H E M A T O S I S

1. H E M A T O S I S • Para usar esta clase • Los iconos a la derecha parte inferior son para usar MENU y moverse con las flechas. Los números indican la extensión del tema • En el MENU está el detalle de los temas y al apretar el botón puede dirigirse al de su preferencia • Presione el ratón sobre el botón CLIC para continuar la lectura. • El icono de la calculadora señala la necesidad de entrenarse en cálculos concretos • Coloque sonido en su equipo para destacar la relación entre figura y texto • Para salir de la clase marque en su tecladoESC

2. clic clic OBJETIVOS Es común estudiar en fisiología el sistema ventilatorio separado del sistema cardiovascular, pero al analizar la función integrada que conduce alintercambio gaseoso o hematosis, en estas clases hemos usado el término sistema cardiopulmonar. 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. . Laley general de los gases o de Boyle Mariottepermite describir y cuantificar las relaciones de presión y volumen a temperatura variable o constante y es fundamental en la comprensión de las variaciones de la ventilación y del intercambio de gases. Como aspecto físico fundamental se completa con la ley de Dalton (solución gas-gas) y la ley de Henry (solución gas – líquido) • La presión parcial ejercida por los gases en una mezcla, se describe como • cualquier presión en mmHg • una función proporcional al volumen ( concentración fraccional ) • una función proporcional al número de moléculas presente (fracción molar ). .

3. SISTEMA CARDIOPULMONAR HEMATOSIS GASES MENU GENERAL

4. 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. • Este principio permite analizar y cuantificar la relación entre • masa (M, gr o l ) M • volumen (V,l) V • concentración (c, gr/l, l/l) c 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 5

5. 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 Concentración y Masa en la clase Electrolitos) MENU 2 de 5

6. Durante la realización de diferentes actividades, la.. demanda de O2 aumenta y el VO2 puede incrementarse 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 diferentes pruebas que se realizan. . clic clic clic . . VO2 = DavO2 * Q . El valor de Q no puede ser aumentado mas de 4 o 5 veces sobre su valor en reposo. SISTEMA CARDIOPULMONAR Se puede representar el comportamiento del sistema de una manera mas simplificada pero sumamente útil y también 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 VO2 Cv Dav Ca Q 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. MENU 3 de 5

7. SISTEMA CARDIOPULMONAR Si se analiza el fenómeno hipoxemiante que se genera por el ingreso al pulmón normal de sangre venosa con muy bajos contenidos de O2 se estará frente a hipoxemias de origen cardiovascular y no específicamente generadas por un problema ventilatorio. Los gases en sangre son factores moduladores del sistema cardiovascular fundamentalmente a través de los quimiorreceptores periféricos y de la acción directa sobre los diferentes vasos sanguíneos. Como el organismo mantiene la homeostasis por la modificación de diferentes variables, es fundamental el análisis de la ecuación descrita y sus variables, para explicar algunas de las modificaciones que se producen en la realización de esfuerzo o aumento de demandas metabólicas. MENU 4 de 5

8. Para analizar este sistema, indispensable para entender la fisiopatología del intercambio gaseoso, es necesario conocer los aspectos conceptuales a diferentes niveles • 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 variables ácido-base. Lo mas importante es poder unir estos conocimientos con los datos obtenidos en diferentes pruebas diagnósticas El fenómeno total es lo que se conoce como hematosis. • Alveolo y capilar venoso pulmonar O2 CO2 O2 CO2 • Capilar tisular arterial y venoso O2 CO2 O2 CO2 • Capilar arterial pulmonar y alvéolo O2 CO2 O2 CO2 Ver la clase Circulación Pulmonar MENU 5 de 5

9. 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

10. GASES CONCEPTOS FISICOS VENTILACION MENU GENERAL

11. CONCEPTOS FISICOS Ley General de los gases PRESIÓN PARCIAL SISTEMA RESPIRATORIO MENU GENERAL

12. clic clic T T P P1 T P2 V1 V1 V2 La ley general de los gases o 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 MENU 1 de 3

