H E M A T O S I S

1. H E M A T O S I S MARIA de LEW DOLORES MORENO

2. SISTEMA CARDIOPULMONAR HEMATOSIS GASES OXIGENO DIOXIDO DE CARBONO MENU GENERAL

3. clic SISTEMA CARDIOPULMONAR La forma tal vez mas simple y mas comúnmente usada para explicar el sistema cardiopulmonar o la relación funcional entre el sistema ventilatorio y el sistema cardiovascular, es el principio de Fick. Se usa en fisiología para diferentes órganos o sistemas. M • Este principio permite analizar y cuantificar la relación entre • masa (M, gr o l ) • volumen (V,l) V c • concentración (c, gr/l, l/l) M = c * V V = M / c c = M / V De estas ecuaciones se puede concluir que conociendo dos de las variables se puede calcular la tercera, en una relación funcional múltiple ya que el resultado es diferente según cual sea la variable independiente del fenómeno que se analiza. Ello es así por las complejas interrelaciones que ocurren en los fenómenos biológicos. MENU 1 de 4

4. El modelo monoalveolar se usa para explicar la interrelación entre el volumen de gas (V) y de sangre (Q) en el pulmón. Mas adelante se desarrollará el modelo multialveolar. En el caso del sistema ventilatorio,éste produce elingreso del oxígeno en una cantidad que se puede medir en la unidad de tiempo y se conoce como consumo de oxígeno (VO2, cc/min) . Es la masa (M) de sustancia incorporada al sistema. . . . . La concentración (c)estará dada por el contenido de oxígeno en arteria al que se le debe restar el contenido de la sangre venosa. La sangre ( Q ) ingresa con una concentración de O2 a la arteria pulmonar y se debe restar de la arterial para conocer la cantidad incorporada en el pulmón. c = M / V (CaO2 – CvO2) = VO2 /Q VO2 . . . . Q Q clic clic clic clic clic clic . V = c * M Q = (CaO2 – CvO2) * VO2 . . . Q c = M / V (CaO2 – CvO2) = VO2 /Q Conocidas estas dos variables se conocerá el volumen (V) de líquido en el que se incorporó la sustancia, en este caso el O2; el cálculo permitirá conocer el valor del volumen minuto cardíaco ( Q ) . . M = c * V VO2 = (CaO2 – CvO2) * Q . . V = c * M Q = (CaO2 – CvO2) * VO2 . . . . . SISTEMA CARDIOPULMONAR Cv Ca . Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q: Sistema Ventlilatorio MENU 2 de 4

5. . VO2 clic . . . Q Q VO2 = DavO2 * . El valor de Q no puede ser aumentado mas de 4 o 5 veces sobre su valor en reposo. La ventilación puede ser aumentada mas de 15 veces sobre su valor de reposo, por lo que no se considera un factor limitante durante la realización de esfuerzo en el individuo normal. No es este el caso en presencia de patología. Durante la realización de diferentes esfuerzos, la demanda de O2 aumenta y el VO2 puede aumentar por aumento de la ventilación o de la circulación. En condiciones normales es un efecto combinado de ambos sistemas. En patología uno de ellos puede ser el limitante principal y no es fácil determinarlo con certeza en las pruebas de esfuerzo. SISTEMA CARDIOPULMONAR Se puede representar el comportamiento del sistema de una manera mas simplificada pero sumamente útil y es de uso común. Es mas simple si la concentración ( c ) igual a CaO2 – CvO2 se llama diferencia arterio venosa (DavO2). La ecuación a usar se simplifica Cv Ca Dav MENU 3 de 4

6. Para analizar este complejo sistema, indispensable para entender la fisiopatología de las pruebas de esfuerzo, es necesario conocer los aspectos conceptuales del intercambio gaseoso entre • Medio ambiente y alvéolo SISTEMA CARDIOPULMONAR Esta forma de análisis cardiovascular debe ser completado con las modificaciones de O2, CO2 y pH producidos en cada espacio descrito. A su vez debe conocerse la interacción entre las tres variables. Lo mas importante es poder unir estos conocimientos con los datos obtenidos en una prueba de esfuerzo. El fenómeno global es lo que se conoce como hematosis. • Alveolo y capilar pulmonar O2 CO2 O2 CO2 • Capilar tisular arterial y venoso O2 CO2 O2 CO2 • Capilar pulmonar y alvéolo O2 CO2 O2 CO2 MENU 4 de 4

7. Lafunción respiratoria de la sangre o hematosisse refiere a los mecanismos de regulación del transporte y utilización del O2 y el CO2, los que permiten asegurar la normalidad de los procesos de óxido-reducción celular y del estado ácido-base H E M A T O S I S • Para transportar estos dos gases: • En la sangre de los capilares pulmonares, se fijan grandes cantidades de O2 a través de reacciones químicas con un transportador (hemoglobina) y pequeñas cantidades en disolución física simple. • Se libera este O2 en el capilar tisular transportándose por difusión, dada la reversibilidad de su unión con el transportador sanguíneo ( hemoglobina ) y celular ( mioglobina ). • La sangre capta CO2 y ácido carbónico en el tejido y lo libera hacia el exterior a través del pulmón, por reacciones químicas aceleradas por acciones enzimáticas. • Ocurre un transporte acoplado de ambos gases, los que interactúan modificando los procesos de fijación y liberación ( fenómenos Böhr y Haldane). La circulación debe aportar por minuto un mínimo de 1 litro de oxígeno en reposo y un máximo de 5 litros en esfuerzo, de los que el organismo consume entre el 20 y 80% según el tipo de actividad. Una cantidad semejante de CO2 es producida por la variación de la actividad metabólica. MENU 1 de 1

