Sep 89
I:
c
c
c
c
c
c
c
c
If
c
c
I
c
c
c
c
FCIVAN LTD.
r
J
Carlos Ivan Ha
Qonzllez
F.bil>n
ñrmendAriz Cdrdova
P . Q
Cap 89
PROLWO I
Nuestro objetivo principal al desarrollar este documento
es
el
d e
abat-car todos
105
aspectos implicados en
el funcionamiento
d e
105analizadores
d e
gases..
Hacemos tanto una profunda
investigacidn bibliográfica sobre
el comportamiento de los
gases' e n 50l~icidn y
el
funcionamiento de
los
sistemas organicos
implicados en sus
transportes, como una descripcidn practica d e
t.tn equipa tipico que se puede encontrar en cualquier servicio de
analisis clínicos d e cualqciier hospital.
Primeramente
se exponen
105principios y leyes que rigen el
comportamiento de
los gases que se encuentran en mezclas
o
!%oluciones, vistos desde un punto de vista tanto molecular como
global.
En seguida
se
tratan detalladamente
105
aspectos
fisiolbgocos d e
el
transporte, metaboliiacidn y desecho d e los
gases, asi como su influencia en el grado de alcalinidad y acidez
cie
los liquidos organicos.
Esta
descripcidn
secomienza desde
el
mismo instante en que
el aire entra
en
contacto con el oryanismo
comenzando en
las vias respiratorias
ysiguiendo por
SLLdifusidn
a
través d e las membranas pulmonares
y
seguido
de
sittransporte,
utiliiacidn en
los
tejidos
y
nuevo transporte a los pulmones para
ser desechado.
Una vez tratada la parte médica, podemos continuat- hablando
sobre
el aspecto ingenieril y
yam a s
especificamente del
Instrumental que
se utiliza
en
el
analisis
de gases.
Se
mencionan los difererites tipos de sistemas que
se
dedican a esta
tarea, asi como una descripcidn práctica d e un equipo basago en
electrodos medidares, ya que como veremos no
es
el
Cinico metodo
de determanacion d e presiones parciales de gases y concentracibn
de hidrogeniones en sangre.
r
i
r
r
r
Li
I
L
P I L
r
L
r
Ir
í-
LL
L
c
f
c
c
c
c
r
L
r
Lr
__
Sap 89
FXSICA DE
L
FI
DIFUSIMV Y SOLUCX ONM
WSF
STodos 105 g a s e s r e l a c i o n a d o s con l a f i s i o l o g í a r e s p i r a t o r i a e s t a n compuestos p o r m o l é c u l a s s i m p l e e q u e se mueven con l i b e r t a d
entre
s i , c o n s t i t u y e n d o e l proceso llamado d i f u s i d n . De i g u a l manera o c u r r e con 105 g a s e s d i s u e l t o s e n los l f q u i d o s y t e j i d o s d e l organismo.La d i f u s i d n se produce g r a c i a s a l a e n e r g f a c i n é t i c a d e l a s mismas m o l é c u l a s . L a s m o l e c u l a s l i b r e s q u e
no
e s t á n unidas f í s i c a m e n t e a o t r a s , como e n e l c a s o d e 105 g a s e s , p r e s e n t a n un movimiento l i n e a l a gran v e l o c i d a d h a s t a q u e chocan d e nuevo.La d i f u s i d n se produce g r a c i a s a l a e n e r g í a c i n é t i c a d e l a s mismas m o l é c u l a s . L a s molecc(1as l i b r e s que n o e s t a n unidas f i s i c a m e n t e a o t r a s , como
e n
e l c a s o d e los g a s e s , p r e s e n t a n un movimiento l i n e a l a gran v e l o c i d a d h a s t a q u e chocan con o t r a s , después d e l a c o l i s i ó n a l t e r a n su d i r e c c i d n y continCian v i a j a n d o a gran v e l o c i d a d h a s t a que chocan d e nuevo.Como vemos se p u e d e d e c i r que
en
e l seno d eun
g a s l a s m o l é c u l a sse
muevenen
s e n t i d o t o t a l m e n t e a l e a t o r i o , l i m i t a d o i3nicamente p o r l a s p a r e d e s d e l e n v a s e que l o contiene. S i n embargoe n
e l c o n t e n e d o r , oen
una s o l u c i ó n sitenemos
en extremos o p u e s t o s diferentes c o n c e n t r a c i o n e s d e l g a s , se p r e s e n t a r a un f l u j oneto
d e m o l é c u l a s o d e d i f u s i ó n d e l a zona d e a l t a C o n c e n t r a c i ó n a l a d e b a j a c o n c e n t r a c i d n . Estose
e x p l i c ad e l a s i g u i e n t e manera: l a 5 m o l é c u l a s d e l a zona d e a l t a c o n c e n t r a c ibn
se
mueven i nd iscriminadamen te d e n t r o d e l r e c i p i e n t e o s o l u c i d n i n c l u s i v e h a c i a l a z o n a d e b a j a c o n c e n t r a c i d n , l o m i s m o ocurre con l a s m o l é c u l a s que e s t a n en l a zona d e b a j a c o n c e n t r a c i d n , q u ese mueven e n
t o d a s d i r e c c i o n e s i n c l u s i v e h a c i a l a zona de a l t a concentrac:idn. E l f l u j o que existe entre l a zona d e a l t a y b a j a c o n c e n t r a c i d n es l a d i f e r e n c i a d e l número d e p a r t i c u l a s que v i a j a n d e uno a o t r o l a d o , y como a l p r i n c i p i o d e l p r o c e s o h a b i a muchas más m o l é c u l a s e n l a zona d e a l t a c o n c e n t r a c i d n , e l f l u j o neto es h a c i a l a zbna d e b a j a c o n c e n t r a c i d n .Después d e u n tiempo l a d i f u s i d n
se
d e t i e n e d e b i d o a que se i g u a l a n l a s c o n c e n t r a c i o n e s e n ambas zonas y p o r l o t a n t o e l . f l u j o es i d é n t i c oen
ambas d i r e c c j . o n e s , por l o quese
l l e g a a un equ i 1 i b r i o.La p r e s i d n que e j e r c e un g a s c o n t r a l a s p a r e d e s d e un r e c i p i e n t e
es
causada p o r los impactos d e l a s m o l é c u l a s cuandochocan con e s t a s , obviamente, cuanto mayor s e a l a c o n c e n t r a c i d n d e l g a s mayor s e r á l a suma d e estos impactos
en
un
momentci determinado. For t a n t o l a p r e s i d n d e l g a s s e r á d i r e c t a m e n t e p r o p o r c i o n a la
su c o n c e n t r a c i d n y tambien a l a e n e r g í a c i n é t i c a”
-
r
r
'rI
i
r
r
c
c
c
L
c
c
c
r
c
c
c
c
f
c
L
i
L
y
.-
Cep 89
p r o m e d i o d e l a s m o l é c u l a s q u e a su
v e z
es d i r e c t a m e n t e p r o p o r c i o n a l a l a t e m p e r a t u r a . En el o r g a n i s m o l a t e m p e r a t u r a p e r m a n e c e r e g u l a r m e n t e c o n s t a n t e a 57 g r a d o s c e n t i g r a d o s p o rlo
q u e
no
c o n s t i t u y e un f a c t o r i m p o r t a n t e .H a b l a n d o a h o r a d e l a p r e s i d n q u e
ejercen
c a d a uno d elos
g a s e s e n una m e z c l a , pongamos como e j e m p l o e l a i r e q u e t i e n e una
c o m p o s i c i d n a p r o x i m a d a d e 79% d e n i t r ó g e n o y 21% d e oxígeno. La p r e s i d n t o t a l d e l a mezcla
es
d e 760 mmHg d elas
c u a l e s una p a t - t ees d e b i d a a l Nz y o t r a a l
O = ,
estas c o n t r i b u c i o n e s s o nd i r e c t a m e n t e p r o p o r c i o n a l e s a l a c o n c e n t r a c i d n r e l a t i v a d e 10%
g a s e 5 , p o r l o q u e ,
e l
79% d e io5 760 mmHg c o r r e s p o n d e a l a c o n t r i b u c i ó n d e l N=, a p r o x i m a d a m e n t e 6üü mmHg, m i e n t r a s que el. 2 1 % c o r r e s p o n d ea
l a c o n t r i b u c i 6 n d e lO = ,
a p r o x i m a d a m e n t e 160mmHg.
