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FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA

Master en Medicina Respiratoria. FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA. Dr Esther Barreiro, 14-3-3008 E-mail: ebarreiro@imim.es. Area Temática II: Situaciones fisiopatológicas como substrato de enfermedades respiratorias de alta prevalencia. TEMA IX.

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FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA

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Presentation Transcript

  1. Master en Medicina Respiratoria FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA Dr Esther Barreiro, 14-3-3008 E-mail: ebarreiro@imim.es

  2. Area Temática II: Situaciones fisiopatológicas como substrato de enfermedades respiratorias de alta prevalencia TEMA IX Intercambio de gases: relaciones V/Q, Gradiente alveolo-arterial O2, Transporte gases en sangre

  3. ANATOMÍA, FISIOLOGÍA, FISIOPATOLOGÍA • GUIÓN GENERAL: • Presentación asignatura: Materia perteneciente al módulo de Nivelación (30 • ECTS) del Master interuniversitario (UB-UPF) en Medicina Respiratoria. Consta • de 5 ECTs [125 horas totales, con 20 horas presenciales (16%)] • Metodología: 20 Clases Presenciales, 10 de ellas prácticas, 4 Seminarios • Temas específicos, 2 Seminarios tipo “Journal Club”, 1 Seminario tipo Poster, 1 • Seminario Práctico • Profesorado: Dr José Antonio Pereira, Dr Joaquim Gea, Dr. Esther Barreiro, Dr • Felipe Solsona, IMIM-Hospital del Mar, UPF, Barcelona • Evaluación del aprendizaje: Cómputo parcial de cada ítem sobre el total de la • nota final : • - Prueba de elección múltiple (PEM): 20 puntos, 20% nota • - Asistencia y participación en los Seminarios específicos: 30 puntos, 30% nota • - Presentación de trabajos en forma de Poster: 20 puntos, 20% nota • - Asistencia y presentación seminario “Journal Club”: 20 puntos, 20% nota • - Asistencia y preparación Seminario práctico: 10 puntos, 10% nota • BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA: • Revistas • Libros de consulta

  4. TRANSFERENCIA DE GASES

  5. TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2 • Conceptos : • Función primordial Pulmón: Garantizar un intercambio adecuado de gases para las • necesidades del organismo: • O2 → demandas metabólicas tejidos, CO2 → eliminación de los tejidos • Estos dos gases junto con el N2 son los gases fisiológicos, movilizados por el pulmón • Movimiento de forma pasiva de los gases respiratorios a través de la interfase • alveolo-capilar, de grosor muy reducido (0.5 m), superficie > 140 m2 • Presión parcial de un gas en una mezcla: Presión ejercida si ocupara todo el • espacio: Presión total x [gas] • El paso de moléculas gaseosas a través de la membrana: depende de la presión • parcial del gas en la zona de partida • Factores contribuyentes en la difusión de un gas: •  Ley de Graham, la tasa de difusión de un gas es inversamente proporcional a la • raíz cuadrada de su densidad •  ↑ Temperatura: > difusión •  Resistencia difusión: relación directa con la longitud e inversa con el área interfase

  6. TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2 • Difusión de Oxígeno: • Durante el tiempo de tránsito capilar pulmonar normal: Equilibrio en la difusión O2 • Captación O2 por el capilar determinada sólo por flujo sanguíneo pulmonar • En condiciones de ejercicio: la capacidad de difusión puede limitar captación O2 • Factores y Estructuras: • . Espacio gaseoso en alveolo: 200 m, mezcla gases instantánea • . Capa de fluido alveolar: capa fina fluido rico en surfactante • . Barrera tisular: alveolo delimitado por epitelio, con su membrana basal grosor 0.2 m • . Capilares pulmonares: diámetro medio 7 m • . Difusión hematíe: diámetro similar a los capilares • . Captación O2 por Hemoglobina: O2 captado en pulmones combinado químicamente • con Hemoglobina