8. GASES LEY GENERAL DE LOS GASES LEY DE DALTON Presión Parcial LEY DE HENRY Gases disueltos MENU GENERAL

9. GASES Se desarrollan temas que no son específicos de las pruebas de esfuerzo, pero constituyen aspectos básicos para la comprensión de las variables utilizadas y para su interpretación en análisis clínicos. Los procesos metabólicos básicos de las pruebas de esfuerzo se traducen en el movimiento de los gases fundamentales, el oxígeno y el dióxido de carbono. Por ello se ha considerado necesario encarar el desarrollo en forma elemental y aplicada a necesidades concretas referentes a las pruebas de esfuerzo. El manejo obligado de diferentes presiones y volúmenes ofrece grandes dificultades para su comprensión teórica, aunque gran parte de la dificultad de los cálculos se ha resuelto con el desarrollo tecnológico de los equipos utilizados en la actualidad. La interpretación de esos datos obtenidos y su transformación en un diagnóstico diferencial se facilita con conocimientos básicos de los procesos involucrados. MENU 1 de 1

10. clic T T P P1 T P2 V1 V1 V2 La ley de Boyle Mariotte establece que la presión ( P ) y el volumen ( V ) de una mezcla gaseosa tiene una relación directa con el numero de moles ( n ) que contiene y la temperatura ( T ) en que se encuentra con una proporcionalidad fijada por la constante general de los gases ( R ). PV = n RT La forma mas común de uso de esta ecuación es cuando se considera constante el número de moles ( n ) contenidos por la mezcla gaseosa. Al considerar dos mezclas con diferente temperatura P1V1= K T1 P2V2 = K T2 P1V1 / T1 = P2V2 / T2 A temperatura constante P1V1 = P2V2 Ello establece que PV = constante Ambos recipientes tienen igual temperatura y el mismo número de moles del gas contenido ( n) y se representan por las relaciones antes descritas. MENU 1 de 4

11. T > T P1 P clic T T P P1 T< P1 V1 V > V1 V1 V< Si una mezcla de gas sufre variaciones de temperatura se modificarán los valores de volumen a presión constante. De esta manera se puede concluir que para conocer el volumen real de una mezcla de gas o para poder compararla con volúmenes de otra mezcla, es necesario conocer P y T, o normalizar a P y T seleccionadas como se muestra a continuación. (abreviaturas en ingles por acuerdo internacional) Volumen ATPD AT temperatura ambiente PD presión de gas seco (Dry) Volumen STPD ST temperatura estándar (0oK) PD presión de gas seco Volumen ATPS AT temperatura ambiente PS presión de gas húmedo (Saturado con vapor de agua) Volumen BTPS BT temperatura corporal (Body) PS presión de gas húmedo (Saturado con vapor de agua) MENU 2 de 4

12. clic Los gases se miden generalmente a temperatura ambiente ( AT ) y se expresa en la forma habitual de referencia para volúmenes, que es a la temperatura corporal del individuo ( BT: body temperature ). Como también la presión de medición varía se usa la siguiente tabla Los datos se derivan de la ecuación de Boyle-Mariotte, pero se mostrará sólo su aplicación práctica. Si el gas se midió a una temperatura ambiente de 10 grados centígrados y a una presión equivalente al nivel del mas de 760 mmHg, el factor es de 1.1538 Si en las condiciones descritas se midió 1 litro, a temperatura corporal y saturado con vapor de agua, ese volumen será V BTPS = 1 * 1.1538 = 1.1538 litros El aumento de temperatura produce un aumento de volumen, que en este caso al pasar de 10 a 37 grados centígrados, es de 153 cc. Si se hubiera medido a la misma temperatura pero a 690 mmHg, que es el valor en Caracas, el factor a usar hubiera sido 1.1601 MENU 3 de 4

13. clic clic Hay condiciones especiales de normalización por temperatura y presión, como ocurre cuando se desea saber el número de moles de un gas que contiene una mezcla. Un volumen de 22.4 litros a cero grado centígrado ( ST) y a una presión de 760 mmHg para gas seco ( PD ) contiene un mol de gases el volumen molar normal (VM). Es por ello que para el caso del O2 y del CO2 se hace este tipo de normalización, de gas que se ha medido a temperatura ambiente y saturado con vapor de agua (ATPS ) o seco (ATPD) y se pasa a las condiciones normales ( STPD ). Si el volumen se midió como gas saturado con vapor de agua a 10 grados centígrados y a 690 mmHg (Caracas) el factor será de 0.8641. Un volumen de O2 de 22.4 litros tendrá 1000 mM. Si el volumen se midió como gas seco a 10 grados centígrados y a 760 mmHg el factor será de 0.9646. Un volumen de O2 de 22.4 litros tendrá 1000 mM. 4 de 4 MENU

14. clic O2 con 21% N2 con 78% otros con 0.01% Por la ley de Dalton, la presión total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de la ejercida por cada fracción de gas que constituye la mezcla, manteniendo las propiedades como si ocupara solo el volumen total. Esta Ley es fundamental para la comprensión del concepto de presión parcial y para realizar los cálculos correspondientes. LEY DE DALTON La presión barométrica (Pb) es la fuerza ejercida por las capas de aire sobre los objetos y por ello varía con la altura. A nivel del mar es de 760 mmHg y a nivel de Caracas, 1000 metros sobre el nivel del mar, es de 690 mmHg. Esta presión total, al actuar sobre una mezcla como el aire, es ejercida parcialmente por cada componente, dependiendo de la cantidad presente en la mezcla. Pb = PO2 + PN2 + P otros Conociendo la composición de la mezcla y la Pb se pueden calcular las presiones parciales de cada gas. Fi 0.21 Fi 0.78 Se ha difundido el uso de fracciones en relación a la unidad , desplazando la relación porcentual o en relación a 100 (%) MENU 1 de 2