A e s t a s c o n t r i b u c i o n e s d e c a d a g a s a l a p r e s i d nt o t a l
d e].a m e z c l a se les l l a m a p r e s i o n e s p a r c i a l e s .
T r a t e m o s a h o r a e l c a s o d e l a s p r e s i o n e s p a r c i a l e s d e
los
g a s e s q u e
se
e n c u e n t r a n e n s o l u c i d n , c u a n d o un gas b a j o p r e s i ó n choca e n una i n t e r f a s e d e a g u a , e n l u g a r d e r e g r e s a r n u e v a m e n t e de l a i n t e r f a s e , a l g u n a s m o l é c u l a sse
m o v e r á n h a c i a e l a g u a y sed i s o l v e r A n . S i n e m b a r g o ,
a
m e d i d a q u ese
d i s u e l v á nmas
ymás
m o l é c u l a s , t a m b i é n c o m i e n z a n a d i f u n d i r s e e n forma r e t r ó g r a d a a l a i n t e r f a s e y a l g u n a s p a s a n n u e v a m e n t e a l a f a s e d e g a s . iJnñ vez q u e l a c o n c e n t r a c i ó n d e m o l é c u l a s d i s u e l t a s a l c a n z a c i e r t o n i v e l ,
el
número d e l a s q u e s a l e n d e l a s o l u c i d n p a r ae n t r a r
e nl a f a s e d e g a s
se
i g u a l a c o n e l d e l a s m o l é c u l a s q u e se mueven e n l a d i r e c c i d n o p u e s t a , d e l g a sa
l a s o l u c i d n . En c o n s e c u e n c i a , ha c J c u t T l d o un e s t a d o d e e q u i l i b r i o ,en
e l c u a l l a p r e s i ó n d e l gasd i s u e l t o es e x a c t a m e n t e i g u a l a l a d e l g a s
en
e s t a d o g a s e o s o , e m p u j a d o una c o n t r a l a o t r a e n l a i n t e r f a s econ
i g u a l f u e r z a . En c o n s e c u e n c i a , los g a s e s e n s o l u c i d nejercen
p r e s i o n e s e x a c t a m e n t e e n l a misma forma q u e l o h a c e n e n l a f a s e d e g a s e n mezclas.La c o n c e n t r a c i ó n d e un g a s
e n
una 5 0 l U C i 6 n e s t á d a d a n osolo
p o r su p r e s i d n s i n o t a m b i é n p o r e l c o e f i c i e n t e d e s o l u b i l i d a d d e l
, g a s . E s d e c i r , a l g u n o s t i p o s d e m o l @ c u l a s , e n e s p e c i a l l a s d e d i d x i d o d e c a r b o n o ,
son
a t r a i d a s f i s i c ao
q u i m i c a m e n t e p o rla5
m o l é c u l a s d e a g u a
en
tanta
q u e o t r a s s o n r e c h a z a d a s . O b v i a m e n t e c::uando s o n a t r a i d a s p u e d e n d i s o l v e r s e muchomás
s i n causar p r e s i d n e x c e s i v a d e n t r o d e l a s o l u c i d n . P o rotra
p a r t e l a s q u e son r e c h a z a d a s p r o d u c i t - A n p r e s i o n e s e x c e s i v a s p a r a un g r a d 0 m u y : p e q u e ñ o d e s o l u b i l i d a d .A n t e s d i j i m o s q u e l a d i f u s i r j n d e p e n d e d i r e c t a m e n t e d e l a ' d i f e r e n c i a d e p r e s i o n e s e n t r e
las
d o szonas entre
l a s quese
: e n c u e n t r a l a d i f c i s i d n , s i n embar-go d e p e n d erealmente
n o d e l a d i f e r e n c i a s i n o d e l g r a d i e n t e d e p r e s i d n ,esto
es: l a ' p r e s i d n más { a l t amenos
l a p r e s i ó n más b a j a d i v i d i d a e n t r e l a d i s t a n c i a d ed i f u s i ó n .
I-
r
L
Lr
c
r
Lt
c
r
r
i
i
i
r
i
,
f
c
t
r:
r
L
r-
r
L
r
L-
i
r
Existen ademas del gradiente de presión otros factores que
afectan la intensidad d e difusión d e los gases en un líquido:
1 )
Colubilidad
del
gas en el liquido
2 )
Area transversal de contacto con el liquido
3 )
Distancia atraves
d e
la cual debe difundir el gas
4 )
Peso molecular
del
gas
5 )
Temperatuia del liquido
Como
ya mencionamos la temperatura en el organismo
se
mantiene
constante a aproximadamente
37grados centigrados, por
lo
quela
dependencia de
la temperaturd
es
minima. Evidentemente, cuanto
mayor sea la solubilidad del gas mayor el nhmero de moléculas
disponibles para
difundir por cada diferencia de
presión.
'Tambihn cuanto mayor
el
area d e la sección transversal d e la
cavidad, mayor será
el nlimero d e moléculas para difusi6n. Por
mtra parte, cuanto
m4slarga la distancia que deban recorrer las
moléculas para
sudifusión, mayor tiempo necesitar&n
para
vecorrerla
toda.
Finalmente, cuanto mayor sea la velocidad de
movimiento cinético
d e
las moléculas, que en una temperatura
deter-minada es inversamente proporcional a la raiz cuadrada
del
peso molecular, mayor será la rapidez de difusión del gas. Todos
estos
factores pueden agi-upar-se
en la siguiente expresión:
Doc
A P
A S
donde
D
es
el índice de difusibn,AP
es
la diferencia de presión
entre los dos extremos d e la cámara,
Ses
l asolubilidad del gas,
d
es la distancia de difusión y
MWes
el peso molecular del
gas.De
la
fórmula anterior se desprende que las caiacteristicas
del
gas rigen dos factores de la fórmula: solubilidad
y
peso
molecular.
P o rtanto,
el coeficiente d e difusión para un
gasdeterminado
es
propor-cional a
S/ MU.Considerando que el
coeficiente de difusión pava
el. oxtgeno sea igual a , .
1 ,los
coeficientes d e difusión de diferentes gases de importancia
respiratoria en
los liquidos corporales
son 1 0 5siguientes:
Ox
igeno
i
.
i ) i iDibxido
d ecarbono
2Ci. 30Monóxido de carbono
OO. 81Ni
trógeno
1:iI:).53
He1
io
(:io
.
95
Los gases
que tienen importancia respiratoria son muy
solubles en
1 0 5
liquidos luego entonces difunden através
d e
l a sFCIVAN LTD. Pag.5
~
r
ii
r-
i_
r
L
r
L
c
c
f
c
c
c
c
c
c
c
c
c
f
c
r
'.
-
sep a9
membranas c e l u l a r e s con muy poca d i f i c u l t a d .
Lo que
e n
r e a l i d a d l i m i t a e l movimiento d e los g a s e s en los; t e j i d o ses
l a i n t e n s i d a dcon'
l a c u a l pueden d i f u n d i r a t r a v e s d e los l i q u i d o s tisulares. P o rl o
t a n t o l a d i f u s i d n d e gasesa
t r a v é s d e los t e j i d o s , i n c l u y e n d o l a membrana pulmonar, es c a s i i g u a l a l a d i f u s i d n d e g a s e s a t r a v e s d e l agua, segun se i n d i c aen
:la l i s t a a n t e r i o r d e i n t e n s i d a d e s d e d i f u s i b n .t3
B
€
e
597. (3 563.4 569.
o
344.
O
159.0 149.3 104. 0 120.0
o.
