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(1)

Sep 89

I:

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FCIVAN LTD.

r

J

Carlos Ivan Ha

Qonzllez

F.bil>n

ñrmendAriz Cdrdova

P . Q

(2)

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

105

analizadores

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

105

principios 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

se

comienza desde

el

mismo instante en que

el aire entra

en

contacto con el oryanismo

comenzando en

las vias respiratorias

y

siguiendo por

SLL

difusidn

a

través d e las membranas pulmonares

y

seguido

de

sit

transporte,

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

ya

m 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.

(3)

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__

Sap 89

FXSICA DE

L

FI

DIFUSIMV Y SOLUCX ON

M

WSF

S

Todos 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 e

un

g a s l a s m o l é c u l a s

se

mueven

en

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 embargo

e n

e l c o n t e n e d o r , o

en

una s o l u c i ó n si

tenemos

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 o

neto

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 . Esto

se

e x p l i c a

d 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 e

se 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 o

en

ambas d i r e c c j . o n e s , por l o que

se

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 cuando

chocan 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 l

a

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

(4)

-

r

r

'r

I

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L

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L

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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 r

lo

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 e

los

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 e

las

c u a l e s una p a t - t e

es 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 n

d 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 e

a

l a c o n t r i b u c i 6 n d e l

O = ,

a p r o x i m a d a m e n t e 160

mmHg.

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 n

t 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 s

se

m o v e r á n h a c i a e l a g u a y se

d 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 e

se

d i s u e l v á n

mas

y

más

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 a

e n t r a r

e n

l 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 s

a

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 gas

d 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 e

con

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 n

ejercen

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 o

solo

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 a

o

q u i m i c a m e n t e p o r

la5

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 mucho

más

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 r

otra

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 s

zonas entre

l a s que

se

: 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 e

realmente

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 a

menos

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 e

d i f u s i ó n .

(5)

I-

r

L

L

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L

t

c

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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

37

grados centigrados, por

lo

que

la

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

m4s

larga la distancia que deban recorrer las

moléculas para

su

difusión, 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,

S

es

l a

solubilidad del gas,

d

es la distancia de difusión y

MW

es

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 r

tanto,

el coeficiente d e difusión para un

gas

determinado

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 5

siguientes:

Ox

igeno

i

.

i ) i i

Dibxido

d e

carbono

2Ci. 30

Monóxido de carbono

OO. 81

Ni

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 s

FCIVAN LTD. Pag.5

(6)

~

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ii

r-

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-

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 s

es

l a i n t e n s i d a d

con'

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 r

l o

t a n t o l a d i f u s i d n d e gases

a

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 a

en

: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 e

m m

d e Hg y cada una

suma

740 mm Hg,

los

t i t u l o s

d e l a s columnas son

los

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 o

t 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 a

los

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 seco

se 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-go

e n

c u a n t o e n t r a a l a s

v i a s

r e s p i r a t o r i a s y

se

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 s

mucosas,

l a

c 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 íPH1O

e 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 s

no

puede elevarse a

más 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 s

los

demás g a s e s e n

e l

a i r e i n s p i r a d o . E l

humedecimiento 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 a

563

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 s

(7)

Sep 89

alveolos sea

totalmente sustituido, son necesarias

más

d e

16

respiraciones 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

más

estable y ayuda a impedir aumentos y disminuciones

excesivas d e la oxigenacidn

de

1 0 5

tejidos

asi

como

de la

concentracidn de

COZ

ademds del

Ph

tisular, cuando la respiracibn

se

interrumpe temporal

men

te.

El

oxiyeno es absorbido continuamente hacia

la

sangre d e

1 0 5

pulmones, y penetra continuamente oxigeno nuevo en los alveolasi

desde

la

atmdsfera.

Cuanto

más

rdpidamente

es

absorbido

el

oxigeno menor resulta su

concentracidn en los alveolos; por otra

parte, cuanto

más

rápidamente es aportado oxigeno nuevo a

los

alveolos desde la atmosfera, mayor va siendo

su

concentración.

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 mm

Hg.

Si por algcin motivo, por ejemplo durante el ejercicio físico,

aumentan

105

requerimientos

de oxigeno

y

por tanto la absorción

a

nivel 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

que

se

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 B

DE

L A

MtlBR14

NA

REWI RAToRIQ

Esta 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

D

vestibcilo y

saco alveolar

o

alveolos, de

1 0 5

cuales hay

aproximadamente 3CKI millones en

los

dos pulmones.