15. clic clic P R E S I O N P A R C I A L Elaire secoestá constituido por Oxígeno , Nitrógeno y otros gases Pb = PO2 + PN2 + Potros Elaire ambiente saturado con vapor de aguaestá constituido por Oxígeno, Nitrógeno, otros gases y vapor de agua (va) Pb = PO2 + PN2 + Potros + Pva El volumen total como valor unitario ( F=1 ) está compuesto por las fracciones de cada gas : . • FiO2 de 0.21 • FiN2 de 0.78 • Fotros de 0.01 La presión parcial ( Pp) de un gas depende de la presión barométrica ( Pb ) , de la composición de la mezcla ( Fi ) y del grado de humectación del gas. Pp gas seco = Pb * Fi Pp gas húmedo = (Pb - Pva ) * Fi MENU 2 de 2

16. clic clic Laley de Henryestablece que el gas disuelto en un líquido es igual al producto de la presión parcial ( Pp ) por el coeficiente de solubilidad ( a ). El coeficiente de solubilidad es una propiedad del gas, del líquido en que se disuelve, de la temperatura. Para líquidos biológicos es un valor obtenido experimentalmente. LEY DE HENRY . El coeficiente de solubilidad del O2 en plasma a 37 grados centígrados es de 0.003 cc de O2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de O2. El coeficiente de solubilidad del CO2 en plasma a 37 grados centígrados es de 0.03 cc de CO2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de CO2. . Las unidades usadas en fisiología son a = cc / 100cc * mmHg a = cc% / mmHg a = vol% La difusión de los gases es el principal mecanismo fisiológico, por lo que a pesar de que sus cantidades son pequeñas, tienen una importancia funcional vital. MENU 1 de 1

17. OXIGENO DISUELTO COMBINADO MENU GENERAL

18. PRESION PARCIAL DE O2 OXIGENO DISUELTO GRADIENTE INSPIRATORIO ALVEOLAR GRADIENTE ALVEOLO ARTERIAL MENU GENERAL

19. clic clic clic Laley de Henryestablece que el gas disuelto en un líquido es igual al producto de la presión parcial ( Pp ) por el coeficiente de solubilidad ( a ). El coeficiente de solubilidad del O2 en plasma a 37 grados centígrado es de 0.003 cc de O2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de O2. O2 DISUELTO O2 disuelto = PO2* a O2 disuelto = 100 mmHg * 0.003 cc / 100cc * mmHg............................ = 0.3 cc/100cc = 0.3 cc% = 0.3 vol% El oxígeno total trasportado por la sangre está constituido porla fraccióndisueltay por lafracción combinada con la Hemoglobina. De manera experimental se ha determinado que cada gramo de hemoglobina adulta normal puede fijar 1.39 cc de oxígeno. Con el valor normal de hemoglobina de 15 gramos por 100 cc de sangre se puede cuantificar como un volumen real de O2. Si todaslas moléculas de hemoglobina han fijado el O2 lacapacidado transporte máximo de O2 será de 19.8 cc/100 cc o cc% mas el O2 disuelto. Obviamente es una cantidad superior al O2 disuelto en mas de 600 veces. La importancia funcional del O2 disuelto es su capacidad para ser utilizado directamente por el tejido para su transformación en energía. El O2 combinado es una forma de depósito que debe liberarse como gas molecular o disuelto para ser usado por la célula. MENU 1 de 2

20. 159.6 mmHg. 149 .7 mmHg clic clic clic Para calcular la PO2 a nivel del mar Pp gas seco = 760 mmHg * 0.21 = Pp gas húmedo = (760 - 47) * 0.21 = P R E S I O N P A R C I A L Para calcular la PO2 en Caracas, 1000 metros sobre el nivel del mar Pp gas seco = 690 mmHg * 0.21 = Pp gas húmedo = (690 - 47) * 0.21 = 144.9 mmHg. 135 mmHg Para conocer la PO2 en un pueblo de montaña de Pb 500 mmHg Pp gas seco = 500 mmHg * 0.21 = Pp gas húmedo = (500 - 47) * 0.21 = 105 mmHg. 95 mmHg Es entonces un concepto fácil de entender que respirando gases con igual composición la disminución de la Pb es causa de disminución de la PO2. La composición del gas ( Fi ) es también un factor determinante de la PO2. MENU 2 de 2

21. clic clic El gas inspirado tiene una tensión de vapor del agua que depende de la temperatura. Cuando ingresa en las vías aéreas superiores se humecta y a nivel de vías menores está saturado con vapor de agua a la temperatura corporal del individuo. Por esta razón los volúmenes medidos se corrigen como se mostró en la pantalla anterior y la presión parcial inspiratoria de O2( PiO2) tiene diferentes valores según la Pb y la FiO2. La presión parcial alveolar ( PAO2 ) no se conoce con exactitud pues la estructura no homogénea del pulmón no lo permite. Existen aproximaciones experimentales, como medir la fracción de O2 al final de una espiración (end tidal en inglés) ; es la técnica mas difundida. También existen ecuaciones para obtener un valor aproximado, conociendo la FiO2, la presión parcial de CO2 y el cociente respiratorio. (ver el programa Apéndice,Glosario) . El gradiente inspiratorio alveolar se calcula Pi-AO2 = PiO2 – PAO2 Puede ser un índice de hipo o hiperventilación, aunque es más difundido el uso de CO2. MENU 1 de 3

22. clic clic clic clic La tabla que se presenta es un elemento fundamental para conocer la PiO2 y la PAO2 (ver Apendice,Glosario). La FiO2 respirando aire ( 0.2093 ) permite calcular la PiO2 (134.6 mmHg) para una Pb de 690 mmHg (Caracas). Para un cociente respiratorio normal (0.8) se presentan tres posibles PAO2, por la presencia de diferentes PACO2. A PCO2 de 20 mmHg (hiperventilación ) la PAO2 es de 113 mmHg. A PCO2 de 40 mmHg ( ventilación normal ) la PAO2 es de 87 mmHg. A PCO2 de 60 mmHg (hipoventilación ) la PAO2 es de 63 mmHg. La presión alveolar de O2 es absolutamente indispensable para interpretar las variaciones en sangre arterial. MENU 2 de 3