3(l. 5
40. C) 27.O
3.7 47. 1:) 47. C) 47. C)
Todas l a s columnas e s t a n
e n
u n i d a d e s d em m
d e Hg y cada unasuma
740 mm Hg,los
t i t u l o s
d e l a s columnas sonlos
s i g u i e n t e s :Como
se
puede o b s e r v a r en l a t a b l a ,e l
a i r e a l v e o l a r n ot i e n e l a misma c o m p o s i c i d n que e l a i r e a t m o s f @ r i c o ( 2 ) , p a r a lo c u a l existen d i f e r e n t e s causas: con cada r e s p i r a c i 6 n e l a i r e a l v e o l a r es
solo
s u s t i t u i d o p a r c i a l m e n t e p o r e l a i r e a t m o s f e r i c o .Constantemente se a b s o r b e o x i g e n o d e l a i r e a l v e o l a r y tambien c o n s t a n t e m e n t e
se
d i f u n d e d i d x i d o d e c a r b o n o d e l a s a n g r e pulmonar h a c i alos
a l v e o l o s . P o r úItimo e l a i r e a t m o s f e r i c o secose humedece mucho a n t e s d e l l e g a r
a los
a l v e o l o s .E l p o r c e n t a j e d e H& en el. a i r e a t m o s f é r i c o
es
muy b a j o , s i n embat-goe n
c u a n t o e n t r a a l a sv i a s
r e s p i r a t o r i a s yse
pone eri c o n t a c t o con los l i q c i i d o s que cubren l a smucosas,
l ac o n c e n t r a c i d n d e agua aumenta c o n s i d e r a b l e m e n t e y p o r t a n t o tambien l a p r e s i d n p a r c i a l d e v a p o r d e agua, que a temperatura c o r p o r a l normal l l e g a h a s t a 47
m m
Hg íPH1Oe n
a i r e a l v e o l a r ) .Corno
l a p r e s i d n t o t a l en 105 a l v e o l o sno
puede elevarse amás de
l a p r e s i ó n a t m o s f & r i c a ,
este
v a l o r d e agua s o l o d i l a t a e l a i r e y trliluye t o d o slos
demás g a s e s e ne l
a i r e i n s p i r a d o . E lhumedecimiento d e l a i r e d i s m i n u y e l a p r e s i d n p a r c i a l d e O1 d e 159
M M
d e Hg en el a i r e atmosf8r-ico a 149 en el a i r e a l v e o l a r a l i g u a l que l a d e l Nz d e 597 a563
mm
d e Hg.P a r a que e l a i r e que se encuentt-a
en
un momento dado e n l o sSep 89
alveolos sea
totalmente sustituido, son necesarias
másd e
16respiraciones lo que resulta en una sustitución muy lenta del
aire alveolar, la cual tiene particular importancia para evitat-
cambios bruscos d e las consentraciones gaseosas en la sangre.
De
esta manera el mecanismo
d e
conti-o1 respiratorio(3)
es
mucho
másestable y ayuda a impedir aumentos y disminuciones
excesivas d e la oxigenacidn
de
1 0 5
tejidos
asi
comode la
concentracidn de
COZ
ademds del
Phtisular, cuando la respiracibn
se
interrumpe temporal
men
te.
El
oxiyeno es absorbido continuamente hacia
la
sangre d e
1 0 5pulmones, y penetra continuamente oxigeno nuevo en los alveolasi
desde
la
atmdsfera.
Cuanto
másrdpidamente
es
absorbido
el
oxigeno menor resulta su
concentracidn en los alveolos; por otra
parte, cuanto
másrápidamente es aportado oxigeno nuevo a
los
alveolos desde la atmosfera, mayor va siendo
suconcentración.
Por ello la concentracidn
d e
oxigeno en los alveolos depende en
primer lugar, de la rapidez de penetracidn
d e
oxígeno nuevo en
1.0s
pulmones gracias al proceso de ventilacidn.
La presidn parcial normal de
O =
alveolar
es
de
104 mmHg.
Si por algcin motivo, por ejemplo durante el ejercicio físico,
aumentan
105
requerimientos
de oxigeno
ypor tanto la absorción
anivel alveolar, la intensidad
de la ventilacidn debe aumentar
proporcionalmente para mantener una pr-esidn de
O =
normal en los
alveolos.
Si
por el contrario aumenta
la
ventilacidn sin
quese
modifique la absorción de
O=,
la presidn parcial d e oxígeno nunca
excederá los
149
mm
d e
Hg
si
el sujeto respira aire atmosférico,
pues este valor corresponde al contenido mdximo d e oxigeno
en
el
' a i r e humedecido.
En cuanto al dióxido
de carbono,
10s
dos
factores que determinan su concentración alveolar y su presidri
parcial son, en pr-imer lugar, el indice d e eliminación
del
gas de.
la sangre a los alveolos y en segundo lugar,
la
rapidez con que
e5
eliminado
d e
los alveolos por la ventilación.
QIFUSION
CIT
R W E BDE
L AMtlBR14
NA
REWI RAToRIQEsta difusidn marca la interfase entre
1 0 6
gases como
componentes del aire y
estos
mismos gases como consumibles
fisiológicos.
La unidad respiratoria de los pulmones está constitciida por
un bronquiolo
respiratorio, conductos
alveolares, atrio
Dvestibcilo y
saco alveolar
o
alveolos, de
1 0 5
cuales hay
aproximadamente 3CKI millones en
los
dos pulmones.
Sep 09
L a s p a r e d e s a l v e o l a r e s
son
muy d e l g a d a s yen
e l l a s hay una r e d c a s i c o n t i n u a d e c a p i l a r e s intercomunicados. De hecho e l v i e g o d e s a n g r ee n
l a pared a l v e o l a r se ha d e s c r i t o como una "capa" d e s a n g r e que f l u y e . En este momento los g a s e s a l v e o l a r e í!se encuentran e n e s t r e c h a proximidad con l a s a n g r e d e 105 c a p i l a r e s . En c o n s e c u e n c i a , e l i n t e r c a m b i o g a s e o s o
entre
a i r e alveolar- y l a 5angr.e pulmonar se produce a t r a v e s d e l a c membt-anas d e t o d a s e s t a s p o r c i o n e s t e i m i n a l e s d e 105 pulmones que cije denom Nina membrana r e s p i r a t o r i a o p u 1.monar.C N a ve
En l a f i g u r a
se
muestra u n esquema d e l a s c a p a s que c o n s t i t u y e n l a membrana r e s p i r a t o r i a , q u e aunque son muchasno
graban e l ancho t o t a l d e l a membrana e nmas
d e 0.5 micra%.L.as c a p a s
son
l a s s i y u i e n t e í :1 ) Capa d e l i q u i d o que r e v i s t e e l a l v e o l o y c o n t i e n e una mezcla d e f o s f o l i p i d o s ,
y
q i i i z a o t r a s s u s t a n c i a s , q u e disminuyen l a t e n s i o n s u p e r f i c i a l d e l l i q u i d o a l v e o l a r .2 ) E l e p i t e l i o a l v e o l a t . c o n s t i t u i d o por c e l u l a s e p i t e l i a l e s muy d e l g a d a s .
3 ) Una membrana b a s a l e p i t e l i a l
4 ) Un e s p a c i o i n t e r s t i c i a l muy d e l g a d o entre e l e p i t e l i o
5 ) Membrana b a s a l c a p i l a r que e n muchos l u g a r e s
se
f u s i o n a6) La membrana e n d o t e l i a l c a p i l a r .
