P1V1=P2V2


Las Leyes de los Gases

• La Ley de Ficks define la difusión del gas.

• Difusión del GAS = Área * Presión * Coeficiente de Difusión/Distancia

• Coeficiente de Difusión = Solubilidad/(Peso Molecular)½


Sistema Respiratorio







Patm

P alveolar P alveolar

ReposoLa inhalación se debe a la expansión de la cavidad toráxica (Ley de Boyle).

La Mecánica de la Inhalación


Ley de Laplace


Ley de Laplace


La Mecánica de la Respiración

• Músculos de la Respiración• Inspiración

• Reposo– Diafragma

• Activo– Diafragma

Diafragma



• Músculos de la Respiración• Inspiración

• Activa– Diafragma

– Intercostales externos

Medula espinal

Intercostales externos

costillas



• Expiración• Reposo

• Proceso pasiva.

• Propiedades elásticas del pulmón.



• Expiración• Activa

• Abdominalesdisminuye los volúmenes toráxicos

Exhalación activa por compresión abdominal.

Inspiración activa por relajación abdominal.



• Expiración• Activa

• Intercostales internosIntercostales internos

costillas

Medula espinal


Tipos Celulares en el Alveolo

• Células Endoteliales Capilares.

• Células Epiteliales Alveolares;• Células tipo 1.

• Células tipo II.

• Fibroblastos.

• Macrófagos.

• Células Cebadas.



Control del Diametro Bronquiolar

• Nervioso– Simpático

• Receptores 2 bronco-dilatan.– Parasimpático

• Acetilcolina bronco-constriñe.• Humoral

– Histamina, acetilcolina » bronco-constriñen

– Agonistas adrenergicos » relajan.


Anatomía PulmonarZ

onas

de

Con

ducc

ion

generacion

Traquea

Bronquios

Bronquiolos

Bronquiolos terminales

Bronquiolos respiratorios

Ductos alveolares

Sacos alveolares

0

1

2

3

451617

18

19

2021

22

23

Diametro NumeroLongitud Area cm2

1.8

1.2

0.83

0.560.45

.05

0.04

0.350.06

12

4.8

1.9

0.81.3

0.10

0.05

1.070.17

1

2

4

816

5*104

8*106

326*104

2.33

2.13

2.02.48

103

104

3.11180

2.54

Zon

asT

tran

sici

onal

es y

R

espi

rato

rias


Movimiento del Aire hacia Adentro y hacia Afuera de los Pulmones

• Presiones Pleurales– Reposo -5 cm H20

– Inspiración -8 cm H20

• Presiones Alveolares– Reposo 0 cm H20

– Inspiración -1 cm H20

– Expiración 1 cm H20

• Complianza– V/P 200 ml/cm H20

(1 cm H20 ~ 0.7 mmHg)


.50

.25

0

+2

0

-2

-4

-6

-8

Pre

ssur

e(c

m/H

2O)

Vol

ume

Ch

ange

(l

iter

)

Presion alveolar

Pleural pressure

Presion

Transpulmonar

Cambios de las Presiones y en los Volumenes Durante la Respiracion

Inspiracion Espiracion


Airway Resistance


Resistencia de las Vías Aéreas

• Flujo = P r4/(8 l)

• Resistencia = 8 l/ ( r4)

• La principal resistencia existe en las vías aéreas

superiores.

• Una disminución en el volumen pulmonar resulta en

un aumento en la resistencia.


Resistencia de las Vías Aéreas

0 5 10 15 20

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10R

esis

tanc

ia

Generación de las Vías Aéreas

Bronquiolos terminalesBronquiolos segmentales


Curva Flujo - volumen

Esfuerzo maximo

Esfuerzo submaximo

6 1Volumen (litros)

Flujo


La Resistencia de las Vías Aéreas durante una Exhalación Forzada

Guyton & Hall



Guyton & Hall



Guyton & Hall


0

-7

-1-2

+6

B. Durante la inspiración las vias aereas son tiradas abiertas

+5

0

-5

00

A. Pre-inspiración (presión desde afuera)

-11

0

+30

1938

D. La espiración forzada hace que colapsen las vías aéreas y se incrementa la resistencia.

+8

0

-8

0

C. Al final de la inspiración, las vías aéreas todavía se mantienen abiertas.

Gradiente a través del pulmón


0



Complianza de los Pulmones

• Es determinada por las fuerzas

elásticas.