23. clic clic clic Puede apreciarse por lo presentado antes que es absolutamente indispensable conocer la PCO2 y R para calcular la PAO2. El gradiente inspiratorio – alveolar se obtiene de la resta de PiO2 y PAO2 (Pi-AO2). Para el primer caso el Pi-AO2 es de 134.6 – 113 = 21.6 mmHg y ya se señaló que se trata de una hiperventilación. . En el segundo caso el PI-AO2 es de 134.6 – 87 = 47.6 mmHg condición normal. Como un criterio aproximado de normalidad ventilatoria se acepta un gradiente de 50 mmHg entre el O2 inspirado y el alveolar. Para el tercer caso el Pi-AO2 es de 134.6 – 63 = 81.6 mmHg y ya se señaló que se trata de una hipoventilación. Se hace evidente la necesidad de un cálculo correcto y de una interpretación adecuada de los datos hallados. MENU 3 de 3

24. PiO2 PAO2 PcO2 clic clic clic PaO2 Se ha desarrollado el cálculo de las presiones parciales y su relación con los gases disueltos. El gradiente inspiratorio-alveolar de oxígeno ( Pi-AO2 ) permite analizar el nivel de ventilación producido o de ingreso de gas inspirado El siguiente proceso que se produce es la difusión desde el alveolo hacia la sangre del capilar pulmonar. El paso del oxígeno depende del gradiente alveolo-capilar pulmonar (PA-cO2 ) cuyo valor es de aproximadamente 60 mmHg (alveolo 100 y capilar pulmonar 40 mmHg). Si todos los alvéolos produjeran una sangre de igual PO2 el capilar pulmonar arterial tendría un valor muy semejante al alveolar. Pero cuando se reúne la sangre de todos los capilares, con distintas PO2 por la desigualdad V/Q existente normalmente, hay un gradiente de 10mmHg PA-aO2 = 10 mmHg Este gradiente aumenta cuando hay problemas de difusión del O2 ycortocircuito o sangre que no se equilibra con el alveolo; suelen agravarse en las pruebas de esfuerzo y aparece hipoxia. MENU 1 de 3

25. PiO2 PAO2 PcO2 clic clic PaO2 El gradiente alveolo-arterial (PA-aO2 ) es de aproximadamente 10 mmHg en un individuo normal en reposo respirando aire y depende de • Difusión • Desigualdad V/Q • Cortocircuito . Ya se discutió que la PO2 alveolar en Caracas es de aproximadamente 87 mmHg por lo que la presión parcial de O2 en arteria ( PaO2 ) estará alrededor de 77 mmHg. En cambio a nivel del mar la PAO2 es de alrededor de 100 mmHg por lo que la PaO2estará alrededor de 90 mmHg. (vea las tablas en el Programa Apendice,Glosario) Se hace evidente que no se puede interpretar el valor dePaO2sin conocer la PAO2 Es mas fácil aceptar esta relación cuando se respiran mezclas enriquecidas en oxígeno, pero es también válido respirando aire ambiente. Cuando el PA- aO2 está aumentado es necesario identificar la causa de la hipoxemia, la que no es producida por hipoventilación Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q MENU 2 de 3

26. . VCO2 PvCO2 PACO)2 PtCO2 Pv CO2 clic Se ha desarrollado el cálculo de las presiones parciales y su relación con los gases disueltos. El proceso de difusión del dióxido de carbono tiene una dirección opuesta al oxígeno. La mayor presión parcial de CO2 está normalmente en el tejido, donde se produce a medida que el O2 se consume El uso del término gradiente para el CO2 es menos habitual. Al difundir del tejido ( Pt ) al capilar venoso ( Pv ) se produce el gradiente Pt-vCO2. El siguiente proceso que se produce es la difusión desde la sangre del capilar pulmonar ( Pv = Pc ) hacia el alveolo ( PA ) generándose el Pv-ACO2 El paso del dióxido de carbono depende del gradiente venoso-alveolar ( Pv-ACO2 ) cuyo valor es de aproximadamente 1 mmHg debido a la alta solubilidad de este gas. En el aire inspirado no hay normalmente dióxido de carbono y el gradiente inspiratorio-alveolar está determinado por el CO2 que se elimina. Hay pruebas con administración de este gas ( reinhalación, ventilación máxima involuntaria por CO2) donde el gradiente tiene sentido opuesto. MENU 3 de 3

27. CURVA DE DISOCIACION SATURACION DE O2 AFINIDAD AUMENTADA AFINIDAD DISMINUIDA OTRAS VARIACIONES SANGRE VENOSA MIXTA CONTENIDO DE O2 DIFERENCIA ARTERIO VENOSA MENU GENERAL

28. clic clic Es muy importante discutir el problema de la combinación del oxígeno con la hemoglobina en las pruebas de esfuerzo, ya que la medida habitual es la saturación de oxígeno. Se tratará de desarrollar la dificultad de interpretar el valor de saturación de oxígeno. Tiene valor para comparar aumentos o disminuciones a partir del inicio de la prueba pero no se puede conocer el valor absoluto o real. A veces se mide la PO2 , la PCO2 y el pH en sangre arterial, al comienzo y al fin de la prueba. Puede ser de ayuda el asociar estos valores a los obtenidos con el saturómetro de piel, sobretodo si se calcula el contenido arterial de oxígeno. El oxígeno total transportado por la sangre está constituido porla fracción disuelta y por la fracción combinada con la Hemoglobina. De manera experimental se ha determinado que cada gramo de hemoglobina adulta normal puede fijar 1.39 cc de oxígeno. Con el valor normal de hemoglobina de 15 gramos por 100 cc de sangre (150 g / l) se puede cuantificar un volumen real de O2. Si todaslas moléculas de hemoglobina han fijado el O2, lacapacidado transporte máximo de O2 será de 19.8 cc/100 cc o cc% mas el O2 disuelto. Obviamente es una cantidad superior al O2 disuelto en mas de 600 veces. . MENU 1 de 3

