Capítulo 40 Principios físicos del intercambio gaseoso; difusión de oxígeno y dióxido de carbono a través de la membrana respiratoria Dra Zaldivar

Vista previa del material en texto

PRINCIPIOS FÍSICOS DEL 
INTERCAMBIO GASEOSO; DIFUSION 
DE O2 Y CO2 A TRAVES DELA
MEMBRANA RESPIRATORIA
• La difusión es en respuesta a un gradiente de 
concentración.
• Los gases son moléculas que se mueven 
libremente entre si, para que se produzca la 
difusión debe existir una fuente de energía.
• El gas contribuye a la presión total en una forma 
directamente proporcional a la concentración.
• 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 
47mm Hg
Difusión Neta de un Gas en una
dirección Efecto 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 
difusión neta
Presiones Gaseosas en una Mezcla de 
Gases.
• La presión es directamente proporcional a la 
concentración de las moléculas del gas
• La velocidad de difusión de cada uno de estos 
gases es directamente proporcional a la presión 
que genera ese gas, esto se denomina presión 
parcial
Factores que determinan la presión parcial 
de un Gas disuelto en un líquido
• Concentración
• Coeficiente de Solubilidad del Gas (Moléculas de
Gas atraídas física o químicamente por el agua y
otras que son repelidas)
Ley de Henry:
• Cuando la Presión parcial es expresada en
atmósferas (la presión de 1 atmosfera es igual a
760 mm Hg) y la concentración es expresada en
volumen de gas disuelto en cada volumen de
agua, los coeficientes de solubilidad para los mas
importantes gases respiratorios a la temperatura
corporal son los siguientes:
Gas Coeficiente de Solubilidad
Oxígeno 0,024
Dióxido de Carbono 0,57
Monóxido de Carbono 0,018
Nitrógeno 0,012
Helio 0,008
• De esta tabla, se puede ver que el dióxido de 
carbono es mas de 20 veces mas soluble que el 
oxígeno.
• Por lo tanto, la presión parcial del dióxido de 
carbono (para una concentración dada) es 
menos de 1/20 que la ejercida por el oxigeno.
Difusión de Gases entre la fase gaseosa de los 
alvéolos y la fase disuelta de la sangre pulmonar
• Si la presión parcial es mayor en la fase gaseosa 
de los alvéolos, como ocurre normalmente en el 
caso del oxígeno, entonces más moléculas 
difundirán hacia la sangre.
Presión de Vapor de Agua
• Presión parcial que ejercen las moléculas de 
agua para escapar a través de la superficie
• A la temperatura corporal normal de 370C, la 
presión de vapor es de 47mmHg.
• La presión de vapor de agua depende totalmente 
de la temperatura
Cuantificación de la Velocidad neta de 
difusión en líquidos
• Factores que afectan la velocidad de difusión de 
un gas en un líquido
▫ Solubilidad de un Gas en el líquido
▫ Área transversal del líquido
▫ Distancia a través de la cual debe difundir el gas
▫ Peso molecular del gas
▫ Temperatura
Cuantificando la Tasa Neta de 
Difusión en los Líquidos
• D=velocidad de difusión
• ∆P=diferencia de presión parcial entre los dos 
extremos
• A= área transversal del trayecto
• S=solubilidad del Gas
• d= distancia de difusión
• PM=peso molécular
Cuantificando la Tasa Neta de 
Difusión en los Líquidos
Gas Tasa Neta de Difusión
Oxígeno 1,0
Dióxido de Carbono 20,3
Monóxido de Carbono 0,81
Nitrógeno 0,53
Helio 0,95
Difusión de Gases a través de tejidos
• Gases soluble en lípidos y por lo tanto son muy 
solubles en las membranas celulares
• La principal limitación al movimiento de los 
gases en los tejidos es la velocidad a la que los 
gases pueden difundir a través del agua
Composición del aire alveolar y su 
relación con el aire atmosférico
• Aire alveolar no tiene en modo alguno las 
mismas concentraciones de gases que el aire 
atmosférico.