• Las fuerzas elásticas

– El tejido del parénquima pulmonar.

– La tensión liquida superficial.

Lun

g V

olum

e

Change in Pleural Pressure

Inhalation

Exhalation

-4 -8



Tensión liquida superficial

– La atracción entre las moléculas de agua a nivel de una interfase

aire – agua.

– Resultara en el colapso del alveolo.

– Es prevenida por el surfactante.


Fuerzas Intramolecular en la Pelicula de la Interfase aire – agua

Guyton & Hall


Sindrome de Distress Respiratorio del Infante

Guyton & Hall


Guyton & Hall

Sindrome de Distress Respiratorio Agudo



Figure 37-4; Guyton & Hall


Sindrome de Distress Respiratorio (RDS)

Guyton & Hall


Volúmenes Pulmonares




Guyton & Hall



• Volumen Corriente (tv).

• Volumen de Reserva Inspiratoria (irv).

• Volumen de Reserva Espiratoria (erv).

• Volumen Residual (rv).


Capacidades Pulmonares

• Capacidad Inspiratoria (tv + irv).

• Capacidad Residual Funcional (er + rv).

• Capacidad Vital (erv + tv + irv).

• Capacidad Pulmonar Total (rv + vc).


Volumenes Cronometrados…ojo buscar termino en la Edicion Espanola:::

• Volumen Respiratorio por Minuto– Volumen Corriente * Frecuencia Respiratoria

• Ventilación Alveolar– (Volumen Corriente – Espacio Muerto) * Frecuencia Respiratoria


Espacio Muerto

• ANATOMICO

– 150 ml

• FISIOLOGICO

– Depende de la razón ventilación - perfusión

Espacio Muerto Anatómico

Bajo Flujo Sanguíneo

Espacio Muerto Fisiológico

Definiciones del Espacio Muerto



Anatomía de las Vías Aéreas



Principios Físicos del Intercambio Gaseoso

• La difusión es en respuesta a un gradiente de concentración.

• La presión es proporcional a la concentración.

• El gas contribuye a la presión total en una forma directamente proporcional a la concentración.


Principios Físicos del Intercambio Gaseoso

• El CO2 es 20 veces tan soluble como lo es el O2.

• La difusión depende de la presión parcial del gas.

• El aire es humidificado a nivel de las vías aéreas determinando una presión de vapor de agua de 47 mm Hg.


Difusión Neta de un Gas en una DirecciónEfecto del Gradiente de Concentración

Difusión del oxigeno de un cabo de una cámara (A) al otro (B).La diferencia entre las longitudes de las flechas representa la difusion neta.


Ley de Henry:


P

Cuando la Presión parcial es expresada en atmósferas (la presion de 1 atomosfera es igual a 760 mm Hg) y la concentracion es expresada envolumen de gas disuelto en cada volumen de agua, los coeficientes de solubilidad para los mas importantes gases respiratorios a la temperaturacorporal son los siguientes:

Gas Coeficiente de solubilidad

Oxigeno 0.024

Dióxido de carbono 0.57

Monóxido de carbono 0.018

Nitrógeno 0.012

Helio 0.008


P

De esta tabla, se puede ver que el dióxido de carbono es mas de 20 veces tan soluble como el oxigeno.

Por lo tanto, la presión parcial del dióxidode carbono (para una concentración dada) es menos de 1/20 que la ejercida por el oxigeno.


Cuantificando la Tasa Neta de Difusión en los Líquidos


Determinantes de la Difusion

Ley de Ficks Difusión = (P1-P2 ) * Área * Solubilidad

Distancia * Peso Molecular

• Gradiente de Presión.• Área.• Distancia.• la Solubilidad y el Peso Molecular estan fijos.


Cuantificando la Tasa Neta de Difusión en los Líquidos

Gas Tasa neta de difusión

Oxigeno 1.0

Dióxido de carbono 20.3

Monóxido de carbono 0.81

Nitrógeno 0.53

Helio 0.95


Composición del Aire Alveolar y su Relación con el Aire Atmosférico****aqui Maestria****


Composición del Aire Alveolar

0

0 .5

1

1 .5

2

2 .5

3

3 .5

4

6 5 .5 5 4 .5 4 3 .5 3 2 .5 2 1 .5

PN2 = (760 - 47) * 0.79 = 713 * 0.79 = 563

Preguntas: • Cual es el efecto de la humidificación en las presiones parciales?• Explica las presiones parciales del aire espirado?• Calcula la Po2 en el alveolo.