29. 100 clic clic 80 60 SATURACION DE OXIGENO (%) 40 20 P O2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 Cuando se desea analizar la incidencia de la PO2 en el número de moléculas de Hb que podrán unirse con moléculas de O2( oxígeno combinado ), debeutilizarsela curva de disociación de la oxihemoglobina ( O2Hb ) . CURVA DE DISOCIACION Enordenadasse coloca el porcentaje de moléculas de oxihemoglobina ( O2Hb ) en relación al total de moléculas de hemoglobina ( Hb ) presente en la sangre; es un valor porcentual llamadosaturación ( SO2 ). Ver www.temasdefisiologia.com.ar Enabcisasse grafica lapresión parcial de oxígeno ( PO2 )que puede corresponder a vena ( PvO2 ), a capilar pulmonar ( PcO2 ), a arteria ( PaO2 ) o a alvéolo ( PAO2 ), según el fenómeno que se analice. MENU 2 de 3

30. 100 clic 80 60 SATURACION DE OXIGENO (%) 40 20 P O2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 La relación descrita no es lineal, lo que en cierta medida dificulta un análisis simple de las relaciones entre la presión parcial ( PO2 ) y la saturación de la hemoglobina ( SO2 ). Debe tenerse en cuenta que un cambio de PO2 de 20 mmHg ( de 100 a 120 mmHg) marcado en el eje de las abcisas produce un aumento de SO2 pequeño. Es el nivel de PO2 que se encuentra en los capilares pulmonares. CURVA DE DISOCIACION Cuando se produce igual gradiente de PO2 de 20 mmHg pero en un rango entre 20 a 40 mmHg hay una importante modificación de la SO2. Es el nivel de PO2 que se encuentra enlos capilares tisulares. MENU 3 de 3

31. 100 Saturación de O2 80 clic 60 40 20 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 Es indispensable entender que la relación descrita entre PO2 y SO2 define la afinidad entre el O2 y la Hb, relación que está determinada por diferentes características de la sangre y que cambia con ellas; no es una relación constante o única. SATURACION de OXIGENO La curva que se presenta y los valores de saturación correspondientes a cada PO2, son en este caso representativos de condiciones normales. AFINIDAD NORMAL • un pH de 7.4 • una PCO2 de 40 mmHg • una temperatura de 37 grados • una concentración normal de 2-3 bifosfoglicerato (23-BFG) pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % El O2 se incorpora a la sangre en loscapilares pulmonares( PO2 100 mmHg, SO2 97.3% ) y se libera adecuadamente a nivel de loscapilares tisulares( PO2 40 mmHg, SO2 75% ). De esta manera la sangre entrega al tejido el 22.3 % ( 97.3 – 75 ) del O2 transportado. MENU 1 de 1

32. 100 Saturación de O2 80 clic clic 60 40 20 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 • La afinidad entre el O2 y la Hb es mayor cuando • el pH aumenta • la PCO2 disminu ye • la temperatura disminuye • el 2-3 BFG disminuye • Ello significa que para una misma PO2 la SO2 es mayor que lo normal. A L C A L O S I S N O R M A L SATURACION de OXIGENO AFINIDAD AUMENTADA pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % pH 7.645 84 95 97.3 98.4 98. 5 96.9 SO2 % Es un mecanismo adaptativo que favorece la fijación de O2 a la Hb a nivel delcapilar pulmonar( PO2 100 mmHg, SO2 de 97.3 a 98.4% ) pero impide el aporte adecuado del O2 a nivel tisular ( PO2 40 mmHg, SO2 de 75 a 84%). En alcalosis 14% ( 98.4 - 84 ) de las moléculas de oxihemoglobina dejan su O2 a niveltisular, encomparación con 22.3% para una sangre normal. MENU Para interpretar la SO2 debe conocer el pH 1 de 1

33. 100 Saturación de O2 80 clic clic 60 40 20 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 • La afinidad entre el O2 y la Hb es menor cuando • el .pH disminuye • la PCO2 aumenta • la temperatura aumenta • el 2-3 BFGaumenta. • Ello significa que para una misma PO2 la SO2 es menor que lo normal. A C I D O S I S N O R M A L SATURACION de OXIGENO AFINIDAD DISMINUIDA pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % pH 7.024 46 71 86 92 93 96.7 SO2 % Es un mecanismo adaptativo que disminuye la fijación de O2 a la Hb a nivel delcapilar pulmonar(PO2 100 mmHg, SO2 de 97.3a 92%) pero favorece la liberación del O2 a niveltisular(PO2 40 mmHg, SO2 de 75 a 46%). El 46% ( 92 – 46 ) de las moléculas de oxihemoglobina dejan su O2 a nivel tisular en comparación con 22.3% para una sangre normal. MENU Para interpretar SO2 debe conocer pH 1 de 1

