Transporte de Gases y Regulación de la Respiración

TRANSPORTE DE GASES Y REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN

Molécula de hemoglobina Hemo Glóbulo rojo 02 G2 El oxígeno se fija al hemo en la molécula de hemoglobina Brain Stem Respiratory Centers Midbrain Pons Los glóbulos rojos contienen cientos de moléculas de hemoglobina que trasportan oxígeno Brain stem respiratory centers Pneumotaxic area Apneustic area Rhythmicity area Medulla oblongata

TRANSPORTE DE GASES Y REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN

• TRANSPORTE DE GASES
  • Transporte de O2
  • Transporte de CO2
• REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
  • Centros respiratorios
  • Modelo de Bradley
  • Receptores y reflejos

TRANSPORTE DE GASES

TRANSPORTE DE OXÍGENO

Se transporta el oxígeno desde el aire alveolar a las células. - Disuelto en el plasma 2%. - Unido reversiblemente a la hemoglobina de los hematíes 98%. El oxígeno disuelto es 0,3 mL de oxígenos por cada 100 ml de sangre. Insuficiente para el oxígeno necesario. Función 02 disuelto: establecer la PO2 plasmática de la que depende la carga hemoglobínica y la difusión del gas a través de las membranas celulares.

SANGRE ARTERIAL

Endotelio capilar + O2 disuelto en plasma (~ PO2) < 2% O2 O2 + Hb - Hb.O2 > 98% Eritrocito Alvéolo Membrana alveolar Transporte a las células Células Hb.O2-+ Hb + O2 O2 1 O2 disuelto en el plasma Utilizado en la respiración celular

TRANSPORTE DE OXÍGENO Y HEMOGLOBINA

La hemoglobina (Hb) de los hematíes con 4 grupos hemo que se unen al O2. Capacidad de transporte: 1,34 mL de O2 por cada gramo de Hb. Vida Hb- 120 días. Concentración en sangre: 14-15 g / 100 mL. Es el 95% del peso seco del hematía. O2 + Hb= Oxihemoglobina (HbO2). Sin oxígeno: Desoxihemoglobina Cadenas polipeptídicas beta 8μπ Vista superficial Vista seccionada (a) Forma del GR CH2 H3C CH C=C HC-C C=CH =0 N C CH3 N-Fe2+)-N C C C C N 1 H HC-C C=CH CH2 1 - C=C HỌC CH3 CH2 -OOC (b) Molécula de hemoglobina 1 H3 -O00 CH2 C= CH2 Cadenas polipeptídicas alfa (c) Hemo con contenido de hierro

TRANSPORTE DE OXÍGENO Y PRESIÓN PARCIAL

La unión del O2 a la Hb es reversible y depende de la presión parcial de O2 en la sangre. Capacidad de oxígeno de la sangre (cantidad máxima de O2 que puede transportar: 20 mL O2 / 100 mL. Saturación de oxígeno de la hemoglobina (SO2): es la relación entre el contenido de oxígeno y la capacidad de oxígeno (en %) = (Contenido O2 / Capacidad O2) .100

TRANSPORTE DE GASES

Ï Plasma Whole Blood Po2 = 100 Po2 = 100 . Gas tank Po2 = 100 mmHg 0.3 ml O2 20.0 ml O2 O2 Oxyhemoglobin 100 ml 100 ml Oxygen content Sims/Schenk Hb = 15 g/dL 1 g Hb transporta 1,34 mL O2

TRANSPORTE DE OXÍGENO EN SANGRE

Sangre arterial: generalmente saturada de O2 al 97%. Sangre venosa: saturada al 75 %. Las células en condiciones normales sólo utilizan un 25 % del volumen de O2 transportado. Cantidad aportada a las células, mL/min (VO2), se calcula por el principio de Fick. Si se requiere más O2 para el metabolismo de los tejidos, el valor puede aumentar a expensas de disminuir el contenido de O2 venoso. Diferencia arteriovenosa .: 20 mL/dl -> 15 mL/dl -> 10 ml/dl -> 5 ml/dl. CvO2- 15 mL O2 en tejidos- 5-15 mL/dL CaO2- 20 mL

CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA

Curva de relación de presión parcial de O2 en la sangre, saturación de O2 de la hemoglobina y contenido de O2. Forma sigmoide. Aumenta la afinidad de Hb por O2, aumenta la PO2 pero no de forma lineal. Dos zonas: - Zona de carga: zona meseta - Zona descarga: pendiente de la curva. Cambios en la afinidad de la Hb por el O2 se traduce en el desplazamiento de la curva hacia la derecha o hacia la izquierda. 100 - Sangre arterial (a) -20 Saturación de la hemoglobina (SO2) Zona de carga (meseta) 80 - -16 Sangre venosa (v) 60 - - 12 Zona de descarga (pendiente) 40 - -8 20 - - 4 0 20 40 60 80 100 120 P50 Presión parcial de O2 (mm Hg) Concentración de O2 (ml/100 ml de sangre) Po

CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA Y OXÍGENO

C C Percent oxyhemoglobin saturation E 20- Amount of O2 unloaded to tissues 80 15 60 I I 10 40 5 20 Veins (at rest) Arteries 0 0 0 20 40 60 80 100 P 50 PO2 (mmHg) Oxygen content I I (ml O2/100 ml blood) 100

CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA Y AFINIDAD

Un aumento de la afinidad de Hb por O2. Liberación de O2 más limitada. El O2 llega con más dificultad a los tejidos. Curva desplazada hacia la izquierda. Un descenso de afinidad de Hb por O2 produce mayor oxigenación tisular. Curva desplazada hacia la derecha. Individuos con anemia. Curva desplazada hacia abajo. 100 90 pH 7.60 Percent oxyhemoglobin saturation 80 7.40 70 7.20 60 50 40 1 30 T 20 10 - Į Tª - INTOX CO 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Po2 (mmHg) DERECHA - ¡ PCO2 - Į pH - 1 2-3 DPG - ↑ Ta EFECTO BOHR IZQUIERDA - Į PCO2 - 1 pH - Į 2-3 DPG

FACTORES QUE AFECTAN AL TRANSPORTE DE O2

• Hemoglobina tetal:
  • Tiene distinta estructura que la Hb adulta.

    HbA > 2 subunidades a + 2 subunidades B HbF 2 subunidades a + 2 subunidades y

  • HbF tiene mayor afinidad por el O2 que la HbA

    con la misma cantidad de O2 transporta un 30% más - le permite captar O2 en la placenta (Po2 es baja)

  • Placenta: . Hb materna libera O2
  • Hb fetal lo capta
• Efecto del monóxido de carbono:
  • Se une al grupo hemo de Hb

    compite con el O2 Su afinidad es 200 veces mayor que la del O2 Į capacidad de transporte de O2 de la sangre

  • 0 20 40 Si la [CO] ~ 0,5 mmHg -> se combina con 50% de moléculas de Hb 100 Hemoglobina 90 fetal 80 70 60 Hemoglobina materna 50 40 30 20 10 1 60 80 100 120 PO2 (mm Hg) 4 Į un 50% capacidad de transporte de O2

  • Si [CO] es elevada

    intoxicación por monóxido de carbono

  • Tratamiento

    administrar O2 puro L Acelera la disociación del CO de la Hb Porcentaje de saturación de O2 de la hemoglobina

TRANSPORTE DE CO2

CO2 1 Respiración celular en tejidos periféricos SANGRE VENOSA CO2 disuelto (7%) Eritrocito CO2 + Hb-> Hb·CO2 (23%) cr - HCO3 CO2 + H20 -- > H2CO3 HCO3- en el plasma (70%) +H+ + Hb->Hb·H Endotelio capilar Membrana celular Transporte a los pulmones CO2 disuelto + CO2 disuelto -CO2 Hb-CO2 + Hb + CO2 CI Alvéolo- - - HCO3 + H2CO3 + H2O + CO2 Hb·H -+ H+ + Hb CO2 + HbNH2 + Hb · NH-COOH El CO2 proviene casi en su totalidad del metabolismo celular (producción basal 200 ml/min). En sangre: - 10% disuelto en plasma. 60% iones bicarbonato. - - 30% unido al extremo amino- terminal (NH2) de proteínas plasmáticas formando compuestos carbamínicos. El CO2 difunde al interior del hematie, en forma de carbonato o bien formando carbaminohemoglobina que es el compuesto carbamínico más importante. HCO3 en el plasma AC

TRANSPORTE DE CO2 Y PCO2

El CO2 disuelto en el plasma es importante para determinar PCO2. En el interior del hematie el CO2 se combina con el H2O para producir ácido carbónico. CO2 + H,O + HCO3 H+ + HCO; Reacción reversible, catalizada por la enzima anhidrasa carbónica (AC) del interior del hematie. Esta enzima está también en los túbulos renales, la mucosa gastrointestinal y las fibras musculares. Los hidrogeniones (H+) no salen del hematie debido a la impermeabilidad de la membrana eritrocítica a ese ion. Cuando el O2 se libera desde la Hb hacia los tejidos, se favorece el transporte de CO2 por la sangre. En los capilares alveolares, la oxigenación de la Hb permite la liberación del CO2 al alveolo.

