Intercambio de gases en los pulmones, CEU Universidad San Pablo

Tema 31 Intercambio de gases en los pulmones

Dra. María Del Nogal Ávila maria.nogalavila@ceu.es

AIRE 02 02 02 HbO CO2 HD 02 CO2 CO2 CO2 COZ CO2 Hb HbO. CO2 02 CO2 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad San Pablo 1 CO. Hbo. HbTema 31 Intercambio de gases en los pulmones

Ventilación alveolar

• 23.1. Ventilación alveolar
• 23.2. Presión parcial
• 23.3. Intercambio de gases en los pulmones

31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad San Pablo 231.1. Ventilación alveolar La ventilación alveolar hace referencia al volumen de aire inspirado que alcanzan los alveolos Volumen corriente (VC): 500 ml

Pharynx cavity Vocal cords Tongue Esophagus Larynx Trachea Right lung Left lung Right bronchus Left bronchus Diaphragm Copyright @ 2007 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Aire del espacio muerto: 150 ml Z Tráquea 0 Bronquios 1 Zona de conducción 2 3 4 Bronquiolos 5 Bronquiolos terminales 16 17 Bronquiolos respiratorios 18 19 T. 20 Conductos alveolares T2 21 T 22 Sacos alveolares T 23 Zona de transición y respiratoria Volumen alveolar (VA): 350 ml Intercambio gaseoso El espacio muerto funcional, aumenta con la edad y enfermedades respiratorias 331.1. Ventilación alveolar

Pharynx Vocal cords Tongue Esophagus Larynx Trachea Right lung Left lung Right bronchus Left bronchus Diaphragm Copyright @ 2007 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings. Ventilación alveolar: volumen total de aire nuevo que entra en la zona de intercambio gaseoso cada minuto.

VA = Fr x (Vc-VM) VA : Volumen de la ventilación alveolar Fr: Frecuencia de la respiración por minuto (12-20) Vc: Volumen corriente (500 ml) VM: espacio muerto fisiológico (150 ml) VA = 12 resp/min x (500 ml-150 mL) = VA = 4.200 ml/min = 4,2 L/min 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad San Pablo 431.2. Presión parcial La presión ejercida por un gas en una mezcla de gases o en un líquido (Ley de Dalton) La presión parcial de un gas está directamente relacionada con la concentración de ese gas en la mezcla y con la presión total de la mezcla.

Nitrógeno (N2) 1% Dióxido de carbono (CO2), 0,03% Otros gases, 0,97% 78% Volumen total de aire 21% Oxígeno (O2) 7 Presión atmosférica total = PN2 + PO2 + PCO2 + Potros A 760 mm (100%) = 592,8 mm + 159,6 mm + (78%) (21%) (0,03%) (0,97%) CEU Universidad San Pablo 0,2 mm + 7,4 mm 31. Intercambio de gases en los pulmones. 531.2. Presión parcial

Composición del aire atmosférico y alveolar

Aire atmosférico (mmHg) Aire humidificado (mmHg) Aire alveolar (mmHg) N2 597 (78,62%) 563,4 (74,09%) 569 (74,9%) O2 159 (20,84%) 149,3 (19,67%) 100 (13,6%) CO2 0,3 (0,004%) 0,3 (0,04%) 40 (5,3%) H2O 2 3,7 (0,5%) 47 (6,2%) 47 (6,2%) Total 760 (100%) 760 (100%) 760 (100%) La diferencia entre la composición del aire de la atm. y los alvéolos se debe a: 1. Humidificación del aire 2. Sustitución parcial del aire alveolar 3. Difusión continua de O2 del alvéolo a la sangre pulmonar 4. Difusión continua de CO2 desde la sangre pulmonar al alvéolo 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad San Pablo 631.3. Intercambio de gases en los pulmones El intercambio de gases en los pulmones tiene lugar entre el aire alveolar y la sangre que fluye por los capilares del pulmón

CO2 O2 Airways Alveoli of lungs CO2 O2 CO2 O2 La entrada de O2 en la sangre se debe a que la PO2 del aire alveolar es mayor que la PO2 en la sangre La entrada de O2 y salida de CO2 de la sangre se produce a favor de gradiente. ATMÓSFERA AIRE ALVEOLAR SANGRE ARTERIAL SISTÉMICA SANGRE VENOSA SISTÉMICA PO2 160 100 100 40 Pco2 0,2 40 40 46 *Los valores indican la presión en (nmHg aproximada en condiciones habituales. NO quedar Obor Valores estas CEU Universidad San Pablo 31. Intercambio de gases en los pulmones. 731.3. Intercambio de gases en los pulmones

Intercambio de oxígeno y dióxido de carbono

OXÍGENO Alvéolo DIÓXIDO DE CARBONO Alvéolo PO2=PO2 = 100 PCO2= PCO2 = 40 46 40 Capilar Capilar Alvéolo Alvéolo PO2 = 100 Pco2 = 40 PO2 = 70 Pco2 = 43 Capilar Capilar Alvéolo Alvéolo PO2 = 100 PCO2 = 40 PCO2 = 40 A Capilar B Capilar PO2 atmosférica= 159.6 mmHg La PO2 en aire alveolar = 100 mmHg La PO2 en sangre arterial = 100 mmHg La PO2 en sangre venosa =40 mmHg CO2 unido a Proteínas plasmáticas 5% Resto interior de hematíes 95% PCO2 atmosférica= 0,3 mmHg La PCO, en aire alveolar = 40 mmHg La PCO2 en sangre arterial = 40 mmHg La PCO2 en sangre venosa = 46 mmHg El transporte de gas bidireccional entre el aire alveolar y la sangre capilar convierte la sangre desoxigenada en oxigenada 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad San Pablo 8 PO2 = 10031.3. Intercambio de gases en los pulmones El resultado es que la sangre venosa pulmonar sale con unas presiones de gases casi iguales a las alveolares Como conclusión, se dice que una difusión es idónea cuando las P del gas alveolar y de la sangre son iguales Si los valores no son iguales la difusión es incompleta (En general difusión rápida) 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad San Pablo 931.3. Intercambio de gases en los pulmones