13. clic clic T T P1 P T P2 V1 V1 V2 P1V1 / T1 = P2V2 / T2 A temperatura constante P1V1 = P2V2 Ello establece que PV = constante Al aumentar la presión disminuye el volumen, mientras el producto de estas dos variables mantiene el mismo valor Ambos recipientes tienen igual temperatura y el mismo número de moles del gas contenido ( n ) y se representan por las relaciones antes descritas. MENU 2 de 3

14. T < T P P1 clic T T P P1 T > P1 | V < V1 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 por cálculo a P y T seleccionadas, como se muestra a continuación. (abreviaturas en inglés por acuerdo internacional) Volumen STPD ST temperatura estándar (0oC) PD presión (760 ) en gas seco Volumen ATPD AT temperatura ambiente PD presión en gas seco (Dry) Volumen ATPS AT temperatura ambiente PS presión en gas húmedo (Saturado con vapor de agua) Volumen BTPS BT temperatura corporal (Body) PS presión en gas húmedo ....(Saturado con vapor de agua) MENU 3 de 3

15. PRESIÓN PARCIAL SOLUCIÓN GAS - GAS Ley de Dalton SOLUCION GAS - LIQUIDO Ley de Henry MENU GENERAL

16. clic clic Es necesario conocer las propiedades de los gases en mezclas. gaseosas secas y húmedas y también, en algunos casos calcular el número de partículas que contiene. SOLUCIÓN GAS – GAS La presión parcial ejercida por los gases en una mezcla, es proporcional al volumen ( concentración fraccional ) o al número de moléculas presente ( fracción molar ). La tensión de vapor del agua ( Pva ) se ha descrito con un valor de 47 mmHg a 37oC y es un factor que disminuye la presión total ejercida por la mezcla y sus componentes. Pero laPva es solo proporcional a la temperatura y el número de moléculas actuantes es un equilibrio entre el estado líquido y el estado gaseoso. El gas inspirado y el gas alveolar tienen diferentes Pva por estar a diferentes temperaturas. 1 de 4 MENU

17. clic Por la ley de Dalton, la presión total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de la presión ejercida por cada fracción de gas que la constituye, manteniendo las propiedades como si ocupara el volumen total. Esta ley es fundamental para la comprensión del concepto de presión parcial y para realizar los cálculos correspondientes. SOLUCIÓN GAS – GAS 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 . La presión total o Pb , al analizar una mezcla como el aire, es ejercida parcialmente por cada componente, dependiendo de la cantidad de cada uno presente en la mezcla. PN2 Presión Total Pb Pb = PO2 + PN2 + Potros PO2 Conociendo la composición de la mezcla y la Pb se pueden calcular las presiones parciales de cada gas. Ver la clase Presión MENU 2 de 4

18. clic clic PN2 0.78 PO2 0.21 O2con21% N2con78% otros con 1% Conociendo la composición de la mezcla y la Pb se pueden calcular las presiones parciales de cada gas. SOLUCIÓN GAS – GAS Fi 0.21 Fi 0.78 Fi 0.01 Presión Total (Pb) Se ha difundido el uso de concentración fraccional en relación a la unidad ( ley de Avogadro ) , desplazando la habitual relación porcentual o en relación a 100 (%) La presión parcial ( Pp) de un gas depende de • la presión barométrica ( Pb ) • la composición de la mezcla ( Fi ) • el grado de humectación del gas. MENU 3 de 4

19. Pva clic SOLUCIÓN GAS – GAS Elaire secoinspirado está constituido por Oxígeno, Nitrógeno .y otros gases dentro de los que normalmente no existe CO2. 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 Pva = 47 mmHg a 37 oC PN2 PO2 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 4 de 4

20. clic El gas alveolar es una mezcla del gas inspirado y del contenidoen el pulmón y se mide experimentalmente en fin de espiración. Existe una distribución no homogénea, a pesar de lo cual la referencia de uso habitual es un valor único de Pp en alveolo ( PA ); esta característica se desarrolla de manera mas específica cuando se realiza un análisis de la desigualdad de la ventilación y de la perfusión alveolar. SOLUCIÓN GAS – LIQUIDO La Pp se ejerce en todo el espacio gaseoso y las moléculas de gas difunden en función de sus diferencias de Pp. El paso del gas por difusión molecular también depende del coeficiente de solubilidad de los componentes de la mezcla, del tamaño molecular, de la temperatura. MENU 1 de 3