34. clic • Lo desarrollado anteriormente significa que en condiciones donde disminuye el pH, aumenta la PCO2, la temperatura y el 2-3 BFG si bien hay menor fijación de O2por parte de la Hb en el pulmón, aumenta su liberación en el tejido. • Estas condiciones existen en normalidad como es un ejercicio intenso donde por aumento de PCO2, temperatura, ácido láctico, se asegura un mayor aporte de O2 muscular. • Hay condiciones patológicas como enfermedad obstructiva aguda o crónica (enfisema, bronquitis, asma ) donde la disminución de pH o el aumento de la PCO2 aseguran una mayor liberación de O2 en el tejido. • Una disminución del pH por producción de ácido láctico por hipoxemia, infarto de miocardio, conducen al mismo efecto. • Una sepsis con aumento de temperatura actúa de la misma manera, SATURACION de OXIGENO Se trata de mecanismos adaptativos, que permiten a la molécula de la hemoglobina modular la fijación y la liberación del O2 según las características metabólicas de la sangre. Este fenómeno de afinidad se mide con laP50, que es la presión parcial de oxígeno de la sangre del individuo estudiado cuando la SO2 es de 50%. LaP50mide el desplazamiento de la curva de disociación de la O2Hb y el cambio en las propiedades normales de la afinidad del O2 y la Hb. . MENU Ver www.temasdefisiologia.com .ar HIPOXIA 1 de 1

35. 100 Saturación de O2 80 clic clic 60 40 20 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 CONTENIDO de OXIGENO La sangre que sale del alveolo o del pulmón ha recibido el O2 del gas alveolar, el que se transporta comodisuelto(relacionado con la PO2) ycombinado(relacionado con la SO2). Cuando la sangre llega al tejido, el O2 disuelto difunde hacia las zonas de menor PO2 y en la medida que se consume es reemplazado por la disociación de molécu las combinadas con la Hb . La SO2 va disminuyendo hasta 75% que es cuando la PO2 alcanza 40 mmHg, al estar en equilibrio con el tejido. pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % La sangre que sale del tejido llega al pulmón a través de la arteria pulmonar. El O2 se transfiere del alveolo al capilar y se produce un aumento del O2 disuelto ( aumento de PO2 ) y del O2combinado( aumento de SO2 ) . MENU 1 de 3

36. 20 Contenido de O2 16 clic clic 12 8 4 0 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % La SO2 es una medida porcentual de la cantidad de moléculas de Hb que han fijado el O2, de un total que se acepta obviamente como 100 pero cuyo valor real se desconoce. La SO2 no permite saber el volumen real de O2 transportado que puede mantener el consumo de O2 tisular. CONTENIDO de OXIGENO Se calcula el valor del contenido de O2 (CO2) cuando la concen tración de hemoglobina ( [ Hb ] = g% ) se multiplica por el poder de combinación u oxifórico ( 1.39 cc / g ) y por la SO2 ( % ). Se presenta un ejemplo para una concentración normal de 15 g% o 150 g/l CO2 = [ Hb ] * 1.39 * SO2 / 100 Cada 100 cc de sangre, que salen del capilar pulmonar luego de equilibrarse con el gas alveolar normal, transportan aproximadamente 19 cc de O2 . CO2 =15g% *1.39cc / g * 97.5 / 100 CO2 =18.9 cc / 100cc CO2 =18.9 cc%=18.9 vol% MENU 2 de 3

37. 20 Contenido de O2 16 clic clic 12 8 4 0 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % Como se señaló antes la SO2 es una medida porcentual de la cantidad de moléculas de Hb que han fijado el O2, de un total que se acepta obviamente como 100, pero su valor real se desconoce. CONTENIDO de OXIGENO CO2 = [Hb] * 1.39 * SO2 / 100 7.0 5.6 4.2 2.8 1.4 0 Por ello se calcula el valor del contenido de O2(CO2 ) multiplicando la concentración de hemoglobina ( {Hb} = g% ) por el poder de combinación u oxifórico (1.39 cc / g) y por la SO2 ( % ). CO2=5g%*1.39cc/g*97.5/ 100 CO2 =6.77 cc/100cc Se propone en este caso que la concentración de Hb sea de 5 g% ; la sangre del capilar pulmonar tiene PO2 de 100mmHg y SO2 de 97.3%, igual al caso mostrado con anterioridad . El contenido de O2 en este caso de anemia se ha reducido a 7.07 cc / 100cc ( 6.77 cc / 100cc como O2 combinado y 0.3 como O2 disuelto). Se hace evidente la necesidad de conocer PO2, SO2, y Hb para poder cuantificar el O…………………………………………… transportado por la sangre. MENU 3 de 3

38. 20 Contenido de O2 16 clic clic 12 8 4 0 PO2 mm Hg 20 40 60 80 100 120 140 pH 7.4 37 75 91 96 97.3 98.1 98.7 SO2 % Se describió anteriormente la liberación de O2 a nivel del tejido.El contenido de O2de la sangre que sale del tejido será de 14.6 cc / 100cc pues su saturación bajó a 75%. DIFERENCIA ARTERIO VENOSA CO2 =15g% *1.39cc/g * 75 / 100 = 14.7 Se puede cuantificar el volumen de oxígeno aportado al tejido calculando la diferencia entre los contenidos de oxígeno ( 18.9 - 14.7 ), que en el caso presentado es de 4.2 cc/100cc. 7.0 5.6 4.2 2.8 1.4 0 Esta diferencia de contenidos es lo que se conoce comodiferencia arterio-venosa de oxígeno( D (a-v)O2 ) Si Q es de 5000cc / min en estas condiciones el O2 que se aporta al tejido tiene un valor normal de 210 cc / min. Pero sila concentración de Hb es un tercio del ejemplo anterior la cantidad de O2 aportada por un Q igual será de 76 cc / min. MENU 1 de 1