(8)

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 y

en

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 e

e 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 muchas

no

graban e l ancho t o t a l d e l a membrana e n

mas

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 a

6) 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 a

es

d e apr-oeimadamente 70 m" e n

un

a d u l t o normal. P o r

o 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 pulmonares

e n

un momento dado

es

d e 60

a

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 0

mz

se v u e l v e

evidente

l a r a p i d e z

con

q u e

se

e f e c t u a e l i n t e r c a m b i o gaseoso.

(9)

c

I

L

r

h

r

i

c

r

r

i

L

f

c

f

i

c

c

c

r

r

rii

i

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 o

contacto

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 e

se

d e f i n e

como 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 o

es

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 e

i 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 e

a

l a r a p i d e z

con

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 o

intenso

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 e

es

a p r o x i m a d a m e n t e e l t r i p l e d e

l a

c a p a c i d a d

e 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 e

estos

e i n c l u s o d e

los

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 e

e 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 e

a

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 n

en

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 e

en

los alveolos, y c o n

las

t é c n i c a s

d 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 a

ser'

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 l

COZ.

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 o

es

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 a

1300 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 e

l 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 rec

to,

e x c e p t o

en

es t u d i os e x p e r i m e n t a 1

es.

(10)

Sep 89

TRWSPORTX

DE

O W E 6

E N

TRO

DEL

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 en

la

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 de

lE

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 a

los

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 en

los

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

(11)

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 o

se

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 una

PO2

a p r o x i m a d a d e 104

mm

d e Hg aunque l a

POz

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 e

95

mm

d e Hg. E s t a d i f e r e n c i a es

d 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 d

d 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 n

POz

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 e

l a

c o n c e n t r a c i ó n d e o x i g e n o

en

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 93

mm

d e Hg.

Por

t a n t o l a d i f e r e n c i a d e 55

mm

d e Hg c a u s a una d i f u s i ó n

r 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 r

los

4C1 mm d e Hg d e

1 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 a

esa

á r e a

e 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 o

mas

d e 95 mm d e Hg, q u e

es

l a

POr

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 n

di? 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 e

l a

POz

en

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 z

d e

d i f u s i ó n d e l o x i g e n o

a

través d e l a membrana c e l u l a r , l a p r e s i b n

en

l a c é l u l a t i e n d e

a

a c e r c a r s e

a

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 60

mm

d e Hg; p e r o

en

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 s

se

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 Hg

es 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 es

a 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 . Una

vez

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 n

l a

s a n g r e

es

mayor q u e e n 10s a l v e o l o s y esto j u n t o

(12)

Sep 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

COMO

T RllNBPaR

TCIDOR

En 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, pod

r

i a t r a n

s

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 en

l 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 l

Oz

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 r

lo

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 en

s 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 a

un

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 de

los

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 cada

100

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

(13)

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 0.3

m 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 o

su

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 ,

(14)

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 e

es

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 Ph

se

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 n

un

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 e

ser

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 a

entre 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 s

e n

e l pH es p r o p o r c i o n a d o p o r

los

a m o r t i g u a d o r e s

los

c u a l e s

p 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 y

10% 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 s

c 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

(15)

csp

89

directamente 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

no

se 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

y

la cistina de 'las

proteínas de

lei

dieta, 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 5

cuales producen ácido Cirico orgánico$

y

el

metabolismo del fosforo orgánico, el cual libera protones y

,

fosfatos inorgdnicos.

La

dieta

normalmente

no

contiene

carvtidades signif

icativas d e dcidos

o

dlcalis 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

se

eleva 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 i

rt

iguadores uri

na

t-i

os.

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

en

u 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 e

amonio

(16)

P

L

r

-

P

I

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 40

a 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 s

estimula

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 pH

i 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 105

tres

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 s

no

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 o

e 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 o

e n

l a

c 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 s

se

i n c r e m e n t a y

se 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 o

mas

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 e

a 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 n

mas

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 r

e 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 a

(17)

Sap 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 e

se

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 r

los

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 l

citilene 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 o

es

l a d i s m i n u c i d n

en

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 a

r 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 o

usirlmente

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 o

en

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 s

es

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 que

l 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 o

e 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 n

e 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 o

toma

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

la

a l c a l o s i s una gran f r a c c i 6 n de s o d i o p l a s m á t i c o se n i v e l a con e l d e l b i c a r b o n a t o , l a