VA

VTVD

El aire espirado tiene aire alveolar y aire del espacio muerto.

Explicación del Aire Espirado



Po2 en el Alveolo

PAlvO2 = PIO

2 - (PCO

2/R)

PO2 = 149 - (40/0.8) = 99

R es el indice de intercambio respiratorio ~ 0.8.

Recuerda que en una persona normal la PO2 alveolar = PO2 arterial, y que la PCO2 alveolar = PCO2 arterial.


PCO2 = producción de CO2 * K Ventilación Alveolar

K es constante.

SI la ventilación es duplicada, luego la Pco2 es la ½

SI la ventilación es la ½, luego la Pco2 es duplicada.

Pco2 en el Alveolo


Tasa a la cual el Aire Alveolar es Renovado por el Aire Atmosférico

Expiracion de un gas a partir de los alveolos con respiracionessucesivas.


Tasa a la cual el Aire Alveolar es Renovado por el Aire Atmosférico

Tasa de remoción de un exceso de gas a partir de los alvéolos.


Cambios en la Composición de los Gases Alveolares



Gases Alveolares y Gases de la Sangre

PO2 = 100

PCO2 = 40

PCO2 = 40PCO2 = 45

PO2 = 40 PO2 = 100

PO2 = 159

PCO2 = 0PO2 = 149

PCO2 = 0


Concentración de Oxigeno y su Presión Parcial en el Alveolo

Efecto de la ventilacion alveolar sobre la PO2 en dos tasas de absorcion de oxigeno desde los alveolos -250 ml/min y 1000 ml/min. El punto A es el punto de operacion normal.


Presión Parcial de Oxigeno en el Alveolo

Figure 39-4: Guyton & Hall


Concentración del Dióxido de Carbono y su Presión Parcial en el Alveolo

Efecto de la ventilacion sobre la PCO2 a dos tasas de excresion del dioxido de carbono a paritr de la sangre -800 ml/min y200 ml/min. Elpunto A es es punto de operacion normal.


Presión Parcial del CO2 en el Alvéolo



P


P


P


P





P


Capacidad de Difusión de la Membrana Respiratoria











Capacidad de Difusión

• Se define como la cantidad de mililitros de un gas que difunden en cada minuto para una diferencia de presión de 1 mm Hg.

• Puede cambiar como sucede durante el ejercicio.• La capacidad de difusión es una medida de la

membrana alveolo – capilar y del gas.

• DL= Área * Coeficiente de difusión / espesor.

• Difusión = DL * Gradiente de presión.


Capacidad de Difusión

• Oxigeno• Capacidad de difusión es de

21 ml / min / mm Hg * gradiente de 11 mm Hg.

• La difusion de oxigeno es de 230 ml / min.

0

20

40

60

80

100

120

0 0.25 0.5 0.75

% Longitud de los Capilares Pulmonares

Po 2

in b

lood


Capacidad de Difusion

• Dioxido de Carbono– La capacidad de difusion es

de 400 ml/min/mm Hg * gradiente < 1 mmHg

– Una difusion de 200 ml/min de dioxido de carbono.

40

41

42

43

44

45

46

0 0.2 0.4 0.6 0.8

% Longitud de los Capilares Pulmonares

blo

od P

co2


Ventilación/Perfusión

• Es la relación entre un adecuado flujo sanguíneo y una adecuada

ventilación pulmonares.

• Se define como V/Q.

• V/Q = (4 l / min) / (5 l / min) = 0.8

• Va / Q = 8.63 * R * (CAO2 - CVO2

) / PACO2

• SI no hay impedimento a la difusion, luego las Po2 y Pco2 entre el alveolo

y la sangre de los capilares pulmonares es usualmente la misma.



pO2=?

pCO2=?

pO2=?

pCO2=?

pO2=?

pCO2=?

Corto-circuito Normal

Espacio Muerto

V/Q = 0

V/Q =



Intercambio Gaseoso Regional

Va/Q

Base del pulmón Punta del pulmón

Flujo sanguíneo

Ventilación

El flujo sanguíneo y la ventilación pulmonares NO estan regularmente pareados.