  7. TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2 • Capacidad Difusión O2 : • Capacidad difusión O2 = Captación O2 /PaO2 alveolar – PaO2 pulmonar capilar • Factores determinantes: • . Tiempo tránsito capilar: 0.75 ‘’ tarda el hematíe en atravesar capilar pulmonar en • contacto con alveolo, PaO2 capilar varía según recorrido sangre por capilar pulmonar • . PaO2: • - 40 mmHg PaO2 capilar • - 100 mmHg PaO2 alveolar • - PaO2 eritrocito pasa en 1/3 su recorrido a PaO2 alveolar en pulmón normal • - Ejercicio intenso (↑ flujo sanguíneo pulmonar): en condiciones normales No  • PaO2 alveolar final capilar • - Engrosamiento barrera hemato-gaseosa: < difusión O2   PaO2 capilar • . Curva disociación hemoglobina: Relación entre el O2 – Hb • . Carboxihemoglobina: CO, combustión incompleta materia orgánica, ↑ afinidad por • Hb  dificulta transporte O2  hipoxia tisular; CO-Hb desplaza curva disociación Hb • hacia izquierda, [CO-Hb] < 1.6 % individuos sanos no fumadores • . Medición PaO2 arterial: O2 disuelto en plasma en forma de moléculas libres y sus • cargas eléctricas medidas por electrodo. Movilidad moléculas proporcional a presión • parcial O2  Presión parcial arterial O2 = PaO2

  8. TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2 • Capacidad Difusión CO2: • Solubilidad en agua mayor que O2 • Sangre venosa: H2O + CO2 HCO3-, CO2 disuelto, fijado a Hb • Transporte a capilares pulmonares → gas alveolar, gradientes se anulan rápidamente • Si  PaCO2  > eliminación CO2 (incrementa gradiente) → compensación unidades • malfuncionantes • Contraste con el transporte de O2, principalmente transportado por Hb, saturación. • Unidades malfuncionantes no son compensadas por unidades saturadas • Fallo respiratorio: Hipoxia como indicador precoz • Difusión de CO: • La difusión pulmonar se evalúa mediante la transferencia de CO • - CO atraviesa la barrera alveolo-capilar similar al O2, pero ↑ afinidad Hb  Pparcial • sangre constante • Paso del hematíe a través del capilar: Pparcial CO en sangre no se modifica • Cantidad de CO en sangre limitada por las propiedades de difusión de la membrana • alveolo-capilar y no por flujo sangre → Transferencia CO limitada por difusión • Gradiente difusión: medición presión CO alveolar • Capacidad difusión por CO = CO transferido / PCO alveolar • - Se utiliza como medida capacidad difusión en la evaluación función pulmonar

  9. TRANSFERENCIA GASES Causas de Hipoxemia • Hipoventilación alveolar (AaPO2normal) • Desequilibrios VA/Q • Cortocircuito intrapulmonar (shunt, VA/Q = 0) • Alteraciones difusión . . . . AaPO2: gradiente alveolo-arterial de O2= 150 – (PaCO2/0.8)

  10. RELACIONES V/Q SHUNT VA / Q = 0 . . .  PaO2 ↑ AaPO2 Normo/hipocapnia Edema pulmonar Hemorragia pulmonar Neumonía Cáncer Secreciones

  11. RELACIONES V/Q • SHUNT • VA / Q = 0 . . NO MEJORA CON 100 % O2 O2

  12. . . VA/Q = RELACIONES V/Q . . • Desequilibrios VA / Q  PaO2 ↑ AaPO2 Puede haber hipercapnia

  13. O2 RELACIONES V/Q . . • DESEQUILIBRIOS VA / Q sí MEJORA CON 100 % O2

  14. TRANSPORTE GASES

  15. O2 TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Transporte O2 • Transporte CO2 PO2 aire, 160 mm Hg PO2 via aérea, 159 mm Hg PAO2, 105 mm Hg PaO2, 100 mm Hg PO2 mitocondria, 1 mm Hg