Factores que afectan a la difusión gaseosa

Líquido que contiene surfactante Endotelio capilar Eritrocito Epitelio alveolar O2 O2 O2 CO2 CO2 CO2 Membrana basal Alvéolo Capilar Membrana respiratoria 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 10 San Pablo31.3. Intercambio de gases en los pulmones

Factores que afectan a la difusión gaseosa a través de la membrana respiratoria

• Superficie total y espesor de las membranas respiratorias (mínimo grosor y gran superficie)
• Diferencia de presión de los gases entre alveolos y sangre (gradiente)
• Tiempo necesario para el intercambio de gases
• Coeficiente de difusión (relación directa con solubilidad de los gases a través de la membrana respiratoria)

Gradiente de difusión para el O2: PAO2-PvO2: 104-40= 64 mm Hg Gradiente de difusión para el CO2: PyCo2-PACO2: 45-40= 5 mm Hg 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 11 San Pablo31.3. Intercambio de gases en los pulmones

La membrana respiratoria

Es la región de intercambio de gases por difusión = BARRERA HEMATOGASEOSA

• Endotelio capilar
• Membrana basal del capilar
• Espacio intersticial entre el capilar y el alveolo
• Membrana basal epitelial
• Células epiteliales alveolares
• Surfactante pulmonar

1 (h) Exchange surface of alveoli Alveolar epithelium Nucleus of endothelial cell RBC - Capillary Endothelium Plasma 0.1- 1.5- Alveolar air space -Alveolus Surfactant Fused basement membranes Blue arrow represents gas exchange hatwann alanlar air onann and the blooma 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 12 San Pablo31.3. Intercambio de gases en los pulmones

Características de la membrana respiratoria

CARACTERÍSTICAS: 1) Muy poco espesor 2) Área muy grande 3) Diámetro de los capilares muy pequeño El intercambio de gases entre el aire alveolar y la sangre capilar se realiza de forma pasiva por difusión a favor de gradiente de presión según la Ley de Fick

P2 Area CO2 P, Espesor ΔΡ V = A x D A: área de la membrana D: coeficiente de difusión de cada gas A P: diferencia de presión a ambos lados de la membrana A X: espesor de la membrana 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 13 San Pablo31.3. Intercambio de gases en los pulmones

Difusión de O2 de los alvéolos a la sangre capilar pulmonar

Alveolus Po2 = 104 mm Hg Pulmonary Capillary Po2 = 40 mm Hg Po2 = 104 mm Hg Arterial End Venous End 110 Alveolar oxygen partial pressure 100 - Blood PO2 (mm Hg) 90 80- Blood PO2 70- 60- 50 - 40 Difusión de O2 desde los capilares tisulares periféricos al líquido tisular Arterial end of capillary 40 mm Hg Venous end of capillary PO2 = 95 mm Hg 23 mm Hg PO2 = 40 mm Hg Hall: Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 12th Edition Copyright @ 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier, Inc. All rights reserved. 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 14 San Pablo31.3. Intercambio de gases en los pulmones

Difusión de CO2 de la sangre capilar pulmonar a los alvéolos

Alveolus Pco2 = 40 mm Hg 14 1 1 11 Pulmonary Capillary Pco2 = 45 mm Hg Pco2 = 40 mm Hg Arterial End Venous End 45 Blood Pco2 (mm Hg) 44 43 42 41 Pulmonary capillary blood 40 Alveolar carbon dioxide partial pressure * Captación de CO2 por la sangre en los capilares tisulares Arterial end of capillary Venous end of capillary 45 mm Hg Pco2 = 40 mm Hg 46 mm Hg Pco2 = 45 mm Hg Hall: Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 12th Edition Copyright @ 2011 by Saunders, an imprint of Elsevier, Inc. All rights reserved. 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 15 San PabloAire atmosférico PO2 = 160 mmHg PCO2 = 0,3 mmHg Atmosphere air (mm Hg) Po3 160 Pco 0.3 Alveolar air (mm Hg) Po. 100 O CO2 Pco2 40 02: CO2 Arterias pulmonares PO2 = 40 mmHg PCO2 = 45 mmHg Pulmonary arteries (mm Hg) Pulmonary veins (mm Hg) Po 100 PO2 40 Pco2 46 Pulmonary capillaries Pco2 40 -- Pulmonary arteries Pulmonary veins Venas pulmonares PO2 = 100 mmHg PCO2 = 40 mmHg Venas sistémicas PO2 = 40 mmHg PCO2 = 45 mmHg Systemic veins (mm Hg) Systemic arteries (mm Hg) Systemic veins Systemic arteries Por 40 Poor 46 Pco, 40 Arterias sistémicas PO2 = 100 mmHg PCO2 = 40 mmHg Cells (mm Hg) CO2! 1 Oz Po 40 Poor 46 Oxygenated blood Deoxygenated blood Cells in tissues throughout body Capilares PO2 = 40 mmHg PCO2 = 45 mmHg 31. Intercambio de gases en los pulmones. CEU Universidad 16 San Pablo Systemic capillaries Po, 100 Aire alveolar PO2 = 100 mmHg PCO2 = 40 mmHg