E s t u d i o s h i s t o l d g i c o s demuestran que l a s u p e r f i c i e t o t a l d e
l a
membt-ana r e s p i r a t o r i aes
d e apr-oeimadamente 70 m" e nun
a d u l t o normal. P o ro t r a
p a r t e l a c a n t i d a d t o t a l d e s a n g r e que e s t á p r e s e n t e e n los c a p i l a r e s pulmonarese n
un momento dadoes
d e 60a
140 m l .a l v e o l a r y l a membrana c a p i l a r .
con l a membrana b a s a l d e l e p i t e l i o
S i pensamos
en
los 140 m l d e s a n g r e e s p a r c i d o e n una s u p e r f i c i e d e 7 0mz
se v u e l v eevidente
l a r a p i d e zcon
q u ese
e f e c t u a e l i n t e r c a m b i o gaseoso.
c
I
L
r
h
r
ic
r
r
i
L
f
c
f
i
c
c
c
r
r
riii
L
P
I
L
[:
f
r
._
Sep 89
E l di6mett.o m e d i o d e 1 0 5 c a p i l a r e s p u l m o n a r e s es d e unas 8 micras,
i o
q u e o b l i g a q u e 105 g l o b u l a s rojos t e n g a n q u e d e f o r m a r s e pat-a c i r c u l a r p o r ellos. D e e s t a manera l a membrana d e l a c é l u l a q u e d a e n e s t r e c h ocontacto
c o n l a p a r e d d e l c a p i l a v e v i t a n d o q u e los g a s e s t e n g a n q u e a t r a v e s a r e l p l a s m a a l d i f u n d i r e n t r e e l a l v e o l o y e l h e m a t i e .L a c a p a c i d a d g l o b a l d e
l a
membrana r e s p i r a t o r i a p a r a i n t e r c a m b i a r g a s e n t r e a l v e o l o s y s a n g r e p u l m o n a r p u e d e e x p r e s a r s e e n terminos d e c a p a c i d a d d e d i f u s i ó n , q u ese
d e f i n ecomo e l v o l u m e n d e un g a s q u e d i f u n d i r á a
t r a v é s
d e una membrana c a d a m i n u t o p a r a un g r a d i e n t e d e p r e s i ó n d e 1 mm d e Hg.En e l v a r d n a d u l t o m e d i o l a c a p a c i d a d d e d i f u s i d n p a r a e l o x i y e n o
e n
r e p o s oes
d e a p r o x i m a d a m e n t e 21 m l i m i n . La d i f e r e n c i a m e d i a de p r e s i ó n d e o x i g e n o a t r a v é s d e l a membrana d u r a n t e l a r e s p i r a c i d n t r a n q u i l a es d e a p r o x i m a d a m e n t ei l
mm d e Hg, l o q u e n o s d a un t o t a l d e 230 m1 d e o x i y e n o q u e a t r a v i e s a l a membrana c a d a m i n u t o . Este v a l o r a su v e z e q u i v a l ea
l a r a p i d e zcon
q u e e l o r g a n i s m o u t i l i z a e l g a s . D u r a n t e e l e j e r c i c i ointenso
CJ c u a l q u i e r a c t i v i d a d q u e a u m e n t e l a a c t i v i d a d p u l m o n a r , l a c a p a c i d a d d e d i f u s i ó n aumenta h a s t a 65 m l i m i n q u ees
a p r o x i m a d a m e n t e e l t r i p l e d el a
c a p a c i d a de n
r e p o s o .Este
i n c r e m e n t o es c a u s a d o p o r l a a p e r t u r a d e c a p i l a r e s q u e ante-; e s t a b a n c e r r a d o s y además p o r l a d i l a t a c i ó n d eestos
e i n c l u s o d elos
q u e y a e s t a b a n a b i e r t o s , c o n l o q u e aumenta c o n s i d e r a b l e m e n t ee l B r e a t o t a l d e d i f u s i ó n .
En c u a n t o a l
COZ,
este
d i f u n d ea
trav8s d e l a membrana t a n r l p i d a m e n t e , q u e su p r e s i c i nen
s a n g r e p u l m o n a r no e5 muy d i f e r e n t e d e l a q u e t i e n een
los alveolos, y c o nlas
t é c n i c a sd i s p o n i b l e s , e s t a d i f e r e n c i a
es
d e m a s i a d o p e q u e ñ a p a r aser'
m e d i d a , l o q u e h a c e i m p o s i b l e un r e g i s t r o e x a c t o d e l a c a p a c i d a d d e d i f u s i ó n p a r a e lCOZ.
S i n embarqo, l a s m e d i c i o n e s d e d i f u s i ó n d e otros g a s e s han d e m o s t r a d o q u e l a c a p a c i d a d d e d i f u s i ó n v a r i a e n r e l a c i d n d i r e c t a d e l c o e f i c i e n t e d e d i f u s i d n . Como e l c o e f i c i e n t e d e d i f u s i c i n d e l CO, es 20 veces m a y o r q u e el d e l 02, n oes
d e l t o d o i l d g i c o a d m i t i r una c a p a c i d a d d e d i f u s i d n pat-a e l d i ó x i d o d e c a r b o n o d e 400 a 450 ml/min e n r e p o s o , y una d e h a s t a1300 ml/min d u r a n t e a c t i v i d a d f l s i c a i n t e n s a .
L a c a p a c i d a d d e d i f u n d i r o x i g e n o p u e d e estimarse m i d i e n d o l a p r e s i ó n p a r c i a l d e o:tigeno; :la p r e s i ó n d e o x i g e n o e n
l a
s a n g r e d el o s c a p i l a r e s p u l m o n a r e s y l a i n t e n s i d a d d e u t i l i z a c i ó n d e o x í g e n o . P o r su p a r t e l a d e t e r m i n a c i d n d e l a PO2 e n l a s a n g r e
c a p i l a r p u l m o n a r es t a n d i f i c i l e i m p r e c i s a q u e n o
e5
p r á c t i c o m e d i r l a c a p a c i d a d d e d i f u s d n d e l o x i g e n o p o r este p r o c e d i m i e n t o d i recto,
e x c e p t oen
es t u d i os e x p e r i m e n t a 1es.
Sep 89
TRWSPORTX
DE
O W E 6E N
TRODEL
QROWISrW
Una vez que e l ocigeno ha d i f u n d i d a de l o s a l v e o l o s a l a sangre pulmonat., es t Pansportado p r i n c i p a l m e n t e en comb i n a c i d n con l a hemoglobina h a s t a i o 5 c a p i l a r e s t i s u l a r e s donde e5
:L ibevado p a r a set- usado p o r l a s c é l u l a s .
La hemoglobina de 105 g i o b u i o s r o j o s p e r m i t e t r a n s p o r t a r - de .-Li a
10O
veces mas oxigeno d e l que s e r i a p o s i b l e t r a n s p o r t a r simplemente d i s u e l t o en e l agua de l a sangre.-7
.
Como desecho de l a f i s i o l o g i a t i s u l a r , s e produce COX, e l c u a l es tomado d e l e s p a c i o i n t e r s t i c i a l p o r e l t o r t - e n t e sanguineo
y t r a n s p o r t a d o h a s t a
los
pulmones p a r a s e r e>:pulsado d e l organismo. De manera s i m i l a r - a l oxígeno, e l d i ó x i d o de carbono s e combina con s u s t a n c i a s q i m i c a s enla
sangre que aumentan l a f a c i l i d a d p a r a su t r a n s p o r t e delE
a Xi veces.Antes mencionamos que. e l oeigeno se m e t a b o l i z a en e l i n t e r i o r de l a 5 c & l u l a s , l a p r e s i d n de d i ó x i d o de carbono aumenta a
un
valot. a l t o , que l o hece d i f u n d i r - h a c i a 105 c a p i l a r e s t i s y l a r e s , donde es menor. De i g u a l manera s a l e e l COZ h a c i alos
a l v e o l o s porque en e s t o s l a PCO=
es
muy b a j a . Veamos e s t o con un poco mas de d e t a l l e .La PCO= de l a sangre venos8 que l l e g a a i o 5 c a p i i a r e §
solo
"es de 40 mm de Hg, porque una g r a n c a n t i d a d d e l o x i q e n o ha s i d o ' e l i m i n a d a de e s t a sangre a SU paso p o r e l oiganiemo. La p r e s i d n de O= en l o s a l v e o l o s es de 164 mm de Hg, dando un g r a d i e n t e de ' p r e s i d n de 64 mm de Hg p a r a l a d i f u s i ó n de oxigeno. Luego ' e n t o n c e s , d i f u n d e b a s t a n t e m6s oxigeno h a c i a e l c a p i l a r pulmarlar
que en d i r e c c i ó n opuesta.