• Corto-circuito fisiológico– Va/Q < normal.

– Baja ventilación.

• Espacio muerto fisiológico– Va/Q > normal.

– Ventilación desperdiciada.

• Anormalidades– En las porciones superiores de los pulmones Va/Q 3 veces lo normal.

– En las porciones inferiores de los pulmones Va/Q .5 de lo normal.


P


P


Definiciones• Presión Parcial

– Depende del porcentaje del gas.

– Fuerza de empuje para la difusión.

• Saturación– % de hemoglobina (Hb) que tiene oxigeno enlazado (nota: no

unidades).

• Contenido– Cantidad absoluta (ml O2/100 ml de sangre).


Difusión del Oxigeno desde el Alvéolo hasta la Sangre del Capilar Pulmonar


Captación del Oxigeno en los Pulmones

Alveolar

Ejercicio

Capacidad de difusión

0

20

40

60

80

100

120

0 0.25 0.5 0.75

tiempo en los capilares (segundos)

PO

2 en

sang

re

Normal1/4 Normal1/8 Normal


Captación del Oxigeno en los Pulmones con una Baja Po2 Alveolar

Alveolar

Ejercicio

Capacidad de difusión

0

25

50

0 0.25 0.5 0.75

tiempo en los capilares (segundos)

Po2

en

sang

re Normal1/4 Normal1/8 Normal


Transporte del Oxigeno en la Sangre Arterial


Difusión de Oxigeno en los Tejidos

• La sangre arterial tiene una PO2 de 90 - 95 mm Hg.

• Los tejidos tienen una PO2 de 30 - 40 mm Hg.

• La PO2 tisular esta determinada por el balance entre la entrega del oxigeno por parte del sistema circulatorio y el consumo por parte de los tejidos.

Consumo de oxigeno

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500

Flujo Sanguíneo (% control)

PO

2 ti

sula

r1/4 normalnormal4x normal


Difusión del Oxigeno desde los Capilares Periféricos hasta las Células


Difusión del Oxigeno desde los Capilares Periféricos hasta las Células



Efecto de la Tasa del Flujo Sanguíneo sobre la PO2 del Liquido Intersticial


Captación Durante el Ejercicio

• Incrementado gasto cardiaco.

• Disminuido tiempo de transito.

• Incrementada capacidad de difusión– Abriendo capilares adicionales.

– Mejorando la razón ventilación/perfusión.

• Equilibrio igualitario dentro de un corto periodo de tiempo (grafica previa).


Difusión del Dióxido de Carbono desde las Células de los Tejidos Periféricos hasta los Capilares


Difusión del Dióxido de Carbono desde las Células de los Tejidos Periféricos hasta los Capilares



Difusión del Dióxido de Carbono desde la sangre del Capilar Pulmonar hasta el Alvéolo


Difusión del Dióxido de Carbono

En los pulmones En los tejidosConsumo de oxigeno (metabolismo)

Longitud de los capilares pulmonares

40

41

42

43

44

45

46

blo

od P

CO

2

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500

Flujo Sanguíneo (% control)

Tis

sue

PC

O2

normal10 veces lo normal


Transporte de Oxigeno

• Presión Parcial de Oxigeno (mm Hg)• Es la fuerza de empuje para la difusión.

• Porciento de Saturación (no unidades)• HbO2

• (Hb + HbO2)

• Contenido (ml O2/100 ml de sangre)• Es la cantidad absoluta de oxigeno en la sangre.


• Oxigeno disuelto– Solubilidad 0.003 ml O2/100 ml de sangre por mm Hg.

– Lo normal en sangre es de 0.3 ml O2 / 100 ml de sangre.

– El consumo normal de oxigeno es de 250 ml O2/ min.

– Requeriria unos 83 litros / min de flujo sanguineo.

• Hemoglobina– 97% transportado.

– O2 + HB HBO2

Transporte de Oxigeno en la Sangre


• Hemoglobina– 1.34 ml O2 / gm Hb.

– Normal

• 15 gm Hb / 100 ml de sangre.

• 20 ml O2 /100 ml de sangre.

– Anémico

• 10 gm Hb / 100 ml de sangre.

• 13 ml O2 / 100 ml de sangre.