Humidificación del aire en las vías 
respiratorias
• La presión total en los alvéolos no puede 
aumentar por encima de la presión atmosférica, 
este vapor de agua diluye todos los gases que 
están en el aire inspirado.
Humidificación del aire en las vías 
respiratorias
Velocidad con que se renueva el aire 
alveolar por el aire atmosférico
• Capacidad residual funcional de los pulmones
2.300 ml
• 350 ml
• Volumen de aire alveolar 1/7
Tasa a la cual el Aire Alveolar es Renovado 
por el Aire Atmosférico
Expiración de un gas a partir de los alveolos con
respiraciones sucesivas
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.
Importancia de sustitución lenta del 
aire alveolar
• Prevenir aumentos y disminuciones excesivos de 
oxigenación tisular, de la concentración tisular 
de CO2 y del pH tisular cuando se produce una 
interrupción temporal de la respiración
Concentración y presión parcial de O2 
en los alvéolos
• El O2 se absorbe desde los alveolos hacia la 
sangre de los pulmones y continuamente se 
respira oxígeno nuevo hacia los alvéolos desde la 
atmósfera
• Concentración O2 en los alvéolos y también su 
presión parcial están controladas por:
▫ Velocidad de Absorción de oxígeno hacia la sangre
▫ La velocidad de entrada de oxígeno nuevo a los 
pulmones por el proceso de ventilación.
Concentración y presión parcial de CO2 
en los alvéolos
• El CO2 se transporta por la sangre hacia los 
alveolos y se elimina de los alvéolos por la 
ventilación
El aire espirado es una combinación de 
aire del espacio muerto y aire alveolar
• La composición global del aire espirado esta 
determinado por
▫ Cantidad de aire espirado (aire del espacio 
muerto)
▫ La cantidad que es aire alveolar
Difusión de gasea a través de la 
membrana respiratoria
• Unidad Respiratoria-Lobulillo Respiratorio
• 300 millones de alveolos en los pulmones
• 0.2mm
Membrana respiratoria
• 70m2
• 60-140 ml
• 0.2μm
• 0.6μm
• Capilares pulmonares 5μm
Factores que influyen en la velocidad de difusión 
gaseosa a través de la membrana respiratoria
• Grosor de la membrana
• Área superficial de la membrana
• Coeficiente de difusión
• Diferencia de Presión
Capacidad de difusión de la membrana 
respiratoria
• Volumen de un gas que difunde a través de la 
membrana en cada minuto para una diferencia 
de presión parcial de 1mmHg
Capacidad de difusión del O2
• Capacidad de difusión del oxígeno 
21ml/min/mmHg
• 230 ml
Aumento de la capacidad de difusión 
del oxígeno durante el ejercicio
• 65 ml/min/mmHg
▫ Apertura de Capilares pulmonares
▫ Mejor equilibrio entre la ventilación de los 
alveolos y la perfusión de capilares alveolares con 
sangre
Capacidad de Difusión del CO2
• CO2 difunde a través de la membrana 
respiratoria con tanta rapidez que la Pco2 media 
de la sangre pulmonar no es muy diferente a la 
Pco2 de los alveolos (1mmHg)
• 400-450 ml/min/mmHg
• 1.200-1.300 ml/min/mmHg.
Efecto del coeficiente de Ventilación-
perfusión sobre la concentración de gas 
alveolar
• VA/Q
• VA=ventilación alveolar
• Q= flujo sanguíneo
Cuando el cociente es cero o infinito no hay 
intercambio de gases a través de la membrana
Diagrama Po2-Pco2, VA/Q
• Cortocircuito fisiológico
▫ Cuanto mayor sea el cortocircuito fisiológico , 
mayor es la cantidad de sangre que no se oxigena 
cuando pasa por los pulmones
• Espacio muerto fisiológico
• Anomalías del cociente de ventilación-perfusión
• VA/Q anormal en la enfermedad pulmonar 
obstructiva crónica.