39. SANGRE VENOSA MIXTA DESIGUALDAD V/Q N0RMAL ( pH 7.4 ) ALCALEMIA ( pH 7.6 ) ACIDEMIA ( pH 7.0 ) MENU GENERAL

40. En un pulmón perfundido con sangre de la arteria pulmonar (venosa mixta) con una PvO2 normal de 40 mmHg, las unidades de diferente V/Q presentan los valores normales arriba mencionados. - clic Pero ello no es así cuando la extracción de sangre en los tejidos es grande y el contenido de O2 en vena es muy bajo. Los factores son numerosos, pero en las pruebas de esfuerzo los principales son disminución de Q, aumento metabólico en músculo, ingreso de sangre con O2 bajo . - Es sumamente importante considerar la incidencia de la PvO2 en las características de la sangre que puede producir un pulmón. Es el gran nexo entre el sistema ventilatorio y el cardiovascular SANGRE VENOSA MIXTA Es habitual representar la línea de V/Q normal para analizar el tipo de sangre producida por un pulmón multialveolar e inhomogéneo, indicando la presencia de unidades con V/Q bajo, normal y alto. Es también bastante común pensar que una unidad de V/Q 1 ( normal ) produce una sangre normal, con PO2 cerca de 100 mmHg y PCO2 cerca de 40 mmHg. MENU 1 de 1

41. El pulmón normal está compuesto por diferentes unidades ventilatorias con V/Q que presenta valores de PO2 y PCO2, que no son únicos y fijos, sino que dependen de condiciones de la sangre (Q) y del gas (VA). El efecto predominante de las unidades de V/Q bajo es la hipoxemia con pocas variaciones de PCO2. . . . Hay un análisis muy convincente realizado por J.B.WEST a fin de demostrar la incidencia de la PvO2 en la génesis de hipoxemia. - . . En abcisas se presentan los valores de PO2 correspondientes a la sangre venosa mixta (PvO2) que ingresa al pulmón por la arteria pulmonar. V / Q P - O2 - clic clic clic 140 10 120 1 100 80 0.1 60 0.01 0.001 40 20 - P vO2 0 10 20 30 40 50 60 SANGRE VENOSA MIXTA En ordenadas se grafica la PO2 de salida del capilar Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q En numero sos desarrollos anteriores se ha dado como valor normal el de 40 mmHg. El modelo presenta pulmones hipotéticos homogéneos, compuestos solamente por un tipo de unidadesventilatorias de V/Q 10, 1, 0.1, 0.01 , 0.001. MENU 1 de 1

42. pH 7.4 Cuando la sangre venosa mixta que ingresa al pulmón tiene una PvO2 de 40 mmHg, la PO2 de egreso es aproximada mente P SO2 % O2 clic clic 98.7 - 140 98.3 120 97.5 100 96 80 91 60 84 75 40 58 32 20 - P vO2 0 10 20 30 40 50 60 En ordenadas se grafica la PO2 de la sangre que sale del pulmón homogéneo compuesto, en este modelo, por un solo tipo de unidad V/Q. Obviamente el pulmón con V/Q alto presenta valores de PO2 elevados y el de V/Q bajo presenta valores de PO2 bajos. NORMAL pH 7.4 También se grafican los valores de saturación de O2 ........... (SO2 %) en la relación correspondiente a una sangre con pH normal de 7.4. 140 para V/Q 10 100 para V/Q 1 45 para V/Q 0.1 35 para V/Q 0.01 30 para V/Q 0.001 . MENU 1 de 3

43. - Cuando la sangre venosa mixta ingresa al pulmón con una PvO2 de 20 mmHg, las unidades de V/Q 10 sufren una modificación mínima quedando con un valor muy cercano a los 140 mmHg iniciales . Se puede concluir que la PvO2 tiene poca incidencia en este tipo de unidades. - pH 7.4 . . V / Q Son unidades sumamente sensibles a disminuciones de PvO2, factor que conduce a hipoxemias extremas en un pulmón mejor que el normal. P SO2 % O2 clic clic 98.7 140 10 - 98.3 120 1 97.5 100 96 80 0.1 91 60 0.01 84 0.001 75 40 58 32 20 P vO2 0 10 20 30 40 50 60 NORMAL pH 7.4 Las unidades de V/Q 1, es decir normales, sufren una marcada disminución pasando de 100 mmHg a 60 mmHg Las unidades de V/Q 0.1, 0.01 y 0.001 disminuyen la PO2 alcanzando valores muy bajos, próximos a 20 mmHg. Es fundamental recordar que no hay una relación lineal entre la PO2 y el contenido de O2 de la sangre MENU 2 de 3

44. - Cuando la sangre venosa mixta ingresa al modelo de pulmón con una PvO2 de 20 mmHg, las unidades de V/Q 10 sufren una modificación mínima quedando con un valor muy cercano a 99% de SO2. Se puede concluir que la PvO2 tiene poca incidencia en estas unidades. - pH 7.4 . . V / Q P SO2 % O2 clic clic clic 98.7 140 10 98.3 120 1 97.5 100 96 80 0.1 91 60 0.01 84 0.001 75 40 58 32 20 P vO2 0 10 20 30 40 50 60 NORMAL pH 7.4 . Las unidades de V/Q 1, es decir normales sufren una disminución de 40 mmHg.(100-60). La SO2 se reduce en 6.5% ( 97.5 - 91). Las unidades de V/Q 0.1, 0.01 y 0.001 disminuyen la PO2 de manera extrema. La SO2 disminuye en 26% en V/Q 0.001 ( de 58 a 32 %), lo que indica la presencia de la mayor disminución en el transporte de O2. Es fundamental recordar que no hay una relación lineal entre la PO2 y la SO2 de la sangre. MENU 3 de 3