Transporte del Oxigeno en Sangre


Vistazo a los Objetivos: Transporte de Oxigeno y Dióxido de Carbono en la Sangre y Líquidos Corporales

• Captación de oxigeno, transporte, difusión.• Hemoglobina.• Funciones.• Curvas de disociación.• Coeficiente de utilización.• Saturación de la hemoglobina.• Captación del dióxido de carbono, transporte, difusion.• Efecto Haldane.


Curva de Disociación del Monóxido de Carbono


Hemoglobina/Estructura ****aqui Maestria*****

Estructura quimica del grupo hemo y su forma de unon con la globina para formar la hemoglobina. Los atomos de carbono derivados del carbono alfa de la glicina estan representados por ●, aquellos aportados por el carbono metilo del acetato por ▲, y aquellos derivados del grupo carboxilo del acetado por x.


Hemoglobina/Estructura

La hemoglobina es una molecula compuesta por cuatro subunidades. Cada subunidadtiene una cadena de globina con el grupo hem en una hendidura hidrofobica. Existencuatro tipos diferentes de cadenas de glonina: α, β, δ, y γ, las cuales se presentan enpares. Las cadenas de globina presentes determinan el tipo de hemoglobina. Aqui serepresenta una hemoglobina A consistente en dos cadenas β y dos cadenas α. Loscontactos entre cadenas no similares α1 y β1, y α2 y β2 son importantes para mantenerla estabilidad de la molecula.



Estructura terciaria de una sola cadena polipeptidica de globina. Los segmentos helicoi-les, etiquetados desde la A hasta la H, estan relativamente lineares, el pliegamiento delas cadenas ocurre entre las helices. El grupo heme queda suspendido en una hendiduraentre las helices E y F.





• Se forman diferentes tipos de hemoglobina, de acuerdo con la composición de las cadenas tetradas de globina relacionadas.

• La composición de estas cadenas de globina es responsable de las distintas propiedades funcionales y fisicas de la hemoglobina.



• En los adultos adultos normales existen cuatro tipos de cadenas de globina:

α, β, δ, y γ


Curva de Disociación Oxigeno – Hemoglobina




Cámara Hiperbárica






•La Medicina Hiperbárica se fundamenta en las leyes físicas de los gases, que sostienen que al aumentar la presión, aumenta la solubilidad del gas (oxígeno) en un líquido (plasma sanguíneo).

•Al proveer al cuerpo de grandes cantidades de oxígeno se restablecen las funciones que se pierden cuando la cantidad es baja.

•Así, al aumentar de 10 a 15 veces más la cantidad de oxígeno en el cuerpo, se crean varios efectos como:



1. La reducción de las inflamaciones.

2. La mejoría de la circulación sanguínea.

3. La aceleración de las cicatrizaciones.

4. La generación de nuevos vasos sanguíneos en áreas con circulación pobre.

5. La remodelación de los huesos dañados.



6. El aumento de la elasticidad del eritrocito para favorecer la circulación en los pequeños vasos sanguíneos.

7. Disminuye la lesión isquémica/reperfusión a nivel celular en casos de: infarto agudo del miocardio, quemaduras, eventos cerebrovasculares o traumas.



Esta terapia es efectiva y recomendada entre otros problemas para:

a) Infecciones severas.

b) Traumas agudos como es el caso de las quemaduras.

c) Problemas de cicatrización.

d) Secuelas post-radiaciones.



e) Pie diabético.

f) Lesiones neurológicas.

g) Embolias grasas.

h) Intoxicaciones severas.



•El número de sesiones dependerá del tipo de enfermedad o daño, de la gravedad de la persona y del resultado obtenido en cada sesión.

•Entre las contraindicaciones están: un neumotórax no tratado, donde hay un colapso del pulmón o a personas que están en tratamiento de quimioterapia entre otras.

•También es importante conocer los efectos inmediatos durante su aplicación, ya que al bajar o subir la presión atmosférica pueden sentirse molestias en los oídos, que incluso pueden perdurar durante algún tiempo después del tratamiento además de sentir mucho cansancio.