TRANSPORTE DE CO2 Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO

El transporte y eliminación del CO2 es importante para mantener el equilibrio ácido-básico de los líquidos circulantes. La formación de hidrogeniones (H+) y la unión del CO2 a los compuestos carbamínicos aumenta la capacidad de su transporte en sangre. Tejido O2 200 ml/min Plasma 47 mm Hg Desviación de cloruro CO2 60%-70% HCO3- CI- £ O2 H2O CO2 disuelto (90%) difusión 10% (2,96 mL CO2 /100 mL) (5%) Hematie AC CO2 - + CO2 + H2O H2CO3 H++ HCO3 - CI- H2O CO2 H+ + HbO2 20%-30% (3%) Carbaminohemoglobina CO2 + HHb HHb + O2 EFECTO BOHR CO2

CURVA DE DISOCIACIÓN DEL CO2

La presencia de O2 desplaza la curva a la derecha (efecto Haldane). Que la Hb se combine con el O2 hace que la Hb se vuelva más ácida y tenga menor tendencia a combinarse con el CO2. La acidez incrementada de la Hb hace que libere H+, que fijan iones bicarbonato para formar ácido carbónico, el cual se disocia en CO2 + H2O. Se libera por difusión de la sangre al alveolo. 45 Valores fisiológicos Contenido de CO2 (ml/100 ml de sangre) 40 - PO2 40 mm Hg 35 - Venosa 30 - PO2 100 mm Hg 25 - Arterial 20 - EFECTO HALDANE 15- 10- 5 - 0 + 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Presión parcial de CO2 (mm Hg) El CO2 es 20 veces más soluble que el O2. la sangre puede captar y liberar grandes cantidades de CO2 con mínimos cambios de PCO2, lo que facilita el intercambio gaseoso y el equilibrio ácido-básico del organismo. El efecto Haldane es mayor en sangre venosa y menor en sangre arterial.

PREGUNTAS SOBRE EL FUNCIONAMIENTO PULMONAR

Después de nacer, ¿podríamos funcionar con la hemoglobina fetal? ¿ Qué problemas nos acarrearía funcionar con la hemoglobina fetal? ¿ Cual es el inconveniente de esa hemoglobina? ¿Crees que la presencia de monóxido de carbono(CO) disminuiría el transporte de CO2 por la sangre?

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN

CONTROL DE LA RESPIRACIÓN

• Proceso rítmico
• RESPIRACIÓN
• En general ocurre sin un pensamiento consciente.
• Contracción y relajación de músculos respiratorios.
• Son músculos esqueléticos no capaces de

  contraerse espontáneamente.

Plano sagital CENTRO RESPIRATORIO: 1 contracción en respuesta a impulsos de neuronas somatomotoras 1 localizadas en centro respiratorio Mesencéfalo Grupo respiratorio pontino Área neumotáxica Área apnéustica Puente o protuberancia Área rítmica bulbar: Área inspiratoria Dorsal Bulbo raquídeo Área espiratoria Ventral Médula espinal

CENTRO RESPIRATORIO Y NEURONAS

• Neuronas situadas en tronco encefálico
• Localizadas en 3 áreas:
  • Área rítmica bulbar.
    • Controla ritmo básico de la respiración.
    • Dos áreas diferenciadas
      • Área inspiratoria
        • Impulsos hacia músculos

          inspiratorios

        • Actividad rítmica intrínseca
      • Área espiratoria
        • Impulsos hacia músculos

          espiratorios

  • Área neumotáxica.
  • Área apnéustica.

    Ayudan a coordinar la transición inspiración/espiración

Plano sagital CENTRO RESPIRATORIO: Mesencéfalo Área neumotáxica Área apnéustica Puente o protuberancia Área rítmica bulbar: Área inspiratoria Bulbo raquídeo Área espiratoria Médula esninal

CENTRO RESPIRATORIO Y MÚSCULOS

CENTRO RESPIRATORIO PROTUBERANCIA BULBO RAQUÍDEO A. NEUMOTÁXICA A. APNEÚSTICA AREA INSPIRATORIA AREA ESPIRATORIA Neuronas motoras somáticas (inspiración) Neuronas motoras somáticas (espiración) > Músculos escaleno y esterno- cleidomastoideo Intercostales externos Diafragma Intercostales internos Músculos abdominales