• "Imposible" es sólo una palabra que usan los 
hombres débiles para vivir fácilmente en el 
mundo que se les dio, sin atreverse a explorar el 
poder que tienen para cambiarlo. "Imposible" no 
es un hecho, es una opinión. "Imposible" no es 
una declaración, es un reto. "Imposible" es 
potencial. "Imposible" es Temporal, "Imposible" 
no es nada…..
Dr. Benjamín Carson
Benjamin Solomon Carson nació el 18 de 
septiembre de 1951 en Detroit (Michigan), el 
hijo menor de Robert y Sonya Carson
Su madre, Sonya había abandonado la 
escuela en tercer grado,y se casó cuando ella 
tenía sólo 13 años. Cuando Benjamin Carson 
tenía sólo ocho años, sus padres se 
divorciaron, y la señora Carson asumió la 
responsabilidad de sostener a Benjamin y su 
hermano mayor Curtis por su cuenta. Ella 
trabajó en dos, a veces tres, puestos de 
trabajo a la vez para mantener a sus hijos.
• Carson manifestó tempranamente dificultades en su 
educación primaria, llegando a ser el peor alumno 
de su clase, convirtiéndose en sujeto de insultos por 
parte de sus compañeros
• Decidida a cambiar la vida de sus hijos, la Sra. 
Carson limitó el tiempo que Ben y Curthis pasaban 
frente a la televisión y se negó a dejarlos salir a jugar 
hasta que hubiesen terminado su tarea cada día. Les 
exigió leer dos libros cada semana y darle informes 
escritos sobre ellos, a pesar de que, debido a su 
propia falta de educación, apenas podía leer los 
informes que Ben y su hermano escribían.
"Fue en ese momento que me di cuenta que no 
era estúpido"
• Se graduó con honores de la escuela secundaria
y asistió a la Universidad de Yale, donde obtuvo
una licenciatura en Psicología.
• Luego estudió en la Facultad de Medicina de
la Universidad de Michigan, donde su interés se
desplazó hacia la neurocirugía
• A la edad de 32 años, se convirtió en jefe de 
residentes de neurocirugía del Hospital Johns 
Hopkins
• A los treinta y tres años fue nombrado Director del 
Departamento de Neurocirugía Pediátrica.
• llegó a ser conocido por acceder a tratar casos desesperados o 
de alto riesgo y por combinar sus propias habilidades 
quirúrgicas y el conocimiento del funcionamiento del cerebro, 
con innovadoras tecnologías. Entre ellas se cuentan el primer 
procedimiento intra-uterino para aliviar la presión sobre el 
cerebro en una hidrocefalia fetal convirtiéndose en el primer 
médico en operar a un feto dentro del útero. Además, Carson 
realizó en 1985 un peligroso procedimiento quirúrgico, la 
hemisferectomía, que consiste en extraer la mitad del cerebro. 
Desde entonces, la operación ha ayudado a muchos pacientes 
llevar una vida sana y normal. A finales de los años 1980, 
Carson se hizo conocido como un experto en uno de los tipos 
de cirugía más difíciles: la separación de gemelos siameses.
• En septiembre de 1987, Carson hizo historia siendo
el cirujano principal del equipo de setenta personas
que realizó exitosamente, tras 22 horas, el complejo
procedimiento de separar a
los gemelos siameses alemanesPatrick y Benjamin 
Binder, de siete meses de edad, que estaban unidos 
por la parte posterior de la cabeza. Las operaciones 
de este tipo siempre habían fracasado, resultando en 
la muerte de uno o ambos bebés. Sin embargo, los 
hermanos Binder sobrevivieron y ahora tienen vidas 
completamente indepediente
• Lo que ahoga a alguien no es caerse al río, sino 
mantenerse sumergido en él………..Paulo Coelho