Curva de Disociación de la Hemoglobina

Pulmones

Tisu

lar

Contenido

0

20

10

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120PO2

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción


Curva de Disociación

hemoglobina

mioglobina

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120PO2

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción


Cantidad de Oxigeno entregada por la Hemoglobina cuando la Sangre Arterial Sistémica fluye por los Tejidos


Pulmones

Tejid

os

Contenido

0

15

7.5

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120PO2

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción

Curva de Disociación de la Hemoglobina en la Anemia


Curva de Disociación

Valores par recordar

PO2 (mmHg) Saturación (%) Contenindo (ml/dl)

0 0 0

20 25 5

40 75 15

100 100 20

Recordar que estos valores son para una persona con 15 gm / dl de hemoglobina.


Cálculos

• Calcula el % de saturación- El paciente tiene una Hb de 10 gm / dl.

- El contenido de oxigeno en sangre venosa es de 6.5 ml O2 / dl.

• Calcula el contenido de oxigeno- El paciente tiene un % de saturación del 60 %.- El paciente tiene una Hb de15 gm / dl.


Cálculos

• Calcula el % de saturación- 10 gm / dl * 1.34 ml O2 / gm Hb = 13.4 ml O2 / dl.- Esta es la máxima capacidad de acarreo de oxigeno.

- ( 6.5 ml O2 / dl) / (13.4 ml O2 / dl) = ~ 50 %.

• Calcula el contenido de oxigeno - 15 gm / dl * 1.34 ml O2 / dl = 20 ml O2 / dl.- Esta es la máxima capacidad de acarreo de oxigeno.

- 20 ml O2 / dl * 60 % saturación = 12 ml O2 / dl.



• Alvéolo– Sobre un amplio rango la hemoglobina esta altamente saturada.

– Ejemplo: con una PO2 de 60 mm Hg la saturación es de un 89 %.

• Tejido– Normal: 5 ml O2 / 100 ml de sangre (40 mm Hg).

– Ejercicio: 15 O2 / 100 ml de sangre (20 mm Hg).



Cambio de la Curva de Disociación hacia la Derecha

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100PO2

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción

pHPCO2 (Efecto Bohr)

Temperatura

2-3 DPG

Normal

Cambio hacia la Derecha


Cambio de la Curva de Disociación hacia la Izquierda

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción

pHPCO2

Temp

2-3 DPG

Normal

Cambio hacia la izquierda

PO2


Efectos de la PCO2 sobre la Curva de Disociación del Oxigeno



Efectos del pH sobre la Curva de Disociación del Oxigeno



Efectos de la temperatura sobre la Curva de Disociación del Oxigeno



Cambios de la Curva de Disociación

• Cambio hacia la derecha a nivel tisular– Incrementado dióxido de carbono en sangre.

– Disminuida afinidad por el oxigeno.

– Mantenimiento de un gradiente de presión parcial.

• Cambio hacia la izquierda a nivel pulmonar– Perdida del dióxido de carbono en los pulmones.

– Incrementada afinidad por el oxigeno.


Incrementada Entrega de Oxigeno a los Tejidos

• Dos medios por los cuales la entrega de oxigeno a los tejidos puede ser incrementada:

– 1: ?

– 2: ?


Incrementado Flujo Sanguíneo hacia los Tejidos

• Flujo sanguíneo normal– 20 ml O2/ 100 ml de sangre * 5000 ml de sangre / min

1000 ml O2 / min.

• Incrementado flujo sanguíneo– 20 ml O2 / 100 ml de sangre * 20000 ml de sangre / min

4000 ml O2 / min.



0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120PO2

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción

Normal

Incrementada extracción


Coeficiente de Utilización

• Es el porcentaje de sangre que da su oxigeno a medida que pasa a traves de los capilares tisulares.

• El normal de acerca de un 25 %.

• Durante el ejercicio puede incrementarse a un 75 – 85 %.

• En ciertas areas con flujo sanguineo muy lento o con tasa metabolica muy alta, puede acercarse al 100 %.




0

20

40

60

80

100

120

0.0 0.4PCO

Por

cien

to d

e Sa

tura

ción




Curva de Disociación del Monóxido de Carbono: Carboxihemoglobina

• Se forma cuando la hemoglobina se forma en contacto con el monóxido de carbono. La afinidad de la hemoglobina por el mónoxido de carbono es de 218 veces mayor que por el oxígeno.

• La intoxicación por monóxido de carbono causa anoxia debido a que la carboxihemoglobina formada no permite que la hemoglobina se combine con el oxigeno y el que se une no se libera fácilmente en los tejidos.