Figure

Figure 1  The COS analyscr.  (a)  Calibration mode with  airtight chamber installed;  (b)  measuring mode

Figure 1

The COS analyscr. (a) Calibration mode with airtight chamber installed; (b) measuring mode p.38
Figure  1  shows  the  Con  analyser  in  the  calibration mode  !  (figure l(a))  and  in  the  measuring  modc (fi@ue  l(b))

Figure 1

shows the Con analyser in the calibration mode ! (figure l(a)) and in the measuring modc (fi@ue l(b)) p.38
Figure  4 gives the schematic diagram of the electronic prars-  sing and rcadout circuits

Figure 4

gives the schematic diagram of the electronic prars- sing and rcadout circuits p.39
Figure 4  Electronic circuit diagram  of  C o i   analper.

Figure 4

Electronic circuit diagram of C o i analper. p.40
Table  X.  m0  moEBui*ll  ünu  constant  of  compartment  3  ii

Table X.

m0 moEBui*ll ünu constant of compartment 3 ii p.49
Fig.  6.  NomuliEcd  intcrwmplmnDntal  wnmntntion  differínm  prt-
Fig. 6. NomuliEcd intcrwmplmnDntal wnmntntion differínm prt- p.51
Fig.  7.  Effects  of  breathing  frequency  mui  vol-  opera-  point  on
Fig. 7. Effects of breathing frequency mui vol- opera- point on p.51
Fig. 8.  MulUbnith Nz  washout  Of  nonuniform  modal  (ci&  6,  Table I)  at  0.25  Rz  (tr*nsisI)  d  1.0  Hz  mares)  for  m e r e n t   vohum
Fig. 8. MulUbnith Nz washout Of nonuniform modal (ci& 6, Table I) at 0.25 Rz (tr*nsisI) d 1.0 Hz mares) for m e r e n t vohum p.52
FIG.  1.  Gas  tyltcm  Cdinnatic  apoim.
FIG. 1. Gas tyltcm Cdinnatic apoim. p.62
FIG.  3.  ALX  Fortcmpcnture.CO,  and  O,  mnanvPrio~.
FIG. 3. ALX Fortcmpcnture.CO, and O, mnanvPrio~. p.63
Fig.  2.  End-tidal  ind  mixed  vencm  &O2  ebmgu  during  puhii  r e
Fig. 2. End-tidal ind mixed vencm &O2 ebmgu during puhii r e p.70
Fig. 7.  Distribution  of  e m m   as  a  percentage of  the  number of  points.
Fig. 7. Distribution of e m m as a percentage of the number of points. p.72
Fig. 2.  Pcncvation  depth  (a) lad  albedo (b)  of wklo blood  vcmua wavc-
Fig. 2. Pcncvation depth (a) lad albedo (b) of wklo blood vcmua wavc- p.78
Fig.  5  shows the prototype dcsign  of  a hybrid type op-  tical  sensor.  A TO4  can  was  cut  open  and  a  specially  designed  substrate  with  LED  and  photodiode  chips  mounted was  bonded  to its  header
Fig. 5 shows the prototype dcsign of a hybrid type op- tical sensor. A TO4 can was cut open and a specially designed substrate with LED and photodiode chips mounted was bonded to its header p.80
Fig.  6.  Block  dúgnm  of the oximeter  system.
Fig. 6. Block dúgnm of the oximeter system. p.82
Fig. 8.  (a)  Expcrimcntil  nñecuw  ntio  Rl95jR665  v m y .    lobi in
Fig. 8. (a) Expcrimcntil nñecuw ntio Rl95jR665 v m y . lobi in p.83
Fig. 9.  Modilkd d o   ve-  hemoglobin OS  for  goU  (a).  d f   (b).  ind
Fig. 9. Modilkd d o ve- hemoglobin OS for goU (a). d f (b). ind p.84
Fig.  12.  Exprimcnul setup for bivsnticular  bypnrr using  Wo  Utificid
Fig. 12. Exprimcnul setup for bivsnticular bypnrr using Wo Utificid p.85
Fig. 2.  A lypieal VARiABLES frame.
Fig. 2. A lypieal VARiABLES frame. p.91
Fig.  6.  An rnifia detection NIC  in  Ihc  R-ESTAD nile  bas.
Fig. 6. An rnifia detection NIC in Ihc R-ESTAD nile bas. p.92

Referencias

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