21. 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 como el plasma es un valor obtenido experimentalmente. 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. El coeficiente de solubilidad del CO2 en plasma a 37 grados centígrado es de 0.03 cc de CO2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de CO2. LEY DE HENRY Gas disuelto Las unidades usadas en fisiología son a = cc / 100cc * mmHg a = cc%/mmHg a = vol% Gas disuelto = a cc / 100cc * mmHg * Pp mmHg = a * Pp cc/100cc Pp La difusión de los gases es un importante mecanismo fisiológico, por lo que a pesar de que las cantidades son pequeñas, tienen una importancia funcional vital. Ver Oxígeno Combinado en la clase Transporte de O2 MENU 2 de 3

22. PO2 SOLUCIÓN GAS – LIQUIDO El O2 disuelto depende del coeficiente de solubilidad gas –líquido y de la PO2. El coeficiente de solubilidad del O2 en plasma ( a) 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. O2 disuelto = PO2 * a O2 disuelto = 100 mmHg * 0.003cc / 100cc * mmHg O2 disuelto = 0.3 cc / 100cc Ver Oxígeno Combinado y Curva de disociación en la clase Transporte de O2 MENU 3 de 3

23. clic clic The CIBA collection. HEART. F.A.Netter. 1974 Cuando se habla del sistema ventilatorio generalmente se hace referencia solo al movimiento de volúmenes de gases, como fenómeno mecánico. SISTEMA RESPIRATORIO Cuando se habla del sistema respiratorio se hace referencia a la composición de los gases ventilados, como fenómeno metabólico o de control químico. Los fenómenos de “respiración externa” se refieren a los intercambios entre el organismo y el medio ambiente en el sistema capilar pulmonar. Se miden los cambios producidos en los gases intercambiados. Los fenómenos de “respiración interna” se refieren a los intercambios entre la sangre y los tejidos en el sistema capilar sistémico o periférico. Se usan los valores en sangre para estudiar sus modificaciones Sólo en estado estacionario ambas variaciones son iguales. MENU 1 de 2

24. El cálculo de la relación entre actividad metabólica e intercambio de gases de manera global se estudia con el Cociente Respiratorio. Se calcula como el cociente entre VO2 y VCO2 (VO2/ VCO2). . . . . clic The CIBA collection. HEART. F.A.Netter. 1974 Cada sistema o cada órgano tiene un volumen de sangre y una utilización de O2 y eliminación de CO2, no solo de acuerdo a sus características especiales sino además de distintas fases de su actividad. SISTEMA RESPIRATORIO . • El intercambio se puede medir • en respiración interna ( Rsangre ) • en respiración externa ( Rgas) Los sistemas de regulación cardiopulmonar son los que establecen un estado estacionario que se mantiene sin mayores variaciones, salvo que las diferentes actividades sean extremas. RESUMEN FINAL MENU 2 de 2

25. clic clic CONCLUSIONES En estas clases hemos usado el concepto desistema cardiopulmonaraunque es común estudiar en fisiología el sistema ventilatorio separado del sistema cardiovascular, pero así es mas útil para analizar la función integrada que conduce alintercambio gaseoso o hematosis, 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. . Con laley general de los gases o de Boyle Mariottese han descrito las relaciones de presión y volumen a temperatura variable o constante y es fundamental en la comprensión de las variaciones de la ventilación y del intercambio de gases. la ley de Dalton (solución gas-gas) y la ley de Henry (solución gas – líquido) permiten realizar el cálculo para entender aspectos cuantitativos del transporte de gases en el organismo. • La presión parcial ejercida por los gases en una mezcla gaseosa o líquida debe comprenderse como • cualquier presión en mmHg • una función proporcional al volumen ( concentración fraccional ) • una función proporcional al número de moléculas ...................-------------------- presente (fracción molar ). . FIN