• 0-2% de la hemoglobina total.• Fumadores emperdernidos: 6-8 %.• Fumadores moderados:4-5 %.



• No transporta oxígeno, así que produce hipoxia con cefalea, náusea, vómito, vértigo, colapso y convulsiones.

• La anoxia provoca cambios irreversibles en los

tejidos y muerte.

• Es la causa que la sangre y al piel adquieran un color cereza o rojo violeta, lo que muchas veces no se observa cuando la exposición ha sido crónica.



• Entre las causas más frecuentes de intoxicación por monóxido de carbono están:

1. El contacto con vapores de combustión de automóviles,

2. gas carbónico,

3. agua carbonatada y

4. el humo que se inhala en los incendios,

5. el tabaquismo constituye una causa menor.




























Transporte del Dióxido de Carbono desde los Tejidos


Transporte del Dióxido de Carbono desde los Tejidos

CO2H2 CO3 H2O +CO2

H CO3- + H+

H++Hgb- HHgb

Hgb

Hgb. CO2

Anhidrasa carbónica

H CO3-Cl- CO2


Transporte del Dióxido de Carbono

• Disuelto– Solubilidad es unas 20 veces de la del oxigeno.

– Sangre venosa: 2.7 ml / 100 ml de sangre.

– Sangre arterial: 2.4 ml / 100 ml de sangre.

– Transportado : 0.3 ml/100 ml de sangre.

– 7% total


Curva de Disociación del Dióxido de Carbono


Curva de Disociación del Dióxido de Carbono

Venosa 52 vol %

Arterial 48 vol %

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120PCO2

% C

O2 e

n v

olú

men

es d

e sa

ngr

e


Efecto Haldane


Efecto Haldane

Venosa 52 vol %

Arterial 48 vol %

pO2=100

pO2=40

45

50

55

35 40 45 50PCO2

% C

O C

O 2 e

n v

olú

men

es d

e sa

ngr

e


Efecto Haldane

El enlace del oxigeno con la hemoglobina tiende a desplazarel dióxido de carbono de lasangre:

1. La hemoglobina mas alta-mente acida tiene menostendencia a combinarse conel dióxido de carbono paraformar la carbaminohemoglo-bina.

2. La incrementada acidez de lahemoglobina también causala liberación de un exceso dehidrogeniones que se enlazanal bicarbonato para formar acido carbónico que se disociaen agua y dióxido de carbono.


Regulación de la Respiración

• Sensores– Juntan la información.

• Controlador central– Integra las señales.

• Efectores– Musculos.


Centro Respiratorio



Centro Respiratorio

• Medula– Grupo respiratorio dorsal.

• inspiración, actividad nerviosa intrínsica.

– Centro pneumotaxico: limita inspiración, • incrementa la frecuencia respiratoria.


Centro Respiratorio

• Grupo Respiratorio Ventral– Esta inactivo durante una respiración calmada.– Activa la respiración.– Recibe impulsos desde el Grupo Respiratorio

Dorsal.


Receptores pulmonares

• Receptores de Distensión– Inhiben la inhalación.

– Reflejo de Hering-Breuer.

• Receptores de Irritación– Bronco – constricción.

– Incrementada ventilación.

• Receptores J– A nivel de las paredes alveolares.

– Son activados en enfermedades y en el edema pulmonares.


Control Quimico de la Respiración

• Dióxido de Carbono– Central.

• Iones de Hidrógeno.– Central.

• Oxigeno.– Periférico.


Área Quimiosensitiva del CentroRespiratorio



Área Quimiosensitiva del CentroRespiratorio

Bar

rera

hem

ato

- en

cefá

lica

Bar

rera

hem

ato

- en

cefá

licaSangre Tejido cerebral

CO2 CO2

Quimiorreceptor

LCR

H+

CO2

HCO3- HCO3

-Baja

H+

Baja proteinapH=7.32

PCO2 =50


Quimiorreceptores Periféricos

• Cuerpo carotídeo – a nivel de la bifurcación de la carotida primitiva en carótida externa y carotida interna.

– Responde al oxigeno (es maxime cuando Po2<100 mm Hg)– Responde al dióxido de carbono y a los hidrogeniones.

