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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:
– 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
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
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
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
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
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
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
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
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
•
+
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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
Hb en hombres y de 12 a 16 g en mujeres
• Cada gramo de Hb puede 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
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?
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
• 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⁻)
• Iones bicarbonato:
– El H⁺ sobrante, se combina con la Hb y produce el
efecto Bohr que desplaza a la derecha la curva de
disociación de la oxihemoglobina
– La formación de iones de bicarbonato favorece
entonces la descarga de O₂
– La Hb actúa 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
• 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
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
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