E l g r a d i e n t e medio de p r e s i b n p a r a d i f u s i ó n d e l oxigeno a t ~ a v e s d e 105 c a p i l a r e s pulmonares d u r a n t e l a r e s p i r a c i ó n normal ' e s de aproximadamente 11 mm de Hg. E s t e es un promedio i n t e g r a l ' e n e l tiempo y no simplemente l a d i f e r e n c i a de 64 mm de Hg e n t r e e l o r i g e n de l o s c a p i l a r e s y e l f i n a l de estos, ya que l a d i f e r e n c i a de p r e s i ó n i n i c i a l d u r a una f r a c c i d n d e l tiempo de t r a n s i t o en l o s c a p i l a r e s pulmonares m i e n t r a s que e l g r a d i e n t e es más p e r s i s t e n t e .
Es i m p o r t a n t e a n o t a r que d u r a n t e e l f l u j o sanguineo pulmonat. mormal l a sangre c a s i se ha s a t u r a d o t o t a l m e n t e de o x i q e n o 'despues de haber pasado a t r a v 6 s de
solo
un t e r c i o de La l o n g i t u d ' d e l c a p i l a r y enlos
I i l t i m o s dos t e r c i o s de SLI t r a n s i t o e n t r a m u y ' p o c o o x i g e n o a d i c i o n a l a l a sangre. En resumen, l a sangre'permanece en 105 pulmones un tiempo t r e s veces mayor d e l
' n e c e s a r i o p a r a onigenarse, hecho que c o n s t i t u y e un f a c t o r de ' s e g u r i d a d de a l t a e f i c i e n c i a que pet-mite c o n f i a r plenamente en :c:jue l a sangre que d e j a 105 c a p i l a r e s pulmonares e s t a t o t a l m e n t e
Sep 89
s a t u r a d a aQn c u a n d o t e n g a un t i e m p o muy corto d e e x p o s i c i ó n ,
como
c u a n d ose
somete
a l o r g a n i s m o a a c t i v i d a d f i s i c a i n t e n s a .Cuando l a s a n g r e s a l e d e
las
c a p i l a r e s p u l m o n a r e s t i e n e unaPO2
a p r o x i m a d a d e 104mm
d e Hg aunque l aPOz
e n p r o m e d i o e n t o d a l a s a n g r e a r t e r i a l es s o l o d e95
mm
d e Hg. E s t a d i f e r e n c i a esd e b i d a a l a c o n t r i b u c i ó n d e l a s a n g r e n o o x i g e n a d a q u e f l u y e p o r
l a
c i r c u l a c i ó n b r o n q u i a l . S i n e m b a r g o d e b i d o a q u e l a a f i n i d a dd e c o m b i n a c i ó n d e l a h e m o g l o b i n a y e l o x í g e n o n o
es
d e l t o d o : L i n e a l , e s t a d i f e r e n c i a e nPOz
l i g e r a m e n t e c o n s i d e r a b l e , +o10 r e p r e s e n t a un 1% d e t-edctcción d el a
c o n c e n t r a c i ó n d e o x i g e n oen
prtirmedio e n t o d a l a s a n g r e a r t e r i a l .L a p r e s i ó n d e O2 e n e l l i q u i d o i n t e r s t i c i a l , aunque muy v a r i a b l e , es e n p r o m e d i o d e u n o s 4 0 mm d e Hg,
en
t a n t o q u e l a d e l a s a n g r e a r t e r i a l q u e l l e g a a l a s c a p i l a r e s , e5 d e h a s t a 93mm
d e Hg.Por
t a n t o l a d i f e r e n c i a d e 55mm
d e Hg c a u s a una d i f u s i ó nr d p i d a d e o x í g e n o h a c i a los t e j i d o 5 d e manera q u e l a p r e s i b n de
0%
e n 105 c a p i l a r e s d i m i n u y e h a s t a a l c a n z a rlos
4C1 mm d e Hg d e1 0 5 l i q u i d o s t ' i s ~ i l a r e s .
S i aumenta e l f l u j o s a n g u i n e o
a
travios d e d e t e r m i n a d o t e j i d o ,se
t r a n s p o r t a r á mayor c a n t i d a d d e o x í g e n o h a c i aesa
á r e ae n
un c i e r t o p e r i o d o d e t i e m p o y c o n s e c u e n t e m e n t e a u m e n t a r & l a p r e s i ó n p a r r i a l d e Oa t i s u l a r , h a s t a n omas
d e 95 mm d e Hg, q u ees
l aPOr
e n l a s a n g r e a r t e r i a l . S i p o r o t r a p a r t e l a s c é l u l a s u t i l i z a n una m a y o r c a n t i d a d d e o x i g e n o d e l a normal, l a p r e s i ó ndi? 0%
en e l i n t e r s t i c i o d i s m i n u i r & .E l h e c h o d e q u e el o x í g e n o
es
u t i l i z a d o c o n s t a n t e m e n t e p o r l a s c é l u l a s , hace q u e l a PO2 i n t r a c e l u l a r sea menor q u el a
POzen
e l l i q u i d o i n t e r s t i c i a l . S i n e m b a r g o , d e b i d o a l a g r a n r a p i d e zd e
d i f u s i ó n d e l o x i g e n oa
través d e l a membrana c e l u l a r , l a p r e s i b nen
l a c é l u l a t i e n d ea
a c e r c a r s ea
l a p r e s i ó n f u e r a d e , e l l a . F o r o t r a p a r t e h a y una d i s t a n c i a c o n s i d e r a b l e e n t r e los c a p i l a r e s y l a s u p e r f i c i e d e l a c é l u l a . P o r l o q u e l a POZ i n t r a c e l u l a r n o r m a l v a r i a e n t r e v a l o r e s t a n d i s t i n t o s como 5 a 60mm
d e Hg; p e r oen
p r o m e d i o p o r ' m e d i c i o n e s e x p e r i m e n t a l e sse
s a b e qué? es d e 23 mm d e Hg. Como una p r e s i ó n d e o x S g e n o d e 3 mm d e Hges s u f i c i e n t e p a r a m a n t e n e r p l e n a m e n t e 105 p r o c e s a s m e t a b ó l i c o s d e l a s c B l u l a s ; i n c l u s o una p r e s i ó n d e
0s
t a n b a j a como e s t a esa d e c u a d a y p r e s e n t a un f a c t o r d e s e g u r i d a d b a s t a n t e a m p l i o .
d e n t r o d e l a celcila c o n s t a n t e m e n t e se f o r m a n g r a n d e s c a n t i d a d e s d e COZ pot- l o q u e l a p r e s i ó n i n t r a c e l u l a r t i e n d e
a
aumentar.
Qunando a esto l a f a c i l i d a d d e d i f u s i ó n d e l CO= (Xi veces mayor a l a d e l O=) h a c e q u e p a s e r á p i d a m e n t e d e l a 5 c 8 l u l a E ; a l i n t e r s t i c i o y d e a l l i a 105 c a p i l a r e s t i s u l a r e s . Unavez
q u e l a s a n g r e l l e g a a los c a p i l a r e s a l v e o l a r e s l a p r e s i ó n d e d i ó x i d o d e c a r b o n o e nl a
s a n g r ees
mayor q u e e n 10s a l v e o l o s y esto j u n t oSep 89
a l a r a p i d e z de d i f u s i d n d e l
COS
ayuda a l a s a l i d a de e s t e gas d e l organismo.HEm)
GLDBIM
COMOT RllNBPaR
TCIDOREn c o n d i c i o n e s normales e l 97% d e l o x i g e n o e5 t r a n s p o r t a d o en e l t o r r e n t e sanguineo en c o n v i n a c i d n con l a hemoglobina y e l 3% r e s t a n t e e s t a d i s u e l t o en e l plasma sanguineo y l i q u i d o s c:elulares.