0200400600800

0 200 400 600

Po2

Imp

uls

os n

ervi

osos


Control de la Respiración


Control de la Respiración

Ven

tila

tion

pH

PCO2

pHPCO2

Cambios en la PCO2 arterial tienen un mayor efecto que los cambios en el pH arterial.

central

periferico


PCO2 y PO2

PO2Incremento hipoxico en ventilación inhibida por una caída de la PCO2.

VentilaciónPCO2

Ven

tila

ción

PCO2

0

1

2

3

4

5

6

160 140 120 100 80 60 40 20

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


PCO2 y PO2

PO2Incremento hipoxico en la sobre estimulada ventilación cuando la PCO2 se mantiene constante.

Ven

tila

tion

PCO2

VentilaciónPCO2

0

1

2

3

4

5

6

160 140 120 100 80 60 40 20

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Sumario

• El dióxido de carbono es el principal estímulo para una incrementada respiración.

• El dióxido de carbono actúa sobre el area quimiosensitiva a través del pH.

• Los quimio-receptores periféricos son principalmente afectados por el oxigeno.

• SI la PCO2 es constante, un bajo oxigeno puede ser importante.

• Preguntas? – Cual es el efecto del oxigeno sobre una embotada respiración?– Explica el impulso ventilatorrio durante un severo edema

pulmonar?


• Severa enfermedad pulmonar, EPOC.

• Desarrollo de hipoxemia and hipercapnia.

• Impulso respiratorio debido al oxigeno.

• Control renal del balance acido – básico.

• La oxigenoterapia inhibe el impulso respiratorio.

• Altos niveles de PCO2.

• Niveles mínimos de oxigeno, monitorizan los gases sanguíneos.

Retención del CO2


40

60

80

100

Normal

V/Q< Normal

PO2 PCO2 PO2 PCO2

Retención CO2e hipoxemia

Elevado CO2e hipoxemia

PO2 PCO2

Increased oxygen

Empuje por el O2Empuje por el CO2 Empuje disminuido

Retención de CO2


Respiración Durante el Ejercicio

• Incremento linear en la ventilación con un incremento del consumo de oxigeno.

• Las PO2, PCO2 arteriales y el pH NO cambian en la dirección correcta al incremento de la ventilación.

• La PCO2 puede disminuir ligeramente.


• Sobrecarga de señales desde la corteza cerebral.

• Movimientos corporales.

• Incrementada temperatura corporal.

• Diseñada para controlar la PCO2.

• Respuesta aprendida.

• Conclusión: NO se esta seguro del mecanismo exacto responsable para el incremento de la ventilación.









Respiración Periódica

• Ocurre en un numero de condiciones patológicas.

• El paciente respira profundamente por un corto intervalo de tiempo y luego respira superficialmente o NO respira por un intervalo adicional.

• La mas característica es la respiración de Cheyne – Stokes, con una ocurrencia periódica de 40 a 60 segundos ya sea por fallo cardiaco o daño cerebral.


Respiración de Cheynes - Stockes


Otros Factores que Influencian la Respiración

• Control voluntario.

• Actividad desde el centro vasomotor.

• Temperatura corporal• incrementada producción de dióxido de carbono.• Efecto directo sobre el centro respiratorio.

• Irritantes.

• Anestesia.


Sumario

• Control voluntario.

• Actividad desde el centro vasomotor.

• Temperatura corporal• incrementada producción de dióxido de carbono.• Efecto directo sobre el centro respiratorio.

• Irritantes.

• Anestesia.


Sumario


•Hipoxia: Deficiencia de oxigeno.

•Hipocapnia: Disminuida cantidad de dioxido de carbono en lasangre.

•Hipercapnia: Incrementada cantidad de dioxido de carbono enla sangre.

•Apnea: Cese temporal de la respiración.

Patologías mas Frecuentes:


• Apneusias: Respiración anomal caracterizada por un sostenidoesfuerzo inspiratorio. Es causado por la remosion quirurgicade la parte superior del puente.

•Hipernea: Incrementada tasa respiratoria la cual es mas pro-funda que la que se experimenta durante una actividad normal.Cierto grado de hipernea es normal despues del ejercicio.anoxemia,

•Asma: Disnea paroxistica acompanada por sibilancias causadaspor broncoespasmo o por edematizacion de las membranasmucosas.

Patologías mas Frecuentes:

Education

FISIOLOGIA DE LA RESPIRACION