45. Cuando la sangre venosa mixta en alcalemia ingresa al modelo de pulmón con una PvO2 de 40 mmHg, las unidades de V/Q 10 sufren una modificación mínima quedando con un valor muy cercano a 99% de SO2. Se puede concluir que la alcalemia tiene poca incidencia en estas unidades. - pH pH 7.6 7.4 7.4 . . V / Q 98.9 P SO2 % O2 clic clic clic 98.7 140 10 98.8 98.3 120 1 98.4 97.5 100 97.5 96 80 95 0.1 91 60 84 0.01 84 0.001 75 40 45 58 32 20 P vO2 0 10 20 30 40 50 60 ALCALEMIA pH 7.6 . Las unidades de V/Q 1, es decir normales tienen una PO2 de 100 mmHg como en el normal. La SO2 aumenta en 1.2% ( 97.3 a 98.4) en relación al normal. Las unidades de V/Q 0.1, 0.01 y 0.001 también aumentan la PO2. La SO2 aumenta en 11% en V/Q 0.001 ( de 75 a 84 %). Esta diferencia entre normal y alcalemia indica la presencia de la mayor afinidad entre O2 y Hb. Es fundamental recordar que no hay una relación lineal entre la PO2 y la SO2 de la sangre. MENU 1 de 2

46. - Cuando la sangre venosa mixta ingresa al pulmón con una PvO2 de 20 mmHg y pH 7.6 (alcalemia), las unidades de V/Q 10 sufren una modificación mínima quedando con un valor muy cercano a 99% de SO2. Se puede concluir que la PvO2 tiene poca incidencia en este tipo de unidades, en alcalemia. - pH pH 7.6 7.4 7.4 . . V / Q 98.9 P SO2 % O2 clic clic 98.7 140 10 98.8 98.3 120 1 98.4 97.5 100 97.5 96 80 95 0.1 91 60 84 0.01 84 0.001 75 40 45 58 32 20 P vO2 0 10 20 30 40 50 60 ALCALEMIA pH 7.6 . Las unidades de V/Q 1, es decir normales sufren la misma dismi nución de 40 mmHg.( 100-60 ). La SO2 se reduce en 2.5% (97.5 –95) pero es mayor que en el individuo normal. . Las unidades de V/Q 0.1, 0.01 y 0.001 disminuyen la PO2 entre 30 y 17 mmHg. Para V/Q 0.001 la SO2 disminuye en aproximadamente 39% ( 84-45) lo que indica que en alcalemia hay un aumento de SO2 en relación al normal. Es fundamental recordar los cambios de afinidad de la Hb y el O2 y el aporte disminuido al tejido en alcalemia. MENU 2 de 2

47. pH pH 7.0 7.4 7.4 . . V / Q P SO2 % 96.7 O2 clic clic 98.7 140 10 95 98.3 120 1 92 97.5 100 85 96 80 0.1 71 91 60 61 0.01 84 0.001 46 75 40 30 58 24 32 20 P vO2 0 10 20 30 40 50 60 Cuando la sangre venosa mixta ingresa al pulmón con una PvO2 de 40 mmHg y pH 7.0, las unidades de V/Q 10 sufren una modificación mínima quedando con un valor muy cercano al valor inicial de 96.7% de SO2. Se puede concluir que la PvO2 tiene poca incidencia también en acidemia. ACIDEMIA pH 7.0 Las unidades de V/Q 1, sufren una disminución de saturación a 97.5% a pH 7.4 y a 92% a pH 7.0. Cuando la sangre presenta acidosis, ante igual reducción de PO2 se produce una mayor reducción de la SO2. Es fundamental recordar los cambios de afinidad de la Hb y el O2 y el aporte al tejido. Por un lado el número de moléculas de O2 unidas a la hemoglobina disminuye, pero por otra parte la liberación que se produce a nivel de tejidos es mayor. . MENU 1 de 3

48. - Cuando la sangre venosa mixta ingresa al pulmón con una PvO2 de 20 mmHg y pH 7.0, las unidades de V/Q 10 sufren una modificación mínima quedando con un valor muy cercano al valor inicial de 96.7% de SO2. Se puede concluir que la PvO2 tiene poca incidencia también en acidemia. - pH 7.4 . . V / Q P SO2 % 96.7 O2 clic clic 98.7 140 10 95 98.3 120 1 92 97.5 100 85 96 80 0.1 71 91 60 61 0.01 84 0.001 46 75 40 30 58 24 32 20 P vO2 0 10 20 30 40 50 60 ACIDEMIA pH 7.0 Las unidades de V/Q 1, sufren una disminución de saturación a 91% a pH 7.4 y a 71% a pH 7.0. Cuando la sangre presenta acidosis, ante igual reducción de PO2 se produce una mayor reducción de la SO2. Es fundamental recordar los cambios de afinidad de la Hb y el O2 y el aporte al tejido. Por un lado el número de moléculas de O2 unidas a la hemoglobina disminuye, pero por otra parte la liberación que se produce a nivel de tejidos es mayor. . MENU 2 de 3

49. clic clic En los desarrollos fisiológicos normales se describe el comportamiento de un pulmón normal, suponiendo un ingreso de sangre venosa normal (40 mmHg) en cuanto a PO2 y PCO2. . • Pero es necesario entender que la sangre venosa puede tener un contenido bajo en O2 y alto en CO2 en diferentes circunstancias como • Realizacíón de Esfuerzo • Bajo volumen minuto cardíaco (Q) • Diferencia arterio-venosa aumentada • Hemoglobina patológica con baja fijación de O2 • Extracción tisular de O2 aumentado • Actividad metabólica tisular aumentada Como se ha visto en los ejemplos presentados un supuesto pulmón homogéneo de V/Q 1 produce sangre con PO2 baja (hipoxemia) si la PvO2 es menor de 40 mmHg. De esta manera se puede entender la presencia de hipoxemias que no son de origen pulmonar y aceptar la fundamental incidencia del sistema cardiovascular en las hipoxemias en........................................................ las pruebas de esfuerzo . MENU 3 de 3

50. DIOXIDO DE CARBONO DISUELTO COMBINADO MENU GENERAL Ver Programa Estado Acido-base