S i una persona r e s p i r a a i r e con una a l t a c o n c e n t r a c i ó n de oxigeno y p o r
lo
t a n t o una a l t a FOZ, podr
i a t r a ns
p o r t a r t a n t o o x i g e n o en s o l u c i d n como en combinacidn con l a hemoglobina. S i n embargo en c o n d i c i o n e s normales p r a c t i c a m e n t e todo e l 02 v i a j a enl a hemoglobina.
E l oxigeno se c o n v i n a con l a hemoglobina de t a l manera que cuando l a POa! es a l t a l a m o l e c u l a de o x i g e n o se une a l a d e hemoglobina y cuando l a POz
e5
b a j a e lOz
se l i b e r a de l a hemoglobina.En una persona normal se t i e n e n 15 gt- de hemoglobina p o r
cada 1C)O m l , de sangre y cada gramo de hemoglobina puede
c o n v i n a r s e con un máximo de 1.34 m l de oxigeno. F o r l o t a n t o l a hemoglobina de 100 m l de sangre puede t r a n s p o r t a r h a s t a 30 m l en s a n g r e s a t u r a d a a l Y2%, e5 más o menos de 19.4 m l ; p e r o hay o t r a p e r d i d a más a l a t r a v e s a r l o s c a p i l a r e s t i s u l a r e s y se reduce a
1 4 . 4 m l .
En r'eposo y en c o n d i c i o n e s normales cada 100 m l de sangre t r a n s p o r t a n unos 5 m l de oxigeno, y e l g a s t o c a r d i a c 0 normal eci d e
3000
ml/min p o rlo
que l a c a n t i d a d normal de oxigeno ; t r a n s p o r t a d a es de 230 m l l m i n . Como e5 de e s p e r a r s e e s t a , i n t e n s i d a d puede aumentar h a s t a 15 o i c l u s o 20 veces ens i t u a c i o n e s de a l t o r e q u e r i m i e n t o de
Oz
p o r e l organismo.Debido a l s i s t e m a e n z i m e t i c o r e s p i r a t o r i o de l a s c e l u l a s con una PO= i n t r a c e l u l a r mayor de 3 a 5 mm de Hg es n e c e s a r i a p a r a que l a d i s p o n i b i l i d a d
de
o x i g e n o no c o n s t i t u y aun
f a c t o r -l i m i t a n t e de l a i n t e n s i d a d de l a s r e a c c i o n e s quimicas.
En l o que r e s p e c t a a l GO, e s t e sctele poder set- transpor-tado ' c o n mayor f a c i l i d a d que e l o x i g e n o y en mayor c a n t i d a d . Por o t r a ' p a r t e la c o n c e n t r a c i d n de
COZ
t i e n e una e s t r e c h a r e l a c i ó n con e l e q u i l i b r i o á c i d o b A s i c o de los l i q u i d a s o r g á n i c o s . E n c:ondiciones de reposo normales se t r a n s p o t - t a n delos
t e j i d o s a 105 pulmones 4 m l de d i b x i d o de carbono p o r cada100
m l de sang r e .A l i n i c i a r s e e l t r a n s p o r t e de COZ e s t e s a l e de l a s c e l u l a s
(FAVCIN LTD. Pag. 12
i
Í
-r
c
f
c
r
c
c
c
c
c
c
c
c
c
L_
r
i
L
r
I L
r
i
r
L
Sep 89
en forma gaseosa y en muy pequeño grado en forma de b i c a r b o n a t o , porque l a membrana c e l u l a r es menos permeable a e s t e u l t i m o que a l gas d i s u e l t o .
E.il(*
A l e n t r a r en l o s c a p i l a r e s se produce una r e a c c i d n que puede d e s c r i b i r s e de l a s i g u i e n t e forma:
Una pequeña p o r c i d n d e l d i ó x i d o de carbono
se
t r a n s p o r t a en forma d i s u e l t a h a c i a 105 pulmones, aproximadamente 0.3m 1 / 1 0 0
m l de sangre, l o que corresponde aproximadamente a un 7% de t o d o e l gas t r a n s p o r t a d o .E3 d i ó x i d o de carbono d i s u e l t o en l a sangre r e a c c i o n a en e l agua p a r a f o r m a r á c i d o c a r b d n i c o e s t a r e a c c i d n se p r o d u c i r í a demasiado lentamente s i no f u e r a p o r una enzima d e n t r o de l o s g l o b u l o s r o j o s que
se
l l a m a a n h i d r a s a c a r b d n i c a que c a t a l i z a l a t-eacción e n t r e e l d i d x i d o de carbono y e l agua, m u l t i p l i c a n d osu
r a p i d e z unas 501:)O veces. La r e a c c i d n t i e n e l u g a r t a n rápidamente en 105 g l o b u l o s r o j o s qua! a l c a n z a un e q u i l i b r i o c a s i completo en una f t - a c c i d n de segundo, e s t o p e r m i t e que enormes c a n t i d a d e s de dicj>:ido de carbono d e .
los
t e j i d o s r e a c c i o n e n con e l agua d e l g l o b c t l ~ r o j o i n c l u s o a n t e s que l a sangre l o s abandone.En o t r a pequeña f r a c c i d n de segundo e l á c i d o c a r b d n i c o formado
en
los
g l o b u l o s r o j o s se d i s o c i a en i o n e s de hidrcigeno y:tones de b i c a r b o n a t o l a mayot- p a r t e de l o s i o n e s de h i d r ó g e n o se combina entonces con l a hemoglobina de l o s g l o b u l o s r o j o s porque e s t a s u b s t a n c i a e5 un amortiguador- a c i d o b á s i c o p o t e n t e . a SLI v e z , muchos iones de b i c a r b o n a t o d i f u n d e n h a c i a e l plasma en t a n t o que l o s i o n e s de c l o r u r o pasan a l o s g l o b u l o s r o j o s p a r a ocupar SCI
lugat,. A s i pues, e l c o n t e n i d o de c l o r u r o de l o s g l d b u l o s r o j o s venosos e5 mayor que e l de?
los
g l r j b r r l o s en l a sangre a r t e r i a l , fendmeno conocido como desplazamiento o desviacicjn de c l o r u r o .A l a combinacidn r e v e r s i b l e d e l d i ó x i d o de carbono con agua en l o s glcjbcilos r o j o s , p o r i n f l u e n c i a de l a a n h i d r a s a c a r b d n i c a ,
Sep 89
l e c o r r e s p o n d e e l 70% d e t o d o e l d i d > : i d o d e c a r b o n o t r a n s p o r t a d o
d e los 'GeJldOS a los p u l m o n e s ,
este
m e d i o d e t r a n s p o r t ees
e l mds i m p o r t a n t e d e t o d o s .E l á c i d o c a r b d n i c o f o r m a d o c u a n d o e l d i ó x i d o d e c a r b o n o p e n e t r a e n l a s a n g r e a n i v e l d e los t e j i d o s d i s m i n u y e e l Ph d e l a s a n g r e p o r f o r t u n a , l a r e a c c i ó n d e este A c i d o c o n los a m o r t i g u a d o r e s d e l a s a n g r e i m p i d e q u e l a c o n c e n t r a c i d n d e iones h i d r d g e n o se e l e v e mucho. D e o r d i n a r i o l a s a n g r e a r t e r i a l t i e n e Fh d e a p r o x i m a d a m e n t e 7.40; c u a n d o l a s a n g r e a d q u i e r e d i d x i d o d e c a r b o n o e n los t e j i d o s , e l Ph c a e h a s t a a p r o e i m a d a m e n t e 7.36. O c u r r e a l a i n v e r s a c u a n d o
se
l i b e r a d i d x i d o d e c a r b o n o d e l a s a n g r e e n los p u l m o n e s ; e l Phse
e l e v a n u e v a m e n t e h a s t a el v a l o r d e l a s a n g r e a r t e r i a l .E l m e t a b o l i s m o not.mal c o n t i n u a m e n t e pr-odcice á c i d o s . A pesat. d e l a a d i c i d n d e a p r o x i m a d a m e n t e 20,5)00 mmolde A c i d o c a r b d n i c o y E30 mmol d e d c i d o s n o v d l a t i l e s
a
los l i q u i d o s c o r p o r a l e s d i a r i a m e n t e , l a c o n c e n t r a c i b n d e l ion h i d r d g e n o l i b r e e n estos l i q u i d o s p e r m a n e c e d e n t r o d e limites r e d u c i d o s .E l pH d e l l i q u i d o e x t r a c e l u l a r e s t a n o r m a l m e n t e entre 7.33 y 7.45 ( i o n h i d r o g e n o 35
a
45 nmol p o r l i t r o ) . E l pH d e l l í q u i d o i n t r a c e l u l a r n o p u e d e set' d e t e r m i n a d o ' c o n p r e s i c i d n , pet-o la m a y o r i a d e 105 m é t o d o s s u g i e r e nun
p r o m e d i o d e pH i n t r a c e l u l a r d e 6.9.