  16. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  17. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Transporte O2 en sangre: • En condiciones normales: PaO2 venosa mixta en pulmones, 40 mmHg; PaO2 salida • capilar, 104 mmHg; PaO2 arterial media, 100 mmHg; PaO2 en tejidos periféricos, 40 • mmHg (consumo O2 en tejidos, 250 O2 ml: 50ml/L sangre) • Contenido O2 en plasma y sangre: Mayor parte transportado en la Hb, sólo 3 ml/L • disuelto en plasma ( solubilidad gases en agua) • O2 disuelto en plasma = Coeficiente solubilidad x PaO2 (atm) • O2 disuelto = 0.024 ml x 0.132 = 0.003 ml O2 /ml plasma = 3 ml O2 /L plasma • Total O2 transportado en plasma: 3ml x 2.75 L plasma = 8.25 ml O2 totales • Sin embargo, sabemos que la sangre transporta 200 ml O2/L • Aporte de 50 ml/L O2 razonable porque disponemos de 200 ml/L • Sangre venosa: 150 ml/L O2 • - Transporte O2 en sangre: 1% disuelto en plasma + 99% hematíes (Hb)

  18. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Hemoglobina transportadora de O2: • Interior eritrocitos • PaO2 : 120 mmHg alcanzacontenido máximo O2; si PaO2 < 100 mmHg, contenido  • O2 linealmente • Equilibrio entre O2 unido a Hb y PaO2 ambiental: • . Si PaO2 ↑→ > fijación O2 • . Si PaO2  → > liberación O2 • En condiciones normales: Hb transporta 1.34 ml O2/gramo, Ojo Anemias!! • Proteína constituida por: • . 1 molécula protoporfirina III (4 grupos pirrólicos) • . Protoporfirina unida a 1 átomo hierro con 6 valencias, 4 ocupadas por los grupos • pirrólicos → Fe++ (ferroso) → Grupo HEM (protoporfirina III + Fe), 2 valencias • . 4 grupos HEM (1 valencia) + Globina → Hemoglobina → Oxihemoglobina (1 valencia) • Curva de disociación Hb: Forma sigmoidea, desplazamientos derecha ( < afinidad), • izquierda (> afinidad) Curva disociación Hb

  19. Fe TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 Hemoglobina (Hb) 4 cadenas “hemo” (con un Fe, cada una unida a una cadena polipeptídica Cada molécula de Hb se puede unir a 4 moléculas de Oxígeno Tetrámero de Hb Grup “HEMO” 4 “hemos” + globinas

  20. O2 unido a Hb TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 O2 combinado con Hb SaO2 (%) Contenido O2 (ml / 100 ml sangre) Oxihemoglobina O2en disolución en plasma PaO2 (mm Hg) P50: PaO2 con un 50 % de la Hb saturada

  21. O2 Unido a Hb TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 Efectos de la PaCO2 , pH y To Captación vs Liberación O2

  22. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Contenido de O2 : Oxígeno total en sangre CaO2 = O2 transportado por Hb + O2 disuelto plasma • Aporte de O2 : Oxígeno transportado y disponible en tejidos periféricos . OD (Oxygen Delivery) = QTx CaO2 O2

  23. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Dióxido de carbono, CO2: • Insuficiencia respiratoria: PaO2 < 60 mmHg o PaCO2 > 45 mmHg • Insuficiencia respiratoria más cercana por acúmulo de CO2 • En condiciones normales: PaCO2 = 40 mmHg; PvCO2 = 45 mmHg • Difusión CO2 desde las células: sale por difusión simple a la sangre • Transporte: disuelto en plasma; formación bicarbonato y compuestos carbamídicos • en plasma o eritrocitos

  24. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Transporte CO2 disuelto en plasma: • Coeficiente solubilidad CO2 en agua: 0.57 ml/ ml H2O • - Sangre arterial: 3.7 ml CO2/L plasma→ 2.75 L plasma x 3.7 ml CO2 = 10.2 ml CO2 • Producción CO2 de las células por difusión: 206 ml/min  5% transporte disuelto • CO2 disuelto→ Mecanismo transporte insuficiente • Transporte formando bicarbonatos en plasma: CO2 + H2O   H2CO3  HCO3- + H+ • Desplazamientos de la ecuación hacia derecha (↑PaCO2 → libera H+), o hacia • izquierda ( CO2 → libera CO2 ó  H+); representa otro 5% transporte • Reacción accelerada por la Anhidrasa carbónica (No existe en plasma!): desplaza • reacción a la derecha