P a r e c eser
q u e l a c o n c e n t r a c i ó n d e l i o n h i d r o g e n o v a r í aentre los o r g a n e l o s i n t r a c e l u l a r e s y e n e l c i t o p l a s m a .
Aunqiie l a c o n c e n t r a c i b n d e l i o n h i d r 6 g e n o l i b r e e n
los
1 i q u i d o s c o r p o r a l e s es e x c e s i v a m e n t e b a j o , los p r o t o n e s son t a n n e g a t i v o s q u e u n o s m i n u t o s d e c a m b i o
e n
l a c o n c e n t r a c i ó n i n f l u y e s i g n i g i c a t i v a m e n t e e n l a s reacciones e n z i m a t i c a s y e n p r o c e s o s f i s i o l b y i c o s .La
d e f e n s a i n m e d i a t a c o n t r a c a m b i o s d e s f a v o r a b l e se n
e l pH es p r o p o r c i o n a d o p o rlos
a m o r t i g u a d o r e slos
c u a l e sp u e d e n tomar o l i b e r a r p r o t o n e s i n s t a n t a n e a m e n t e e n r e s p u e s t a a
r e g u l a r i z a c i 6 n d e l pH d e p e n t j e f u n d a m e n t a l m e n t e d e
los
p u l m o n e s y10% r i ñ o n e s .
c a m b i o s e n l a a c i d e z d e los l l q c i i d o s c o r p o r a l e s . L a
E l p r i n c i p a l á c i d o p r o d u c t o d e l m e t a b o l i s m o es e l d i o x i d o d e
c o n c e n t r a c i ó n n o r m a l d e l COZ e n los l f q u i d o s c o r p o r a l e s p e r m a n e c e n e n 1.2 mmol p o r l t t r o
(PCO2
40 mmhg) p o r los pulmones;a e s t a c o n c e n t r a c i d n l a e x c r e c i c j n p u l m o n a r i g u a l a a l a p r o d c t c c i d n m e t a b b l i c a . Aunque e1
COZ
r e a c c i o n a con e l a g u a y a m o r t i g u a d o r e sc o r p o r a l e s d u r a n t e SLI t r a n s p o r t e d e l a s c é l u l a s a l a l v e o l o p u l m o n a r , n o se dan c a m b i o s n e t o s e n l a c o m p o s i c i ó n d e l o s 1 , i q u i d o s c o r p o r a l e s , y a q u e e l COZ e l : c r e t a d o p o r los p u l m o n e s es c a r b o n o , e q u i v e l e n t e a Ctcido cat.b6nico p o t e n c i a l . L a
csp
89directamente equivalente al COZ producido por las cdlulas.
Cuando es producido un dcido no voldtil por el metabolismo, los
protones son
removidos instantaneamente
de los
iiquidos
corporales al reaccionar con amortiguadores.
En
el liquido
extracelular el bicarbonato
(HC0.3)
,es
convertido en agua y COZ,
el
cual
es
excretado a traves de
105
pulmones.
Aunque estos mecanismos efectivamente minimizan cambios en
la acidez, destruyen el HC03 y gasta la capacidad amortiguadora
celulat..
La capacidad d e amortiguadores total en los liquidos
cot-porales
es
de aproximadamente
15 meq
por kg d e peso corporal.
A s i ,
el indice de produccidn normal
d e
dcidos no voldtiles seria
sufuciente
para
depletar
los
amortiguadores
corporales
completamente en
IC)a
2C)dias, y esto
nose da debido
a
la sin
igual habilidad
del riñón de eliminar protones del cuerpo
por
sci
secreción en
la
orina, d e esta forma
se regenera el. HCO3 y la
capacidad amortiguadora celular.
La principal fuente
d e
dcidos no voldtiles parece ser el del
metabolismo de la metionina
yla cistina de 'las
proteínas de
leidieta, las cuales producen ácido sulfltrico. Fuentes adicionales
incluyen la combustidn incompleta
de grasas y carbohidratos, los
cuales
producen
dcidos
orgdnicos;
el
metabolismo
de
nucleoproteinas
1 0 5cuales producen ácido Cirico orgánico$
yel
metabolismo del fosforo orgánico, el cual libera protones y
,
fosfatos inorgdnicos.
La
dieta
normalmente
nocontiene
carvtidades signif
icativas d e dcidos
odlcalis pieformados, pero
puede estar presente cantidades sigif
icativas de
,ácido potencial.
(un exceso d e ácidos catibnicos, como
la
lisina).
La principal funcibn del riñón en el metabolismo ácido-base
es
la
d e
retencidn del bicarbonato existente y la generación de
nuevo bicarbonato para reemplazar aquel usado para amortiguar los
Acidos no volátiles.
El
bicarbonato
se
reabsorbe en ambos
segmentos pro:.:imal y
distal
por la excrecidn de protones hacia el
:l
iqui.do tubular.
La concentiación
del
HC03 en el liquido
'extracelular
es
en efecto, establecido por esto proceso.
Si el
tic03
plasmdtico
seeleva de manera que la carga filtrada exceda
la capacidad
d e
reabsorci6n renal,
el HC03 sera excretado
~
rápidamente y
el
HC03
,plasmdtico
normal
serd restaurado
rap
idamen
te.
El HCO3 nuevo
es
generado por la secreción d e
p
ra
tones junto a
amo irt
iguadores uri
na
t-ios.
Normalmente, un
:tercio
es
conjugado con fosfato convirtiendo el
HF'04
a HZFO4,
el.resto junto a la amonia.
La cantidad
d e
ácido libre el cual
,puede
ser excretado en la ot-ina
es insignificante, inclusive
enu n pH
d e
orina minimo d e
4 . 8.
Sin embar-go, la acidificacidn de
' l a orina es escencial para
la
conjugación
de ácidos a loa
.fosfatos
y amonio. Cambios en
el
pH carporal produce respuesta
regulatoria por pat-te
del
riñón. La acidosis produce
o
estimula
la secreción renal del ion hidrogeno.
La produccidn
d eamonio
P
L
r
-
PI
r
i
P
i
c
i
r
i
F
L
f
i
r
t
r
c
c
c:
[:
c
c
r
L
sep
a9~ i n c r e m e n t a y
m a s
p r o t o n e s p u e d e n ser e ~ c r e t a d o s como a m o n i a c o .En l a a c i d o s i s e x t r e m a , l a p r o d u c c i ó n d e a m o n i o p u e d e i n c r e m e n t a r c e d i e z veces o
mas
p o r a r t - i b a d e l i n d i c e n o r m a l d e 40a 50 meq p o r d i d . E l í n d i c e d e r e a b s o r c i ó n d e HC03 y d e a q u i d e l
HC0.3 p l a s r n á t i c o es d e t e r m i n a d o e n p a r t e , p o r l a c o n c e n t r a c i ó n d e l COL. Así l a h i p e r c a p n i a e s t i m u l a l a r e a b s o r c i ó n r e n a l d e l HC03 y e l e v a e l HC03 p l a s m á t i c o , p r e s u m i b l e m e n t e p o r q u e l a i n c r e m e n t a d a c o n c e n t r a c i ó n d e l d c i d o c a r b ó n i c o en l a s c e l u l a s t u b u l a r e s aumenta l a s e c t - e c i ó n r e n a l d e l i o n h i d r ó g e n o .
L.a h i p e r c a p n e a p r o d u c e e l e f e c t o c o n t r a r i o . La r-espue5ta r e s p i r a t o r i a a los c a m b i o s d e l pH s a n g u i n e 0 es c a s i i n s t a n t a n e o .
L a
a c i d o s i sestimula
y l a a l c a l o s i s d e p r i m e l a v e n t i l a c ’ i ó n . E l c e n t r o r e s p i r a t o r i o e n l a m e d u l a pat.ece r e s p o n d e r a un pHi n t e r m e d i o e n t r e e l d e l a s a n g r a y e l l i q u i d o c e r e b r o e s p i n a l .
AC
X
DOS
IS HETABDL1 CCI:1.a a c i d o s i s m e t a b ó l i c a
se
p r o d u c e p o r uno d e 105tres
1
-
I n c r e m e n t a d a p r o d u c c i ó n d e á c i d o sno
v o l á t i l e s . 2-
D i s m i n u c i ó n d e l a e x c r e c i ó n 6 c i d a d e 1 0 5 r i ñ o n e s .3
-
F o r p e r d i d a d e á l c a l i s .E n c o n t r a m o s q u e h a y un d e c r e m e n t o
e n
l a PCOZ d e a p r o x i m a d a m e n t e 1 m l d e Hg p o r c a d a d e c r e m e n t o d e un m l pot’ l i t r oe n e l b i c a r b o n a t o p l a s m á t i c o . s i g u i e n t e s mecanismos:
Cuando l a f u n c i ó n r e n a l es n o r m a l , l a escreción n e t a d e á c i d o
se
i n c r e m e n t a r a p i d a m e n t e e n r e s p u e ~ > t a a l a a c i d o s i s m e t a b a l i c a . La e l e v a c i ó n i n i c i a l se d e b e a un i n c t - e m e n t oe n
l ac o n j u g a c i ó n d e l f o s f a t o u r i n a r i o a m e d i d a q u e e l pH u r i n a r i o d i s m i n u y e p o r d e b a j o d e 5 . 2 . DespirOs d e v a r i o s d i a s l a p r o d u c c i ó n d e a m o n i o p o r
lo5
r i ñ o n e sse
i n c r e m e n t a yse t o m a
c u a n t i t a t i v a m e n t e e n e l m e c a n i s m omas
i m p o r t a n t e p a r a i a e x c r e c ’ i ó n d e l exceso d e p i - o t o n e s .La causa
mas
comün d e l a a c i d o s i s m e t a b ó l i c a a g u d a se d e b ea l i n c r e m e n t o d e l a p r o d u c c i d n d e á c i d o s n o v o l á t i l e s . En l a c : : e t o a c i d o s i s diabetics los á c i d o s , 105 d c i d o s a c e t i c 0 5 y t3
h i d r o x i b u t i r u c o s
se
p r o d u c e nmas
r d p i d a m e n t e d e 1 0 5 q u e p u e d e n!6et’\ m e t a b o l i z a d o s . Pot-
eso
una c e t o a c i d o s i s s e v e r a se p u e d e d a re n a s o c i a c i ó n c o n un a i c : o h o l i s m o a g u d o o c r ó n i c o , una i n h a n i c i d n
o
vómitos r e p e t i t i v o s .E x i s t e t a m b i e n una a c i d o s i s l d c t i c a q u e c o r r e s p o n d e a una , a c i d o s i s m e t a b ó l i c a l a c u a l
se
d a e n forma s e c u n d a r i a a una ‘ i n s u f i c i e n c i a c i r c u l a t o r i a a g u d a s e v e r a y a una i n s u f i c i e n c i aSap 89
r e s p i r a t o r i a e n l a s c u a l e s hay b a j a p e r f u s i d n t i s u l a r y d e s a t u r a c i o n d e l o x i g e n o a r t e r i a l .
En
p a c i e n t e s que p r e s e n t a n lo a n t e r i o r , l a a c i d o s i s l á c t i c a p r o b a b l e m e n t ese
d e b e a ctn exceso e n l a p r o d u c c i ó n d e l a c t a t o p o rlos
t e j i d o s h i p d x i c o s y a l a d i s m i n u c i d n d e l a u t i l i z a c i d n p o r p a r t e d e l h i g a d o .La a c i d o s i s m e t a b d l i c a aguda puede p r e s e n t a r c e también p o r envenenamiento o p o r i n t o x i c a c i d n pot’ d r o g a s . Dentros d e
estos
a g e n t e s encontramos los s a l i s i l a t o s , e l m e t a n o l ,el
g l i c o lcitilene y e l metil a l c o h o l . Estos a g e n t e s son c o n v e r t i d o s e n metabol i t o s á c i d o s los c u a l e s actCtan como b l o q u e a d o r e s , m e t a b d l i c o s dando l u g a r a l a p r o d u c c i ó n d e una m e z c l a d e á o i d o s
or-gán icos enddgenos.
La enfermeda r e n a l es l a causa mas comiltn d e a c i d o s i s m e t a b d l i c a cr-dnica.
En
l a i n s u f i c i e n c i a r e n a l c r d n i c a e l p r i n c i p a l d e f e c t oes
l a d i s m i n u c i d nen
l a h a b i l i d a d d e e x c r e t a t . amonio, p e r o a l g u n o s p a c i e n t e s p r e s e n t a n d e s g a s t e d e b i c a r b o n a t o . L.a a c i d i f i c a c i d n d e l a o r i n a y l a f o r m a c i d n d e á c i d o s c o n j u g a d o s es normal.E l b i c a r b o n a t o p l a s m á t i c o t i e n d e a d i s m i n u i r p r o g r e s i v a m e n t e a medida que
l a
i n s u f i c i e n c i ar e n a l se
t o r n a mas s e v e r a , p e r o e l b i c a r b o n a t o p l a m á t i c ousirlmente
se e s t a b i l i z a en n i v e l e s d e 12 a l ü m m o l / l t .S e p i e n s a que los mecanismos d e e s t a b i l i z a c i b n son los s i g u i e n t e s :
1
-
La e s t i m u l a c i d n en l a e x c r e c i d n d e á c i d o .2 - La a m o r t i g u a c i ó n d e l a carga d e á c i d o m e t a b d l i c o d i a r i a pot- pat-te d e l c a r b o n a t o y f o s f a t o e n el. hueso.
L a a l c a l o s i s m e t a b d l i c a usualmente
se
p r e s e n t a pot’ un i n c r e m e n t oen
l a p é r d i d a d e á c i d o s d e l estdmago y d e l o s r i ñ o n e s . S i n embargo l a e x c r e c i d n d e b i c a r b o n a t o a c o n c e n t r a c i o n e s p l a s m á t i c a s e l e v a d a ses
g e n e r a l m e n t e t a n r á p i d a que l a a l c a l o s i s n o se mantendt-A a menos quel a
r e a b s o r c i ó n d e l b i c a r b o n a t o se aumente o que e l á l c a l i s continuamente s e a g e n e r a d oe n
un í n d i c e mayor.C l i n i c a m e n t e p a r a que se mantenga una a l c a l o s i s m e t a b o l i c a
se
d e b e a que haya una e s t i m u l a c i d ne n
l a r e a b s o r c i b n d e b i c a r b o n a t o p o r d e f i c i t d e volumen d e l c l o r u r o . Dur-ante l a d e p l e c i b n d e volumen, l a c o n s e r v a c i d n r e n a l d e l s o d i otoma
i m p o r t a n c i a s o b r e Ótros mecanismos h o m e o s t á t i c o s como s e r i a l a c o r r e c c i d n d e a l c a l o s i s , y a que en