  25. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Transporte CO2 formando bicarbonatos en eritrocitos: • ↑ Niveles Anhidrasa Carbónica: Formación HCO3- muy rápida • Mecanismo mayoritario transporte CO2 • Flujo neto HCO3- hacia exterior eritrocito: 70% salida + 30% permanece interior • Transporte en forma compuestos carbamino en plasma : • En mínima proporción, CO2 se une al radical amino proteínas plasma • Transporte grupos carbamino interior eritrocito: • - Formación grupos carbamino entre CO2 y radicales amino de Hb = CO2Hb • DeoxiHB (sangre venosa) forma grupos carbamino más fácilmente que oxiHb (sangre • arterial) • Hb transporta más CO2 en sangre venosa que arterial, desplaza curva disociación • de O2-Hb a derecha

  26. TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2 • Difusión CO2 a través membrana alveolo-capilar: • Gradiente de presiones favorece el paso del CO2 desde sangre venosa al alveolo •  CO2 disuelto  desplazamiento izquierda, grupos carbamino se disocian • CO2 se libera • PaCO2 de llegada por arteria pulmonar, 45 mmHg  PaCO2 salida venas • pulmonares, 40 mmHg

  27. FISIOPATOLOGÍA NEUMONÍAS

  28. NEUMONÍAS • Hombre, 50 años • Fumador 20 cigarrillos / día • Cuadros gripales en la infancia • Fiebre (38º C), escalofríos, sudoración • Tos, esputos purulentos • Dolor torácico • Ahogo • Rx: Neumonía + pequeño Derrame Pleural • Alteración ventilatoria restrictiva • Hipoxemia

  29. NEUMONÍAS Área con Neumonía Esputo con Neumococos

  30. NEUMONÍAS

  31. NEUMONÍAS

  32. FVC FEV1 1 seg NEUMONÍAS • Espirometría Forzada FEV1 76 % ref FVC 55 % ref FEV1 / FVC 84 % Volumen FEV1> 80 % ref FVC > 80 % ref FEV1 / FVC 70 – 80 % ALTERACIÓN VENTILATORIA RESTRICTIVA tiempo

  33. NEUMONÍAS • Gasometría Arterial PaO2 60 mm Hg PaCO2 42,5 mm Hg pH 7, 43 Hipoxemia Normocapnia Estado ácido-base en equilibrio PaO2 90 - 100 mm Hg PaCO2 35 - 45 mm Hg pH 7,35 – 7,45 VALORES NORMALES

  34. SHUNT ( VA / Q = 0 ) . . PaO2 AaPO2 elevado NEUMONÍAS “Agua” Sangre Pus Alveolo Capilar

  35. NEUMONÍAS • SHUNT NO MEJORA CON 100 % O2 O2 PaO2 60 mm Hg

  36. O2 NEUMONÍAS . . • DESEQUILIBRIOS VA / Q sí MEJORA CON 100 % O2

  37. NEUMONÍAS: DERRAME PLEURAL • SHUNT por atelectasia O2 NO MEJORA CON 100 % O2 PaO2 60 mm Hg Parénquima Espacio Pleural VPH (fenómeno)

  38. PRÓXIMA SESIÓN, DIA 5-4-2008 • Área Temática III: Desarrollo de habilidades práticas y críticas basadas en estudios • con gran componente de fisiología y fisiopatología en las enfermedades respiratorias • Seminario “Journal Club”: 1 hora • Seminarios Temáticos: Asma, Enfermedades intersticiales y Fibrosis, • Obesidad, Enfermedades pleurales PRÓXIMA SESIÓN, DIA 18-4-2008 • Área Temática III: Desarrollo de habilidades práticas y críticas basadas en estudios • con gran componente de fisiología y fisiopatología en las enfermedades respiratorias • Posters: Impacto enfermedades cardiacas, Circulación pulmonar, TEP, • Transplante • Seminario Práctico: Modelos de enfermedades respiratorias en el estabulario • PRBB • - Seminario “Journal Club”: Basado en publicaciones sobre modelos animales

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